Cтраница 2
Чтобы повысить стойкость к межкристаллитнои коррозии, следует вводить в металл элементы, которые связывают углерод в прочные стабильные карбиды и затрудняют образование карбидов хрома. Такими элементами выступают более сильные карбидообразователи, чем хром, например титан и ниобий. Благотворно влияет также уменьшение содержания углерода. [16]
В металл шва вводят сильный карбидообразователь - ванадий. В этом случае в основном образуются карбиды данного элемента, не растворяющиеся в железе и имеющие форму мелкодисперсных нетвердых включений. Металлическая основа при этом оказывается обезуглерожен-ной и достаточно пластичной. Примером могут служить электроды марки ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки марок Св-08 или Сп - 08А и покрытием следующего состава: мрамор 12 %, плавиковый шпат 16 %, феррованадий 66 %, ферросилиций 4 %, поташ 2 %, жидкое стекло 30 % массы сухой смеси. [17]
В металл шва вводят сильный карбидообразователь - ванадий. В этом случае в основном образуются карбиды данного элемента, не растворяющиеся в железе и имеющие форму мелкодисперсных нетвердых включений. Металлическая основа при этом оказывается обезуглероженной и достаточно пластичной. Примером могут служить электроды марки ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки марок Св-08 или Св - 08А и покрытием следующего состава: мрамор 12 %, плавиковый шпат 16 %, феррованадий 66 %, ферросилиций 4 %, поташ 2 %, жидкое стекло 30 % массы сухой смеси. [18]
Существенное влияние на коэффициент диффузии углерода в сплавах могут оказывать и металлические компоненты. Так, наличие в сплаве сильного карбидообразователя препятствует переходу углерода в дефекты. Атомы углерода преимущественно концентрируются вблизи атомов карбидообразователя; при этом эффективный коэффициент диффузии углерода уменьшается. [19]
Для распада и растворения таких карбидов, как TiC, NbC, WC, сталь необходимо нагреть до - 1300 С. Вследствие нерастворимости фаз внедрения происходит обеднение аустенита углеродом при легировании стали сильными карбидообразователями. [20]
При сварке ферритных высокохромистых сталей наблюдается выпадение карбидов хрома, в результате чего понижается коррозионная стойкость сталей. Для предотвращения этих явлений сварку сталей следует проводить при малой погонной энергии, металл шва легировать сильными карбидообразователями ( Ti, Nb); после сварки проводить отжиг при 900 С. Для сварки сталей этого типа необходимо применять ферритные или аустенитные электроды и соблюдать те же меры, что и при сварке углеродистых и легированных сталей. [21]
При сварке аустенитными швами неаустенитных сталей и в том числе 12 % - ных хромистых нержавеющих сталей возможна диффузия углерода из участка перегрева околошовной зоны основного металла в шов. Это явление перехода углерода из стали в шов, обусловленное реакционной диффузией углерода ( его стремлением к сильным карбидообразователям - хрому, титану, ниобию, находящимся в металле шва), обычно наблюдали только в сварных швах, находившихся длительное время под действием высоких температур. [22]
В случае невозможности произвести термическую обработку изделий после сварки необходимо взять другую марку стали, не склонную к межкристаллитной коррозии. К таким сталям относятся сталь марки ОХ18Н9 ( с содержанием углерода до 0 07 %) и стали, стабилизированные сильными карбидообразователями - титаном или ниобием. [23]
В исследованиях, проведенных ранее [4, 5], обсуждалась аналогичная зависимость для карбидов ванадия в сталях, легированных хромом и марганцем, обеспечивающих более полный переход карбида в аустенит. Предполагалось [5], что увеличение растворимости карбидов в аустените сталей при введении хрома и марганца обусловлено ослаблением сил связи в карбиде при растворении менее сильных карбидообразователей. Однако возможно, что роль хрома и марганца в увеличении растворимости связана с влиянием этих элементов на свойства самого аустенита. [24]
Для повышения жаропрочности стали необходимо обеспечить торможение-дислокаций и диффузии вакансий как по границам, так и в объеме зерна. Дислокации хорошо затормаживаются мелкодисперсными карбидами и интер-металлидами. Сильные карбидообразователи - хром, молибден, титан, ниобий - связывают углерод в прочные карбиды, затрудняют его диффузию и способствуют получению стабильной структуры. Из-за искажений кристаллической решетки в районе дислокаций в их окрестности сильно повышается растворимость. [25]
Вольфрам и молибден в присутствии хрома связывают углерод в специальный труднокоагулируемый при отпуске карбид типа Мее С и задерживают распад мартенсита. Выделение дисперсных карбидов, которое происходит при повышенных температурах отпуска ( 500 - 600 С), вызывает дисперсионное твердение мартенсита - явление вторичной твердости. Особенно эффективно вторичная твердость и теплостойкость повышаются при введении нескольких сильных карбидообразователей, например вольфрама ( одного или совместно с молибденом) и ванадия. При отпуске ванадий, выделяясь в виде карбидов, усиливает дисперсионное твердение, а вольфрам ( молибден), сохраняясь в мартенсите, задерживает его распад. [26]
Но при более высоких теми - pax вновь начинается выделение карбидной фазы но границам зерен, что приводит к появлению весьма опасной интеркристаллитной коррозии. Процесс коррозии очень быстро распространяется по границам зерен в глубь металла и приводит к полному его разрушению. Склонность к интеркристаллитной коррозии в этих сталях устраняется введением в сплав сильных карбидообразователей, связывающих углерод. Такими свойствами обладают титан и ниобий. Эти элементы вводятся в таком количестве, чтобы связать весь углерод в сплаве. Нержавеющие стали легко упрочняются при холодной обработке. Так, при прокатке с обжатием в 40 % предел прочности стали 18 - 8 повышается с 60 кГ / мм. [27]
Выделение карбидных фаз ( карбидов хрома) наиболее часто приводит к появлению межкристаллитной коррозии. На стойкость стали к межкристаллитной коррозии влияют углерод, азот, хром и никель. Для устранения склонности к МКК при более высоком содержании углерода в состав сталей вводят сильные карбидообразователи - титан или ниобий. При повышении содержания хрома растворимость углерода уменьшается, что должно облегчать выделение карбидов. Однако повышение концентрации хрома в аустените снижает склонность стали к межкристаллитной коррозии. Это можно объяснить тем, что при более высокой концентрации хрома, зоны вокруг выделившихся карбидов в меньшей степени обедняются хромом и поэтому являются более коррозионностойки-ми. Никель, уменьшая растворимость углерода в аустените, повышает склонность стали к МКК. Более подробно процесс межкристаллитной коррозии рассмотрен в гл. [28]
Все хромоникелевые аустенитные стали благодаря высокому содержанию хрома имеют высокую коррозионную стойкость. Склонность к межкристаллитной коррозии может быть устранена снижением содержания углерода и введением стабилизаторов - сильных карбидообразователей: титана и ниобия. [29]
Легирующие элементы влияют на скорость коагуляции карбидных частиц. Никель ускоряет коагуляцию, а хром, молибден, ванадий и некоторые другие элементы затрудняют ее. Элементы, усиливающие межатомную связь в решетке а-раствора и карбида ( в последнем случае - сильные карбидообразователи) и уменьшающие скорость диффузии углерода в а-растворе, затрудняют переход атомов через границу карбид - а-раствор и а-раствор - карбид и перенос углерода через раствор. Такие элементы задерживают растворение мелких и рост крупных частиц при коагуляции. [30]