12.02.2018

Хром в нержавеющих сталях


Хром в основном добавляют, чтобы защитить стать от коррозии. Это особенно эффективно в окислительных средах типа азотной кислоты. При добавлении хрома на поверхности стали формируется оксид (Fe,Cr)2O3. Присутствие хрома увеличивает стабильность оксида, так как он имеет намного более высокую склонность к окислению, чем железо. Если уровень содержания хрома превышает 10,5 %, то эта сталь называется нержавеющей по отношению к условиям окружающей среды. Для защиты от окисления в более агрессивных средах может потребоваться большее количество хрома.

Хром также способствует образованию феррита. Как показано в главе 2, железохромистые сплавы, содержащие более 12 % хрома, полностью ферритные. В сплавах систем Fe-Cr-C и Fe-Cr-Ni-C при увеличении содержания хрома образуется феррит и сохраняется в мартенситных, аустенитных и дуплексных сталях. В ферритных сталях хром является основным легирующим элементом, стабилизирующим ферритную микроструктуру.

Хром также сильный карбидообразователь, M23C6 - наиболее распространенный, богатый хромом карбид. Под символом "М" понимается прежде всего хром, однако определенная часть его атомов может быть заменена атомами железа и молибдена. Для большинства марок нержавеющих сталей под символом "М" также понимается хром. Этот тип карбида хрома существует практически во всех нержавеющих сталях. Также возможно образование карбида Cr7C3, однако карбиды этого типа мало распространены. Существуют и более сложные карбиды и карбонитриды (M23(C,N)6). Соединяясь с азотом, хром образует нитриды. Наиболее распространенным является нитрид Cr2N, наблюдаемый в ферритных и дуплексных сталях. Хром также активно образует интерметаллиды, из которых большинство охрупчивают нержавеющие стали. Наиболее распространена сигма-фаза, в системе Fe-Cr являющаяся соединением (Fe, Cr), которое формируется при температуре ниже 815 °C (1500 °F). Сигма-фаза фактически может формироваться во всех нержавеющих сталях, но наиболее распространена в высокохромистых аустенитных, ферритных и дуплексных сплавах. Хром также присутствует в интерметаллидных фазах — %-фазе и фазах Лавеса.

В отношении механических свойств хром обеспечивает некоторое упрочнение твердого раствора, так как его атомы замещают атомы основы как в объемно-центрированной кристаллической решетке, так и в гранецентрированной. Высокий уровень содержания хрома в ферритных сталях может привести к очень низким пластичности и ударной вязкости, особенно когда присутствуют азот и углерод. Сварка высокохромистых сталей должна выполняться очень осторожно, либо следует снижать в стали содержание углерода и азота до совсем низкого уровня, что позволит иметь необходимые механические свойства сварных соединений.





Яндекс.Метрика