12.02.2018

Металловедение и механические свойства ферритных нержавеющих сталей


Исследования в области металловедения ферритных нержавеющих сталей интенсивно проводились с начала 1940 г. Для детального изучения данного вопроса читателю следует обратиться к обзору, опубликованному в 1951 г. авторами работ. Задача этого раздела - рассмотреть основы металловедения этих сталей, необходимые для понимания особенностей их металлургии при сварке, включая фазовые равновесия и микроструктуры, механизм упрочнения и явление охрупчивания.

Тройная система сплавов Fe-Cr-C может быть использована для описания фазовых превращений, происходящих в ферритных нержавеющих сталях. Металловедение этих сталей, содержащих 17 % хрома, хорошо иллюстрирует псевдобинарная диаграмма, представленная на рис. 2.3 и вновь приведенная на рис. 5.1 при номинальном содержании в сталях 0,05 % углерода. Такой химический состав соответствует среднехромистой стали марки 430.
Следует отметить, что первичная структура при кристаллизации будет ферритная и, согласно диаграмме, структура останется полностью ферритной к концу кристаллизации. Структура останется ферритной и в твердом состоянии при охлаждении вплоть до температуры примерно 1100 °C (2010 °F). При этой температуре произойдет частичное превращение в аустенит, а при более низкой начнет формироваться карбид Cr23C6. При равновесных условиях охлаждения аустенит превратится в феррит и карбиды, и окончательная микроструктура будет представлять собой смесь феррита и карбида Cr23C6.
Типичные микроструктуры основного металла катаной ферритной нержавеющей стали показаны на рис. 5.2-5.4. На рис. 5.2 представлена микроструктура отожженной листовой стали марки 409, широко используемой для изготовления автомобильных выхлопных систем. Микроструктура этой стали полностью ферритная и содержит мелкодисперсные выделения нитридов и/или карбидов титана. На рис. 5.3 приведена микроструктура горячекатаной листовой стали марки 430 после медленного охлаждения с температур прокатки примерно 850 °C (1560 °F). Эта микроструктура состоит из феррита и карбидов, сформировавшихся по направлению прокатки. На рис. 5.4 изображена микроструктура стали марки 430, закаленной с температуры 1100 °C (2012 °F). Микроструктура этой стали состоит из мартенсита, расположенного по границам ферритных зерен, и мелкодисперсных выделений карбидов и нитридов по всему объему зерен.





Яндекс.Метрика