12.02.2018

Влияние мартенсита на ферритные нержавеющие стали


При нормальных условиях термомеханической обработки аустенит, формирующийся при повышенной температуре, превращается при охлаждении до комнатной температуры в основном в мартенсит. Только очень медленное охлаждение или изотермическая выдержка при температуре несколько ниже кривой превращения аустенита на диаграмме, например, около 900 °C (1650 °F) для стали с содержанием 0,05—17 % хрома, увеличит температуру превращения аустенита в феррит и карбиды, что будет соответствовать фазовой диаграмме равновесия. Мартенсит, как было отмечено, в ферритных нержавеющих сталях может иметь и положительное, и отрицательное влияние. Присутствие мартенсита в заметных количествах способствует образованию трещин, вызванных водородом, по аналогии с конструкционными сталями, но в литературе недостаточно данных, подтверждающих это. Наличие мартенсита повышает склонность стали к охрупчиванию вследствие его худшей деформационной способности по отношению к ферриту. Однако в работах показано обратное, — стали с дуплексной феррито-мартенситной структурой, основанные на системах Fe-Cr-Ni и Fe-Cr-Mn, имеют сверхвысокую ударную вязкость по сравнению с полностью ферритными или полностью мартенситными сталями, близкими по химическому составу.

Мартенсит, формирующийся в ферритных нержавеющих сталях, обычно имеет низкое содержание углерода. В зависимости от содержания углерода и доли мартенсита сталь имеет твердость собственно мартенсита — не более 30 HRC. При повышенных температурах, когда аустенит стабилен, углерод переходит из феррита в аустенит в связи с лучшей растворимостью в последнем. Например, в диапазоне температуры от 1000 до 1200 °C (от 1832 до 2190 °F) содержание углерода в аустените изменяется от 0,05 до 0,3 % в стали 17Сr—0,05С. Если содержание углерода в аустените достигает равновесного при температуре 1200 °С (2190 °F) и затем сталь резко охлаждают до комнатной температуры, то твердость аустенита может достичь 50 HRC. Это потребовало бы полного растворения исходных карбидов и длительного времени протекания диффузии углерода.

В целом микроструктура при повышенной температуре не достигает равновесия, а сформировавшийся мартенсит не имеет такого высокого уровня твердости. Таким образом, потеря пластических свойств и снижение ударной вязкости, связываемые обычно с неотпущенным мартенситом в конструкционных сталях при содержании углерода свыше 0,15 %, не характерны для ферритных сталей, и с учетом такого незначительного ухудшения в структуре механических свойств допустимо содержание некоторого количества мартенсита. Далее будет показано, что образование мартенсита в металле сварного шва и ЗТВ низко- и среднехромистых ферритных нержавеющих сталях — обычное явление.

Наличие мартенсита в низкохромистых ферритных нержавеющих сталях приводит к потере ими коррозионной стойкости. Было установлено, что степень коррозии в моделированной микроструктуре ЗТВ стали марки 409 в кипящем 2%-ном растворе серной кислоты содержащем 600*10в-6 (600 ppm) ионов меди, возрастает как функция содержания мартенсита вплоть до 20 %. Также можно предположить, что на границе мартенсит-феррит имеются благоприятные условия для коррозионного растрескивания под напряжением.





Яндекс.Метрика