12.02.2018

Аустенитные нержавеющие стали


Аустенитные нержавеющие стали представляют собой самую большую группу из основных групп нержавеющих сталей и производятся по массе в самом большом количестве по сравнению со сталями других групп. Они имеют высокую коррозионную стойкость в различных средах, прочность на уровне низкоуглеродистых, минимальный предел текучести при комнатной температуре составляет 210 МПа, они не являются термоупрочняемыми. Ударная вязкость этих сталей при низких температурах достаточно высокая, что позволяет применять аустенитные стали в криогенной технике, температура эксплуатации может достигать 760 °C (1400 °F) и выше, при этом прочность и сопротивление к окислению большинства этих сталей невысокие при таких высоких температурах.

Аустенитные нержавеющие стали могут быть значительно упрочнены холодной обработкой. Они часто используются для изделий, требующих высокой коррозионной стойкости в атмосферных условиях, а также при повышенных температурах. В целом их считают свариваемыми, если соблюдаются соответствующие требования нормативной документации.

Элементы, способствующие образованию аустенита, прежде всего никель, вводят в эти стали в больших количествах, обычно более 8 %. Другими аустенизаторами являются углерод, азот и медь. Углерод и азот — сильные аустенизаторы, как следует из различных формул никель-эквивалент. Углерод добавляют в эти стали для повышения прочности при высоких температурах (для повышения сопротивления к ползучести). Азот добавляют в некоторые стали с целью увеличения прочности, в основном при температуре окружающей среды и в условиях криогенных температур, причем прочность может повыситься более чем в два раза. Упрочненные азотом стали обозначают добавлением символа N к их обозначениям по стандартам AISI серии 300 (например, 304LN). Стали AISI серии 200 (т. е. 201) также упрочнены азотом и обычно поступают под торговыми марками, такими как Nitronic.

Диапазон химического состава стандартных аустенитных нержавеющих сталей, %:
Аустенитные нержавеющие стали в целом имеют высокие пластические свойства, включая ударную вязкость, и показывают значительное удлинение при растяжении. Они дороги из-за более высокого содержания хрома, чем мартенситные и ферритные стали с низким по отношению к среднему значению содержанием этого легирующего элемента.

Несмотря на высокую стоимость, аустенитные нержавеющие стали часто обеспечивают экономические выгоды по сравнению с другими группами нержавеющих сталей, поскольку имеют ряд технических преимуществ, особенно по технологии формообразования и свариваемости.

Существует широкое разнообразие аустенитных нержавеющих сталей, но стали серии 300 являются старейшими и наиболее широко используемыми. Большинство этих сталей разработано на системе 18Сr—8Ni с добавками легирующих элементов или модификаторов для улучшения свойств либо для создания специфических свойств. Основа сталей этой серии — сталь марки 304, вместе со сталью марки 304L наиболее часто используются из числа сталей аустенитного класса. В стали марки 316 введено примерно 2 % молибдена взамен примерно такого же количества хрома для повышения сопротивления к питтинговой коррозии.

Стабилизированные стали марок 321 и 347 содержат небольшие добавки титана или ниобия, соответственно для связывания углерода и снижения склонности к межкристаллитной коррозии вследствие выделения карбидов хрома. Марки с символом L были более популярны в 1960—1970 гг. благодаря разработке специального процесса переплава — аргоно-кислородной декарбюризации (AOD), которая снизила ценовую разницу между стандартными (не низкоуглеродистыми) и марками с символом L. Низкоуглеродистые стали (марок 304L и 316L) широко используются в условиях опасности возникновения межкри-сталлитной коррозии и коррозионного растрескивания под напряжением. Образование различных форм коррозионного воздействия рассмотрено далее в настоящей главе.

Аустенитные нержавеющие стали имеют широкую область применения в различных отраслях народного хозяйства. Их используют в конструкциях опор и емкостей, в архитектуре, кухонном оборудовании и в медицинском оснащении. Они широко применяются не только благодаря их коррозионной стойкости, но также вследствие хороших обрабатываемости, формообразования, свариваемости и долговечности. Некоторые высоколегированные марки этих сталей используются при очень высоких температурах (свыше 1000 °C (1830 °F)), например в таре для термической обработки. В дополнение к высокому содержанию хрома такие стали содержат повышенное количество кремния (иногда — алюминия) и углерода для сохранения стойкости к окислению и/или карбюризации, а также прочности.

Следует отметить, что обычные аустенитные нержавеющие стали неудовлетворительно работают в таких средах, как, например, морская вода, хлорсодержащие среды или в средах высокощелочных. Это связано со склонностью к коррозионному растрескиванию под напряжением — с явлением, воздействующим на основной металл, ЗТВ и металл шва. Необходимо проявлять осторожность при выборе нержавеющих сталей, если они будут воспринимать значительные напряжения в таких средах. Основные аспекты и последствия коррозионного растрескивания под напряжением рассмотрены далее.





Яндекс.Метрика