12.02.2018

Аустенитные дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали


Физическое металловедение аустенитных дисперсионно-твердеющих нержавеющих сталей концептуально проще, чем мартенситных или полуаустенитных дисперсионно-твердеющих нержавеющих сталей, так как отсутствует мартенситное превращение и не требуется обработка аустенита. Аустенитные стали этого класса кристаллизуются в аустенит, и матрица остается аустенитной при всех температурах, даже при температуре ниже минус 196 °C (минус 320 °F), благодаря высокому содержанию никеля. Аустенитные дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали обычно поставляются металлургическими заводами после термической обработки твердого раствора. Такая обработка обычно проводится в интервале температур примерно от 900 до 980 °C (от 1650 до 1800 °F) в течение 1-2 ч с последующей закалкой в масле или воде. В этих условиях сталь находится в разупрочненном состоянии. Стандарт ASTM А638, распространяющийся на стали марок 660 и 662, не предъявляет требований по прочности сталей в отожженном состоянии, но обычно предел текучести коммерческих изделий в этих условиях предполагается примерно 275 МПа (40 ksi).

Для упрочнения аустенитные дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали могут быть состарены в интервале температур примерно от 675 до 760 °C (от 1250 до 1400 °F). Время старения для этих сталей требуется намного больше 16-20 ч, видимо, потому, что скорость диффузии легирующих элементов, необходимых для образования выделений, существенно ниже в аустенитной матрице, чем в мартенситной матрице или мартенситных и полуаустенитных диcперсионно-твердеющих нержавеющих сталях. Образующиеся дисперсные выделения обычно называются гамма-прим и состоят (по структуре) из интерметаллидов Ni3Ti или Ni3(Ti,Al). Поскольку титана в этих сталях примерно в 10 раз больше, чем алюминия, выделения должны быть первоначально интерметаллидами Ni3Ti. Атом никеля более чем на 20 % тяжелее атома титана, и, как следствие, образование интерметаллидов Ni3Ti выносит из твердого раствора в 4,5 раза никеля больше, чем титана. При содержании титана 2 % из твердого раствора никеля будет вынесено более 9 %. Однако при содержании никеля 25 % и более аустенитная дисперсионно-твердеющая сталь останется стабильно аустенитной даже после интенсивных мелкодисперсных выделений.

В табл. 8.3 приведены требуемые минимальные механические свойства некоторых из указанных сталей в состаренном состоянии. Можно видеть, что аустенитные стали в полностью упрочненном состоянии имеют существенно меньшую прочность, чем мартенситные и полуаустенитные дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали. Механизм, посредством которого упрочняют дисперсионные выделения, стал предметом дискуссии. Авторы работы показывают, что упрочнение происходит благодаря когерентности выделений с матрицей, но их собственная работа поддерживает вывод о том, что за упрочнение стали А-286 преимущественно отвечает упорядочение в выделениях, а не когерентность с матрицей. Аналогично авторы работы показывают, что упорядочение в выделениях является упрочняющим механизмом нержавеющей стали 17-7РН.





Яндекс.Метрика