Подсказка

ГОСТ5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные.

ГОСТ5632 (131 марка сталей и сплавов) распространяется на деформируемые высоколегированные стали и сплавы на железоникелевой и никелевой основах, предназначенные для работы в коррозионно-активных средах и при высоких температурах.

К высоколегированным сталям (97 марок) условно отнесены сплавы, массовая доля железа в которых более 45%, а суммарная массовая доля легирующих элементов не менее 10%, считая по верхнему пределу, при массовой доле одного из элементов не менее 8% по нижнему пределу.

К сплавам на железоникелевой основе (9 марок) отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа более 65% при приблизительном отношении никеля к железу 1:1,5).

К сплавам на никелевой основе (25 марок) отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (массовая доля никеля не менее 50%).

В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяют на группы:

І – коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы (67 марок), обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;

ІІ – жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы (37 марок), обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550°С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;

ІІІ – жаропрочные стали и сплавы (61 марка), способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течении определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

В зависимости от структуры, полученной при охлаждении металла на воздухе после высокотемпературного нагрева (после нормализации), стали подразделяют на структурные классы:

· мартенситный (19 марок (І – 9 марок, ІІ – 3 марки, ІІІ – 10 марок); таблица 1) – стали с основной структурой мартенсита;

· мартенсито-ферритный (5 марок (І – 2 марки, ІІ – 1 марка, ІІІ – 4 марки); таблица 2) – стали, содержащие в структуре кроме мартенсита не менее 10% феррита;

· ферритный (9 марок (І – 7 марок, ІІ – 7 марок, ІІІ – 1 марка); таблица 3) – стали, имеющие структуру феррита (без α ↔ γ превращений);

· аустенитно-мартенситный (7 марок (І – 7 марок, ІІ – 0 марок, ІІІ – 0 марок); таблица 4) – стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменять в широких пределах;

· аустенито-ферритный (10 марок (І – 7 марок, ІІ – 3 марки, ІІІ – 0 марок); таблица 5) – стали, имеющие структуру аустенита и феррита (феррит не более 10%);

· аустенитный (47 марок (І – 28 марок, ІІ – 15 марок, ІІІ – 20 марок); таблица 6) – стали, имеющие структуру аустенита.

Сплавы на железоникелевой основе (таблица 7) имеют следующее рекомендованное применение: І – 3 марки, ІІ – 3 марки, ІІІ – 5 марок. Сплавы на никелевой основе (таблица 8) имеют следующее рекомендованное применение: І – 4 марки, ІІ – 5 марок, ІІІ – 21 марка.

Таблица 1. Схемы маркировки и марки сталей и сплавов по ГОСТ 5632-72

Таблица 2. Виды повреждения высоколегированных сталей и сплавов

Мартенситные стали

В ГОСТе 5632–72 стали мартенситного класса представлены 19 марками и составляют группу сплавов №1 (таблица 3). По функциональным группам они распределены следующим образом: І – 9 марок (41%), ІІ – 3 марки (16%), ІІІ – 10 марок (53%). Как видно из анализа функциональных групп стали мартенситного класса рекомендуются в основном для применения в качестве коррозионностойких и жаропрочных. Стали марок 40Х9С2 и 40Х10С2М относятся к подгруппе сильхромов и имеют преимущественное применение в качестве жаростойких. Универсальное применение рекомендовано для 15% сталей.

Таблица 3. ГОСТ 5632–72. Химический состав сталей мартенситного класса.

Мартенсито-ферритные стали

В ГОСТе 5632–72 стали мартенсито-ферритного класса представлены 5 марками и составляют группу сплавов №2 (таблица 4). По функциональным группам они распределены следующим образом: І – 2 марки (40%), ІІ – 2 марки (40%), ІІІ – 4 марки (80%). Как видно из анализа функциональных групп стали мартенсито-ферритного класса рекомендуются в основном для применения в качестве коррозионностойких и жаропрочных. Универсальное применение рекомендовано для 40% сталей. Сталь 12Х13 обладает полной универсальностью.

Таблица 4. ГОСТ5632–72. Химический состав сталей мартенсито-ферритного класса.

Ферритные стали

В ГОСТе 5632–72 стали ферритного класса представлены 9 марками и составляют группу сплавов №3 (таблица 5). По функциональным группам они распределены следующим образом: І – 7 марок (78%), ІІ – 7 марок (77%), ІІІ – 1 марка (11%). Как видно из анализа функциональных групп стали ферритного класса рекомендуются в основном для применения в качестве коррозионностойких и жаростойких. Универсальное применение рекомендовано для 67% сталей.

Таблица 5. ГОСТ 5632–72. Химический состав сталей ферритного класса

Аустенитно-мартенситные стали

В ГОСТе 5632–72 стали аустенитно-мартенситного класса представлены 7 марками и составляют группу сплавов №4 (таблица 6). Стали аустенитно-мартенситного класса рекомендуются для применения только в качестве коррозионностойких, что обусловлено особенностями их структуры.

Таблица 6. Химический состав. Группа 4. Стали аустенитно-мартенситного класса ГОСТ5632

К недостатком сталей аустенитно-мартенситного класса следует отнести высокую склонность к коррозионному растрескиванию при термообработке на максимальную прочность.

Аустенитно-ферритные стали

В ГОСТе 5632–72 стали аустенитно-ферритного класса представлены 10 марками и составляют группу сплавов №5 (таблица 7). По функциональным группам они распределены следующим образом: І – 7 марок (7%), ІІ – 3 марки (30%), ІІІ – нет. Как видно из анализа функциональных групп стали аустенитно-ферритного класса рекомендуются для применения в качестве коррозионностойких и жаропрочных.

Таблица 7. ГОСТ5632–72. Химический состав сталей аустенитно-ферритного класса.

Во избежание МКК эти стали стабилизируют титаном. Изделия из аустенито-ферритных сталей рекомендуется эксплуатировать при температурах не выше 350°С во избежание охрупчивания из-за структурных изменений (низкотемпературное охрупчивание), поэтому стали данного класса не применяются как жаропрочные.

Аустенитные стали

В ГОСТе 5632–72 стали аустенитного класса представлены 47 марками и составляют группу сплавов №6 (таблица 8). По функциональным группам они распределены следующим образом: І – 28 марок (60%), ІІ – 15 марок (32%), ІІІ – 20 марок (43%). Как видно стали аустенитного класса рекомендуются в основном для применения в качестве коррозионностойких, однако они также довольно широко представлены и в других функциональных группах. Универсальное применение рекомендовано для 20% сталей, а стали марок 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т обладают полной универсальностью применения.

Таблица 8. ГОСТ5632–72. Химический состав сталей аустенитного класса.

Эксплуатационным недостатком аустенитных сталей является восприимчивость к некоторым видам местной коррозии: межкристаллитной (МКК), коррозионному растрескиванию и точечной коррозии. Причиной МКК аустенитных сталей является электрохимическая неоднородность пограничных и внутренних участков зерен структуры. Из-за этой неоднородности пограничные участки являются анодами, на них происходит ионизация металла и он быстро подвергается локальному коррозионному разрушению.

В аустенитных сталях, содержащих 17-19% хрома, обедненный хромом слой образуется на границах зерен в интервале 450-700°С. При этих температурах диффузионная подвижность атомов углерода велика, а хрома мала. Закаленный аустенит является пересыщенным по отношению к углероду; в нем содержится 0,08-0,12% С, в то время как при комнатной температуре растворимость углерода в высоколегированном аустените составляет лишь 0,03% (поэтому в ряде марок аустенитных сталей содержание углерода ограничивается 0,03%). Нагрев до 450-700°С даже в течении нескольких минут сопровождается выделением избытка углерода в виде Cr23C6 и появлением обедненных хромом границ зерен.

Для предупреждения МКК аустенитные стали дополнительно легируют Ti и Nb. Эти легирующие элементы активно связывают углерод в карбид вида MeC, и для образования карбида Cr23C6 углерода не остается. Стали, содержащие титан и ниобий, называются стабилизированными, их применяют для сварных конструкций, не опасаясь, что металл в зоне термического влияния сварного шва потеряет стойкость против МКК. Повторной закалкой или стабилизирующим отжигом при 850°С с выдержкой не менее 3 ч возможно устранение обедненного хромом слоя по границам зерен в зоне термического влияния сварных швов, при этом стойкость стали против МКК восстанавливается.

Аустенитные стали с содержанием углерода не более 0,03% не восприимчивы к МКК (03Х18Н11, 03Х18Н12 и др.). Однако даже при таком содержании углерода после длительной эксплуатации при 500-600°С аустенитная сталь теряет стойкость против МКК из-за увеличения концентрации примесей по границам зерен аустенита.

Разновидностью МКК является ножевая коррозия сварных соединений, когда основной металл разрушается на узких полосках шириной около 0,1 мм (отсюда название – ножевая коррозия) по обе стороны от металла шва. Данный вид коррозии связан с растворением карбида MeC в самой горячей зоне основного металла и выделением карбида хрома Cr23C6 в этом объеме металла при охлаждении сварного соединения. Понижение содержания углерода в стали затрудняет развитие этого вида коррозии. Лучшей стойкостью против ножевой коррозии обладает сталь 08Х18Н12Б.

Хромомарганцевые стали, содержащие азот, нельзя легировать титаном или ниобием для защиты от МКК, поскольку в первую очередь эти элементы будут взаимодействовать с азотом, образуя нитриды. В азотосодержащих аустенитных сталях для повышения стойкости против МКК уменьшают содержание углерода до 0,03%.

Коррозионное растрескивание появляется в результате одновременного действия активной среды и растягивающих напряжений. Коррозионные трещины в металле при этом возникают без заметной макропластичекой деформации, когда действующее напряжение превышает критическое (σкр ≈ 0,5∙σ0,2 ) и в среде содержится активатор, разрушающий пассивное состояние металла. Для коррозионностойких сталей с хромом активатором коррозионного растрескивания являются ионы Cl¯. Кроме аустенитных сталей типа 12Х18Н10Т коррозионному растрескиванию подвержены мартенситные стали после закалки и низкого отпуска и аустенитно-мартенситные стали после обработки на максимальную прочность.

Повышение содержания никеля в сплавах увеличивает их сопротивление коррозионному растрескиванию, начиная с 30-40% Ni сплавы становятся стойкими к коррозионному растрескиванию (06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ, 06ХН28МТ).

Таблица 9. ГОСТ 5632. Примерное назначение марок коррозионностойких сталей и сплавов I группы

Таблица 10. ГОСТ 5632. Примерное назначение марок жаростойких сталей и сплавов II группы

Таблица 11. ГОСТ 5632. Примерное назначение марок жаропрочных сталей и сплавов III группы

Таблица 12. Свойства жаропрочных сталей и сплавов

Последнее изменение: Воскресенье, 15 Май 2011, 15:38