Jump to content

Аустенитные нержавеющие стали


Tarantin
 Share

Recommended Posts

Добрый день!

Не могу найти информацию в интернете, а свои знания пасуют. По идее благодаря добавлению углерода в железо у сталей появляется возможность их закалки. Это одинаково верно как для простых углеродистых сталей, так и для нержавеющих.

 

 

Нержавеющие стали различаются свойствами, составом и назначением, но в целом их можно разделить на несколько основных групп по кристаллической структуре: ферритные, аустенитные, мартенситные и двухфазные (ферритно-аустенитные).

Ферритные нержавеющие — это хромистые (10−30% хрома) и низкоуглеродистые (менее 0,1%) стали. Они достаточно прочные, пластичные, относительно несложно обрабатываются и при этом дешевы, но не поддаются термической обработке (закаливанию).

Мартенситные нержавеющие — это хромистые (10−17% хрома) стали, содержащие до 1% углерода. Они хорошо поддаются термообработке (закаливанию и отпуску), что придает изделиям из таких сталей высокую твердость (из них делают ножи, подшипники, режущие инструменты). Мартенситные стали сложнее в обработке и из-за более низкого содержания хрома менее стойки к коррозии, чем ферритные.

Аустенитные нержавеющие стали — хромоникелевые. Они содержат 16−26% хрома и 6−12% никеля, а также углерод и молибден. По коррозионной стойкости превосходят ферритные и мартенситные стали и являются немагнитными. Высокую прочность получают при нагартовке (наклепе), при термообработке (закалке) их твердость уменьшается.

С первым и вторым типом сталей понятно - есть углерод - подвержены закалке, нет углерода(мало) - не подвержены. Но почему аустенитные нержавеющие стали теряют твердость при закалке? В них достаточное кол-во углерода.

 

Сорри если не в тот раздел.

Link to comment
Share on other sites

Но почему аустенитные нержавеющие стали теряют твердость при закалке? В них достаточное кол-во углерода

 

Я не знаю ответа, но возник еще один вопрос: а что такое вообще закалка для аустенитной стали?

 

Аустенитная сталь называется таковой потому, что из-за наличия никеля в количестве 8-10 % аустенитная фаза (твердый раствор углерода в гамма-железе с гранецентрированной кубической решеткой) сохраняется и при комнатной температуре.

 

Обычно же мы говорим о закалке на мартенсит (пересыщенный твёрдый раствор углерода в альфа-железе с объемно-центрированной решеткой, такой же концентрации как у исходного аустенита), но тогда сталь называлась бы мартенситной, не так ли?

Link to comment
Share on other sites

Добрый день!

Не могу найти информацию в интернете, а свои знания пасуют. По идее благодаря добавлению углерода в железо у сталей появляется возможность их закалки. Это одинаково верно как для простых углеродистых сталей, так и для нержавеющих.

 

С первым и вторым типом сталей понятно - есть углерод - подвержены закалке, нет углерода(мало) - не подвержены. Но почему аустенитные нержавеющие стали теряют твердость при закалке? В них достаточное кол-во углерода.

 

Сорри если не в тот раздел.

Потому, что при закалке этих сталей не выделяются карбиды. У них и закалку-то делают для получения аустенита. Карбиды выделяются при отжиге такой нержавейки. А способствуют таким метаморфозам как раз Никель. Добавлю ещё, что твердость и ферритом можно приподнять, он выделится при пластической деформации (холодной). Таким образом, если хотите повысить твердость аустенитной нержавейки то отжигайте и деформируйте, но не применяйте закалку.

Link to comment
Share on other sites

 

 


Я не знаю ответа, но возник еще один вопрос: а что такое вообще закалка для аустенитной стали?

 

Закалка аустенитных хромоникелевых сталей
В сталях без добавок титана и ниобия под закалкой понимают нагрев выше температуры растворения карбидов хрома и достаточно быстрое охлаждение, фиксирующее гомогенный гамма-раствор. Температура нагрева под закалку с увеличением содержания углерода возрастает. Поэтому низкоуглеродистые стали закаливаются с более низких температур, чем высокоуглеродистые. В целом интервал температуры нагрева составляет от 900 до 1100 ºС.
 

 

 

Стабилизирующий отжиг аустенитных хромоникелевых сталей
В нестабилизированных сталях отжиг проводят в интервале температур между температурой нагрева под закалку и максимальной температуры проявления межкристаллитной коррозии. Величина этого интервала в первую очередь зависит от содержания хрома в стали и увеличивается с повышением его концентрации.
В стабилизированных сталях отжиг проводят для перевода углерода из карбидов хрома в специальные карбиды титана и ниобия. При этом освобождающийся хром идет на повышение коррозионной стойкости стали. Температура отжига обычно составляет 850-950 ºС.
 

 

 

Link to comment
Share on other sites


Потому, что при закалке этих сталей не выделяются карбиды. У них и закалку-то делают для получения аустенита. Карбиды выделяются при отжиге такой нержавейки. А способствуют таким метаморфозам как раз Никель. Добавлю ещё, что твердость и ферритом можно приподнять, он выделится при пластической деформации (холодной). Таким образом, если хотите повысить твердость аустенитной нержавейки то отжигайте и деформируйте, но не применяйте закалку.

Карбиды чего не выделяются?

Link to comment
Share on other sites

Карбиды чего не выделяются?

Так вы же сами указали, что

под закалкой понимают нагрев выше температуры растворения карбидов хрома и достаточно быстрое охлаждение, фиксирующее гомогенный гамма-раствор.

т.е. углерод остается в аустените, насколько я понял именно для этого закалку аустенитных сталей и делают

Link to comment
Share on other sites

han_solo, не понимаю.  Углерод должен быть в стали всегда. Он никуда не денется же? При нагревании железа и углерода образуется сплав называемый сталь, а в ее структуре образуются карбиды железа. Причем, согласно текста ниже карбиды хрома более прочные, чем карбиды железа. Так, почему при закалке теряется прочность в нержавеющих аустенитных сталях?

 

http://stu.scask.ru/book_met1.php?id=97

 

 

5. Карбидная фаза в легированных сталях

 
В сталях карбиды образуются только металлами, расположенными в периодической системе элементов левее железа (см. рис. 279). Эти металлы, как и железо, относятся к элементам переходных групп, имеют менее достроенную -электронную полосу. Чем левее расположен в периодической системе карбидообразующий элемент, тем менее достроена его -полоса.
 
Имеется достаточно оснований предполагать, что в процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обусловливающую металлические свойства карбидов.
 
Многочисленные опыты показывают, что чем левее в периодической системе расположен элемент, т. е. чем менее достроена у него электронная полоса, тем более устойчив карбид. Эти обстоятельства позволяют сформулировать положения, характеризующие в общем виде условия карбидообразования в сталях: только элементы с -электронной полосой, заполненной меньше, чем у железа, являются карбидообразующими; активность их как карбидообразователей тем сильнее и устойчивость образующихся карбидных фаз тем больше, чем менее достроена -полоса у металлического атома.
 
Это положение позволяет указать условия образования карбидов в стали при наличии нескольких карбидообразующих элементов, последовательность растворения в аустените различных карбидов и другие факторы, важные для теории легирования, практики производства и применения легированных сталей.
 
В соответствии со сказанным карбиды в сталях будут образовывать следующие элементы: титан, ванадий, хром, марганец, цирконий, ниобий, молибден, гафний, тантал, вольфрам.
 
В природе известны карбиды никеля и кобальта, но в сталях, т. е. в сплавах на основе железа, эти металлы карбидов не образуют, так как на -полосе кобальт

 

Link to comment
Share on other sites

Денис, позвольте побухтеть в Вашу сторону в плане вот чего: если Вы хотите пройти курс материаловедения, то пройдите его индивидуально, ОК?

Вам написали очень полные ответы на Ваши вопросы, причем Максимально полные, прошу это учесть.

Ещё раз повторю: аустенитные стали не просто так выделены в отдельную группу, это сделано потому, что они имеют отличные от общей массы свойства, в том числе и при ТО.

Вот Вам тот же фактор, который приводили выше, но другим языком:

Наиболее распространенной нержавеющей сталью аустенитного класса является сталь Х18Н9Т, содержащая не более 0 12 % С. Титан в эту сталь вводят в таком количестве ( до 0 7 %), чтобы связать углерод в стойкие карбиды титана и тем самым предотвратить образование карбидов хрома. При образования этих карбидов границы зерен обедняются хромом и сталь становится склонной к межкристаллитной коррозии, которая приводит к катастрофическому падению прочности...

Link to comment
Share on other sites

http://tutmet.ru/austenitnaja-nerzhavejushhaja-stal-klass-marki-termoobrabotka.html

http://weldzone.info/speczialisty/614-austenitnye-stali

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%82

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%8E%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C

 

Ну и отдельно, в дополнение попроще - одним из примеров аустенитной нержавеющей стали может служить сталь для производства посуды - маркировка 18/10, т.е. 18 хрома/10 никеля. Это маркировка на посуде иностранного производства. У нас пишуть просто "нерж". Сталь 18/10 вроде как считается "самозакаливаемой", т.е. принимающая твёрдость при постепенном остывании в комнатной температуре.

Link to comment
Share on other sites

просто "нерж". Сталь 18/10

только это слово на посуде по более-менее свежему ГОСТу означать будет 12Х18Н10Т и аналоги, а на столовых ножах - 40Х13 или 30Х13

 

почему и можно их переточить в подобие скальпеля :)

Link to comment
Share on other sites

именно эта сталь меня и интересует)

зачем? трубопроводную арматуру надыбали? это же жаропрочная коррозионностойкая сталь, но не для ударных нагрузок, не для трущихся пар и пр.
Link to comment
Share on other sites

По сути вопроса - аустенит - фаза кристаллической решётки металла с крупными карбидами.

Железо не соединяется в кристаллическую решётку с лигирующими элементами напрямую, т.е. нельзя сварить железо-никелевый сплав взяв никель и железо, обязательно должен быть связующий элемент, чтобы образовалась кристаллическая решётка стали. В стали таким основным элементом служит углерод или азот, но тогда основой сплава будут не карбида, а нитриды металла. Т.о. - сталь представляет собой сплав с кристаллической решёткой вида - железо-углерод-хром, или железо-углерод-никель, или железо-углерод-никель-углерод-хром, и т.д. В аустенитном сплаве кристаллы стали (через углерод) очень большие, а в мартенситной (например) стали наоборот - маленькие. Находясь в разогретом состоянии кристаллическая решётка у сплава отсутствует, она появляется при резком охлаждении, но так как у аустенита изначально крупная внутренняя структура - то при резком охлаждении возможно внутреннее разрушение материала, потому закалка и не даёт прироста твёрдости. Аустенит проявляется как фаза и в других сплавах - с ним борются разными способами - например - ковкой/прокаткой, которая по сути разрушает аустенит и переводит сталь в разряд мартенситных. Или циклами закалка/отпуск сплава - т.е. термической обработкой, которая по своей сути является контролем/программированием роста кристаллической решётки в зависимости от находящихся в сплаве элементов.

Вот примерно как-то так, постарался коротко, по сути... Не знаю, может и не правильное у меня представление...

Link to comment
Share on other sites

Не знаю, может и не правильное у меня представление...

В терминологии каша, потому и сомнения. Тут более-менее http://markmet.ru/tehnologiya_metallov/prevrashcheniya-proiskhodyashchie-v-zheleze-i-stali-pri-nagreve-i-okhlazhdenii, но без легирования.
Link to comment
Share on other sites

В терминологии каша, потому и сомнения. Тут более-менее http://markmet.ru/tehnologiya_metallov/prevrashcheniya-proiskhodyashchie-v-zheleze-i-stali-pri-nagreve-i-okhlazhdenii, но без легирования.

Дело не в терминах, я не металлург ни разу, такой же интересующийся, потому и сомневаюсь...

Link to comment
Share on other sites

Дело именно в терминах, т.к. надо выбирать, на каком уровне обсуждать :) Я лично про разрушение аустенита не готов говорить, а про фазовые переходы вполне. Но для этой стали есть такое подозрение, что разговор ни о чем :)

Link to comment
Share on other sites

Дело именно в терминах, т.к. надо выбирать, на каком уровне обсуждать :) Я лично про разрушение аустенита не готов говорить, а про фазовые переходы вполне. Но для этой стали есть такое подозрение, что разговор ни о чем :)

Ну, так и ответили бы человеку по сути вопроса, я как смог, так и написал... А так как сомнения есть, то отметил и это. У вас есть, что сказать по вопросу "...почему аустенитные нержавеющие стали теряют твердость при закалке?..." - так напишите, но так, чтобы понятно было и коротенько, а ссылок из интернета накидать всяк может...

Link to comment
Share on other sites

Ни боже мой, я просто вынес из стародавних времен убеждение, что эти стали для другого изобретены (что с моей точки зрения вопрос про закалку делает бессмысленным), и дополнительно погуглив в нем не разуверился, но ссылку кидать уже не буду.

Link to comment
Share on other sites

 

 


зачем? трубопроводную арматуру надыбали? это

Слушайте, с ножами никак не связано)))) Мы продаем нержавеющий аустенитный крепеж определенной прочности. В общем, надо было понять если он не закаливается, то как получают разные прочности по нему. Бывает А2-50, А2-70 и А2-80.

 

 


По сути вопроса - аустенит - фаза кристаллической решётки металла с крупными карбидами. Железо не соединяется в кристаллическую решётку с лигирующими элементами напрямую, т.е. нельзя сварить железо-никелевый сплав взяв никель и железо, обязательно должен быть связующий элемент, чтобы образовалась кристаллическая решётка стали. В стали таким основным элементом служит углерод или азот, но тогда основой сплава будут не карбида, а нитриды металла. Т.о. - сталь представляет собой сплав с кристаллической решёткой вида - железо-углерод-хром, или железо-углерод-никель, или железо-углерод-никель-углерод-хром, и т.д. В аустенитном сплаве кристаллы стали (через углерод) очень большие, а в мартенситной (например) стали наоборот - маленькие. Находясь в разогретом состоянии кристаллическая решётка у сплава отсутствует, она появляется при резком охлаждении, но так как у аустенита изначально крупная внутренняя структура - то при резком охлаждении возможно внутреннее разрушение материала, потому закалка и не даёт прироста твёрдости. Аустенит проявляется как фаза и в других сплавах - с ним борются разными способами - например - ковкой/прокаткой, которая по сути разрушает аустенит и переводит сталь в разряд мартенситных. Или циклами закалка/отпуск сплава - т.е. термической обработкой, которая по своей сути является контролем/программированием роста кристаллической решётки в зависимости от находящихся в сплаве элементов.
мега понятно!!! Спасибо огромное, прямо очень на простом доступном уровне.
Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.