CC BY
2ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ВЫСОКОПРОЧНЫХ
АУСТЕНИТНЫХ И МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЯХ, ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ, ПРИ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИ
Костина М.В., Кудряшов А.Э., Костина В.С., Федорцов Р.С., Пермякова И.Е., Антонова А.В.
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва, Россия
шукБ1@уапёех .ги
Легирование азотом коррозионностойких сталей наиболее целесообразно для сталей аустенитного и мартенситного класса. Занимая позиции атома внедрения в ГЦК-кристаллической решетке аустенита и ОЦТ-кристаллической решетке мартенсита Сг-(№, Мп, Мо)-сталей, азот обеспечивает эффективное твердорастворное упрочнение. Он снижает склонность к образованию феррита и а-фазы в этих сталях, стабилизируя в них аустенит и позволяя экономить в них дорогостоящий никель. Кроме того, азот повышает стойкость сталей к коррозии, особенно - к питтинговой.
Стали мартенситного класса. Проведенные нами исследования сталей системы Бе - 13Сг - 0,5Мп -С, N с содержанием азота от ~0,10 до 0,13% и углерода от 0,02 до 0,22%, проведенные на горячедеформированном металле, подвергнутом закалке, показали следующее. Введение ~0,10%N в сталь ферритного класса Бе-13Сг-0,02С обеспечивает стабилизацию высокотемпературного аустенита и формирование в структуре до 50% мартенсита охлаждения при закалке. Введение 0,1-0,13(%К в сталь Бе - 13Сг - (0,17-0,22)С формирует мартенсит, с небольшим количеством остаточного аустенита, стабильного к превращению у^-а(М) при пластической деформации. Эксперименты на сталях этой группы, с 0-0,5%Мо и микролегированных V и/или N5, выявили, что снижение температуры Мн с ростом соотношения №экв/Сгэкв в этих сталях описывается уравнением: Мн = -379,6 (Мэкв/Сгэкв) + 411. В сталях 20Х13 и 30Х13 добавление 0,1%С менее эффективно влияет на изменение этой температуры: Мн = -212,8 (Мэкв/Сгэкв) + 400. При нагревах стали 13Сг-0,22С-0,Ш (С+№=0,3 %) в интервале температур распада мартенситного твердого раствора, полученного закалкой из аустенитной области, установлено, что выделение частиц избыточных фаз с участием С, N происходит в ней менее интенсивно, чем в углеродистой стали с 13 Сг и 0,3% С.
Стали аустенитного класса. Были изучены стали системы Бе - 21-22Сг - 15Мп -8№-1Мо-С,М микролегированные V или N5, с 0,47 - 0,62%N и 0,03-0,05%С после отжига на твердый раствор и охлаждения в воде и в исходном состоянии (литом). Эти стали содержат, в зависимости от содержания азота, от ~12% а-фазы и 0,5-2% 5-феррита (сталь с 0,47%^ [1]) до <2% а-фазы (сталь с 0,62%К). При высокотемпературных нагревах в них происходит быстрое превращение а —» а.
Затем при нагреве протекает превращение аг +71 + *а2 + 72 + 1УЧ —*7з-
При охлаждении с температур нагрева в их аустените, даже при закалке в воду, происходит выделение частиц нитридов (Сг,"У)^ Показано, что при микролегировании ниобием в аустените литой стали имеются частицы фазы, обогащенной ниобием, упрочняющие сталь. Показано, что феррит, получившийся из а-фазы, при охлаждении до -70°С не ухудшает хладостойкость литой стали, а при охлаждении до -160°С становится хрупким и служит источником зарождения трещин.
[1]. Костина М.В., Мурадян С.О., Хадыев М.С., Корнеев А.А. Фазовые превращения в коррозионно-стойкой высокохромистой азотсодержащей стали // Металлы. 2011. №5. С. 3348.
