CC BY
49УДК 622.276
Нырков Н.П.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
(Россия, г. Москва)
Шувалов Д.А.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от Российского химико-технологического университета им. Д.И
(Россия, г. Москва)
Цевкова В.А.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
(Россия, г. Москва)
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЕТАЛИ ИЗ СТАЛИ 07Х16Н6
Аннотация: в данной статье рассматриваются результаты исследований по проведенным коррозионным испытаниям образца из стали марки 07Х16Н6. Проведено сравнение представленных производителем данных и реальных значений. Исследована возможность использования сплава в коррозионно-активных средах.
Ключевые слова: сталь, марка 07Х16Н6, коррозионные испытания, микроскоп, структура
сплава.
На сегодняшний день многие промышленные установки и аппараты вынуждены контактировать с коррозионной средой. Если материал устройства не является стойким в такой рабочей обстановке, он очень быстро разрушается, что приводит к опасным поломкам. Они в свою очередь приносят огромные убытки и подвергают опасности
159
коррозии . Менделеева
жизнь и здоровье рабочих. На основании этих данных, очевидно, что создание и разработка марок стали, устойчивых к коррозии в разных средах является актуальной научной задачей.
В рамках данной работы были проведены исследования образца стали марки 07Х16Н6. Приведены данные по параметру коррозионного растрескивания и после ускоренных испытаний на атмосферную коррозию. Подробно изучены процессы, протекающие в кристаллической решетке сплава для определения надежности данного состава.
Методика эксперимента
Исследовали коррозионную стойкость детали тарелкодержателя, изготовленной из стали 07Х16Н6. Термическая обработка детали тарелкодержателя по режиму: отжиг+ обезводороживающий отпуск (780°С+680°С+490°С)+ закалка с 1040°С в воду+ обработка холодом+ отпуск при температуре 250°С.
На исследование были представлены образцы размером 100*15*2 мм, вырезанные из технологического припуска детали.
При исследовании коррозионной стойкости изучали склонность стали к коррозионному растрескиванию (КР) и к межкристаллитной коррозии (МКК).
Для выявления чувствительности стали к КР применяли ускоренные испытания:
1. В растворе состава (ОСТ 1 90212-76 «Коррозионностойкие стали. Методика испытания на склонность к коррозионному растрескиванию»):
• Ш804 (плотность 1,83 г/см3)-55мл
• Си804-Ш0 -110г
• Вода дистиллированная -1л
• при температуре кипения, продолжительность-до КР или максимально до 10 час.
2. В камере нейтрального соляного тумана КСТ-35 (ГОСТ 9.012-73 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. «Методы ускоренных испытаний на атмосферную коррозию»), работающей с периодическим распылением раствора хлористого натрия концентрацией 50±5 г/дм3 при
температуре 35±2°С и заданной максимальной продолжительностью 2 мес. (по ОСТ 190212-76).
Испытания КР проводили при постоянной деформации изгибом (образцы-дуги) в специальных приспособлениях с четырехопорным нагружением при апр =80 кгс/мм2 и 50 кгс/мм2, что составляет примерно 0,7 и 0,4 а0;2 изг.
Испытания на склонность к МК проводили по методу «АМ» ГОСТ 6032-89 (Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии), выдерживая образцы в течении 15 часов в кипящем водном растворе сернокислой меди (Си80^5Н20)-130г и серной кислоты (плотность 1,83 г/см3), вода - дистиллированная -1л, медь в виде стружки.
Для обнаружения МКК по окончании выдержки в растворе образцы изгибали на угол (90±3°) с последующим осмотром изогнутых образцов с помощью бинокулярного микроскопа МБС-1 с увеличением 8-16х. Радиус закругления оправки равен трехкратной толщине образцов.
Отсутствие трещин на образце- свидетельство стойкости стали против МКК.
В результате проведенных испытаний было установлено, что образцы стали 07Х16Н6-Ш, вырезанные из технологического припуска детали «тарелкодержателя» и имеющие структуру, представленную на рис.5, стойки:
1) против КР-растрескивания образцов нет при ускоренных испытаниях в растворе в течение 10 часов и в КСТ-35 в течение 2-х месяцев при 0^=80 и 50 кгс/мм2.
2) против МКК (по методу «АМ»)
За время длительных испытаний в КСТ-35 на поверхности образцов образовались отдельные мелкие питтинги, не явившиеся инициатором КР образцов. При кипячении образцов под напряжением в растворе изменений нет. После испытаний на стойкость против МКК и изгиба на угол 90° на оправке с Я=6мм на поверхности образцов трещин не обнаружено.
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Металлографическое исследование образцов из темплета- свидетеля, ударных образцов, образцов на коррозионные испытания проводилось на шлифах после электролитического травления: плотность тока-2 а/см2, время 30-60 сек.
Микроструктура нормально упрочненной стали (закалка 1020° в воду+(-70°), 4-6 час.+отпуск 250°,2ч.)-мартенсит+остаточный аустенит,отдельные карбиды по телу зерна.
Нарушение режима закалки стали приводит к образованию в структуре карбидов 2-х видов:
1. Карбидов «недогрева»
2. Карбидов «замедленного охлаждения»
Карбиды «недогрева» сохраняются в структуре стали при недостаточной температуре и времени выдержки при нагреве под закалку. Карбиды располагаются в виде скоплений по телу зерна и в виде отдельных включений по границам зерен.
Карбиды «замедленного охлаждения» связаны с недостаточной скоростью охлаждения с температуры закалки. Такие карбиды располагаются по границам зерен в виде четких, сплошных, сильнотравящихся границ («карбидная сетка») (рис.6) Карбиды «замедленного охлаждения» приводят к резкому снижению ударной вязкости и сопротивления коррозионному растрескиванию (Ату(+20°) снижается с 10 до 1,5 кгм/см2, при - 70°С-с 6 до 0.5 кгм/см2,акр.при испытании в 5% №С1 Т=35 °С снижается с 90 кг/мм2 до 30 кг/мм2).
Карбидная сетка «замедленного охлаждения», вызванная недостаточной скоростью охлаждения в микроструктуре представленных образцов отсутствует.
В микроструктуре представленных образцов наблюдаются отдельные карбиды в виде скоплений по телу зерна и по границам зерен в виде отдельных выделений (рис.1 -
Испытания на ударную вязкость с усталостной трещиной образцов.
На представленных образцах размером 10x11x50мм с острым надрезом ^н=0,1мм<45°) была нанесена на пульсаторе усталостная трещина длиной 1,5мм. Испытания проводили при комнатной температуре и при (-70°С) (в смеси жидкого азота и спирта).
В табл.1 приведены полученные значения ударной вязкости с усталостной трещиной (Ату+20°), значение твердости, намагниченности насыщения (4п1б)., характеризующей количество магнитной фазы в структуре металла стали 07Х16Н6. Намагниченность насыщения оценивалась баллистическим методом.
Таблица 1
№ дет ал и Наимен ование детали Режим т.о.детали Ов, кг/мм О0,2 кг/мм2 О5,% V Ан Ату+ 20 Ату- 70 4п1Б гс Ж Cэ
1 Порше нь 0тжиг(780°+680°)+обезв одороживающей отпуск 490°+упр.т.о.(закалка 1040°в воду+о.х.+250°). 130,4 131,4 110,8 107,8 20 68,1 65,8 18,4 16,8 7,5 7,7 7,7 5,4 5,7 5,9 1235 0 4040,5
2 Порше нь 0тжиг+490°+3х-кратная упр.т.о. 128,3 128,9 109,5 110,7 20 20 65,2 66,6 14,9 15,5 10,2 10,5 9,2 7,6 7,4 6,8 1235 0 39,5 40,5
3 тарелко держат ель 0тжиг+490°+3х-кратная упр.т.о. 130,4 130,4 102,1 99,9 19,6 20 61,9 63,4 12,5 13,2 12,5 13,2
По результатам испытаний металл стали 07Х16Н6-Ш представленных плавок имеет высокие значения прочности, пластичности, ударной вязкости и ударной вязкости с трещиной Ату—с вязким характером разрушения. Соотношение мартенсита и остаточного аустенита соответствует требуемым нормам 80% мартенсита и 20% остаточного аустенита.
Выводы
1.Механические свойства удовлетворяют требованиям, предъявленным к стали 07Х16Н6-Ш.
2. В результате коррозионных испытаний установлена стойкость против коррозии при рг=80 и 50 кгс/мм2 в КСТ-35 и при кипячении в растворе И2Б04+ СиБ04 образцов, имеющих в микроструктуре карбиды «недогрева», связанных с недостаточной температурой временем выдержки при нагреве под закалку.
Список литературы:
Bierwagen G., Brown R., Battocchi D., Hayes S. // Progress in Organic Coatings. 2010. Vol.
68. P. 48-61.
Zucchi F., Frignani A., Grassi V., Trabanelli G., Monticelli C. // Corrosion science. 2007. Vol. 49. - P. 4542-4552.
Zhao M., Wu S., Luo J., Fukuda Y., Nakae H. // Surface and coatings technology. 2006. Vol. 200. - P. 5407-5412.
Ardelean H., Frateur I., Marcus P. // Corrosion science. -2008. Vol. 50. - P. 1907-1918. M. Machkova, E.A. Matter, S. Kozhukharov, V. Kozhukharov //Corrosion Science. 2013 V.
69. P. 396-405
Hongwei Shi, En-Hou Han, Fuchun Liu // Corrosion Science. 2011. V.53. P.2374-2384 Simon Joshi, Elizabeth A. Kulp, William G. Fahrenholtz, Matthew J. O'Keefe //Corrosion Science 2012. V.60. P. 290-295
Liang-Liang Jiang, Lian-Kui Wua, Ji-Ming Hu, Jian-Qing Zhang, Chu-Nan Cao // Corrosion Science 2012 V.60. P. 309-313
M. Shabani-Nooshabadi, S.M. Ghoreishi, M. Behpour // Corrosion Science 2011. V.53 P.3035-3042
ПРИЛОЖЕНИЕ:
Рис.1. Темплет №1 (х500)
Рис.2. Темплет №2 (х500)
Рис.3. Деталь №1. Ату-70=5,9 кгм/см
Рис.4. Деталь №2, Ату-70=6,8 кгм/см:
Рис.5. Шлиф по плоскости образца. (х500) Приложенное напряжение изгиба Опр.=80 кг/мм2
Рис.6 Карбиды «замедленного действия» (карбидная сетка). Недопустимая структура
