Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные

К высоколегированным сталям условно отнесены сплавы, содержание железа в которых более 45 %, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10 %.

К сплавам на железоникелевой основе отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (никеля и железа в сумме более 65 %).

К сплавам на никелевой основе отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержание никеля не менее 55 %).

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

• I — коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
• II — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;
• Ill — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.li>

В зависимости от структуры стали подразделяют на классы:

• мартенситный — стали с основной структурой мартенсита;
• мартенситно-ферритный — стали, содержащие в структуре кроме мартенсита не менее 10 % феррита;
• ферритный — стали, имеющие структуру феррита (без α ↔ γ-превращений);
• аустенитно-мартенситный — стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно менять в широких пределах;
• аустенитно-ферритный — стали, имеющие структуру аустенита и феррита (феррит более 10 %);
• аустенитный — стали, имеющие структуру аустенита.

Наименование марок сталей и сплавов состоит из обозначения элементов

и следующих за ними цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают среднее содержание легирующего элемента в процентах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед буквенным обозначением указывают среднее или максимальное содержание углерода в стали в сотых долях процента.

Стали и сплавы, полученные специальными методами, дополнительно обозначают через дефис в конце наименования марки буквами: ВД — вакуумно-дуговой переплав, Ш — электрошлаковый переплав и ВИ — вакуумно-индукциоиная выплавка.

Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали.

Типичными представителями коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей, широко используемых в технике, являются хромистые ферритно-мартенситного и мартенситного классов и хромо-никелевые стали аустенитиого класса.

Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода. Все хромистые стали, в которых хрома более 12,5 %, коррозионно-стойкие. При содержании хрома 13, 17 и 25 % стали являются не только коррозионно-стойкими, но и жаростойкими. Стали, содержащие 13 % Сr, при нагреве и охлаждении претерпевают фазовое превращение γ↔αи поэтому могут упрочняться при помощи термической обработки. Прочность после закалки и отпуска тем больше, чем больше в стали углерода.

Структура хромоникелевых сталей зависит от содержания углерода, хрома и никеля. Большим достоинством этих сталей является хорошая технологичность в отношении обработки давлением и сварки. Однофазное закаленное состояние, при котором хром находится в твердом растворе, обеспечивает стали максимальную коррозионную стойкость в окислительных средах.

Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы.

Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газа при высоких температурах называют жаростойкостью.

Жаростойкость металла зависит от многих внешних и внутренних факторов. Внутренними факторами являются химический состав металла, структура и чистота обработки поверхности. Основным элементом, повышающим жаростойкость стали является хром, содержание которого может достигать 30 %.

Жаропрочные стали и сплавы.

Жаропрочностью называется способность материала длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.

Жаропрочность важна при выборе материала, когда рабочие температуры деталей превышают 0,3Т_пл (Т_пл — температура плавления).

Основные группы жаропрочных материалов включают перлитные, мартенситные и аустенитные жаропрочные стали, используемые при температурах 450 — 700 °С, и по масштабам применения занимают ведущее место. Ниже 450 °С вполне пригодны обычные конструкционные стали и нет необходимости заменять их жаропрочными сталями.

Сплавы на основе никеля или кобальта жаропрочнее сталей. Сплавы на основе никеля применяют при температурах 700 — 1000 °С, кобальтовые сплавы не получили широкого применения из-за дефицитности кобальта.