Коррозионно-стойкие хромоникелевые стали аустенитного класса

Марки: 04X18Н9(С=0,04%; Сr=18%; Ni=9%), 08X18Н9, 10Х18Н9, 12Х18Н9.17Х18Н9.Структура после литья показана на рис. 13.4. Микроструктура этих сталей после литья состоит из двух фаз: аустенита, легированного хромом и никелем, и карбидов хрома. Эти фазы в окислительной среде образуют гальваническую пару (катод и анод), что и вызывает коррозию, при этом анод разъедается, то есть ржавеет.

Рис. 13.4. Микроструктура после литья хромоникелевой нержавеющей стали

Кроме того, сталь корродирует ещё и потому, что часть хрома уходит в карбиды хрома и поэтому хрома в аустените будет меньше 12%, то есть электрохимический потенциал будет отрицательным.

Чем больше в стали углерода, тем больше карбидов, что снижает не только коррозионную стойкость, но и пластичность. В настоящее время стремятся заменить очень дорогой никель азотом: 10Х17АГ14, где А - это азот в количестве 0,3...0,4 %. Но это уже не хромоникелевая сталь, хотя у нее структура тоже будет аустенит.

Для повышения коррозионной стойкости хромоникелевые стали после литья подвергают закалке от 1100...1200^oС в воде, при этом карбиды хрома растворяются и хрома в аустените будет выше 12%.

Механические свойства сталей: σ_в=55...60 кг/мм², σ₀₂=20...22 кг/мм², δ=40...45%.

Упрочнять эти стали термообработкой нельзя, так как нет критических точек. Упрочняют их наклепом, то есть холодной пластической деформацией (листы, ленты, профили).

Механические свойства сталей после деформации: σ_в=120...140 кг/мм², σ₀₂=100...120кг/мм², δ=4...6%.

Кроме того, эти стали жаропрочны, то есть они могут работать при температурах до 650^oС, но при этом из аустенита вновь будут выпадать карбиды хрома, преимущественно по границам зерен, где облегчена диффузия. В результате по границам зерен образуется двухфазная структура (аустенит и карбиды хрома) и хрома в аустените будет меньше 12%, то есть по границам пойдет коррозия - интеркристаллитная коррозия, то есть межзеренная коррозия, что нежелательно. Для устранения ее добавляют в сталь ниобий или титан по 0,5%. У них сродство к углероду больше, чем у хрома. Поэтому в первую очередь образуются карбиды NbC или TiC, а карбидов хрома не будет, то есть хрома ваустените будет свыше 12% и сталь будет коррозионно-стойкой. Такие стали маркируются так: 10Х18Н9Т, где Т- это титан (0,5%).

Эти стали хорошо свариваются, так как они однофазны, и применяются в сварных конструкциях, работающих в контакте с азотной кислотой. Они широко используются в машиностроении как нержавеющий и жаростойкий материал, а также в архитектуре. Например, облицовка колонн на станции метро «Маяковская», скульптура «Рабочий и колхозница» на ВВЦ, изделия широкого потребления.