Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

900 до 1060° С — смешанное окисление с преобладанием интеркристаллнтного.

Зона внутреннего окисления возрастает с увеличением температуры и продолжительности выдержки.

По литературным данным [3], глубина внутреннего окисления Е связана со временем х следующей зависи­ мостью:

то в поверхностном слое обнаруживается феррит с внед­ ренными в него окислами.

В точке Аг величина Е изменяется скачкообразно, что вызывается различными значениями.показателей раство­ римости и диффузии 0 2 в а- и y-Fe. Так, при нагреве в порошке Fe—FeO (т. е. когда парциальное давление ки­ слорода равно упругости диссоциации FeO) сплава Fe—

Е — глубина проникновения зоны внутреннего окисления, мкм;

т— время, ч;

Т— температура, °К.

9

Влияние температуры на величину Е при 20-ч вы­ держке для сплава железа с хромом иллюстрируется данными табл. 1 [3]:

Т а б л и ц а 1

Зависимость для сплава железа с хромом величины Е, мкм, от температуры при 20-ч выдержке

В работе [4] указывается, что при цементации стали типа ЗОХГТ в эндогазе происходит внутреннее окисление легирующих (Сг, Mn, Ti) на глубину 0,02—0,03 мм. Твер­ дый раствор, обедненный легирующими, не принимает закалки при охлаждении в масле, вследствие чего проч­ ностные показатели существенно снижаются.

Г л а в а I I

ОКИСЛЕНИЕ ЖАРОУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

Значительно более сложным, чем окисление в атмос­ фере воздуха, является процесс газовой коррозии высо­ кохромистых сплавов в защитных средах, содержащих СО, СОг, СН4 , Н 2 0 . Обеспечивая светлый нагрев обыч­ ных сталей, эти защитные среды окисляют высокохроми­ стые стали, что вызвано высоким сродством хрома к кислороду.

При нагреве в атмосфере окиси углерода сталь, со­ держащая лишь 1% хрома, приобретает матовую по­ верхность. При больших содержаниях хрома поверхность стали (при нагреве в СО) покрывается окислами зелено­ го цвета.

Однако газовая коррозия выскохромистых сплавов в защитных средах не ограничивается одним только окис­ лением. В средах, содержащих СО, С 0 2 , СН4 , N 2 , проис­ ходит насыщение сплава углеродом, а при высоких тем­ пературах — и азотом.

10

Углерод связывается химически с хромом, образуя карбиды. Вследствие малой растворимости последних в твердом растворе карбиды выделяются главным образом по границам зерен. В результате этого твердый раствор обедняется хромом и его окалнностойкость снижается (содержание хрома в твердом растворе падает ниже 11 — 12%, в то же время концентрация хрома в карбидах до­ ходит до 90%).

Азот при температурах выше 1000° С образует в хромоникелевых сплавах нитриды, также обедняющие твер­ дый раствор хромом.

Как показывают исследования, окисление сплава про­ текает наиболее активно по границам зерен.

Всовокупности сложный процесс газовой коррозии приводит к увеличению наружных размеров сплава, уменьшению металлической сердцевины его, появлению хрупкости, росту электрического сопротивления.

Внекоторых случаях у сплавов с исходной стабиль­ ной аустенитаой структурой наблюдается появление маг­ нитных свойств (в результате очень сильного обеднения твердого раствора хромом — до ^ 7 % ) . Заслуживает внимание то обстоятельство, что в средах, содержащих окись углерода, усиливается коррозионное воздействие сернистых соединений на хромоникелевые сплавы, так как в этом случае даже очень малые парциальные дав­ ления паров серы вызывают образование сульфидов ни­ келя.

На практике отмечались случаи [51, когда сечение проволоки

коэффициенте а=0,5-ь0,6 н некоторого количества паров масла, уменьшилось на 37%- Химическим анализом в сплаве было обна­

80—20) после двухгодичной работы в указанной атмосфере было обнаружено 10,68% кислорода. Расчет показывает, что полное пре­ вращение содержащихся в .сплаве хрома, марганца и кремния в окислы дало бы 8,7% кислорода. Остальное количество следует отнести за счет шпинели, содержащейся в окислах никеля с хро­ мом, типа Ni-Cr2 04. В действительности нагрев сплава в водороде позволил восстановить небольшое количество окислов, соответство­ вавших 17% кислорода. Это количество кислорода, по-видимому, объясняется присутствием шпинели типа Ni-C^CU (так как восста­ новления окислов хрома, марганца и кремния в водороде практи­ чески не происходит).

11

ния содержат значительно большие количества углерода, чем кар­ бид G\|C.

вслед за науглероживанием происходит процесс окисления, концен­ трация хрома может приблизиться к нулю. В результате этого кис­ лородсодержащие составляющие газовой среды (СО, С0 2 , НгО) начнут проникать в глубь сплава. Карбиды хрома, располагаю­ щиеся по гранацам зерен, создают своеобразные каналы, облегча­ ющие доступ окислителей внутрь сплава. Одновременно к грани­ цам зерен навстречу газу устремляется хром. Этим и можно объяс­

около 1000 ч. В этих же условиях сплав 30—20 проявляет значи­ тельно меньшую живучесть, оцениваемую примерно 100 и 400 ч соответственно.

Показатель живучести для сплава Сг—А1 составляет около 300 ч при 1200° С и приблизительно 400 ч при 1150° С.

В атмосфере водорода все испытуемые сплавы отличаются вы­ сокой стойкостью (после 300 ч испытаний поверхность проволоки лишь тускнеет).

12