Файл: Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения.pdf

Повышение температуры аустенизации с 1020 до 1130° С ана­ логично статической прочности оказывает существенное влияние на величину предела выносливости стали 1 Х 1 2 Н 2 М В Ф Б А (рис. 19). Более низкая температура з а к а л к и (1020° С) обусловливает резкое снижение предела усталости с повышением температуры отпуска (с 66 до 54,5 кГ/мм2), чем сталь, закаленная с 1130° С (с 62 до 58 кГ/мм2).

Т а б л и ц а 8

Механические свойства нержавеющих сталей

Металлографический анализ показал, что сталь, закаленная с 1020 или 1130° С и отпущенная при 600° С, состоит из отпущенного мартенсита и мелкодисперсных легированных карбидов. Количе­ ство карбидов в стали, закаленной с 1130° С, меньше, чем у стали, закаленной с 1020° С, так как температура аустенизации 1020° С недостаточна для полного растворения карбидов ниобия.

Сталь, закаленная с низшей температуры (1020° С), меняет характеристики прочности и пластичности более заметно при из­ менении температуры отпуска, чем после закалки с 1130° С. Пре­ дел прочности закаленной стали с 1020° С снижается при повы­

46

низации обусловливает большую стабильность свойств стали при

калки и отпуска при 600° С достигается, в основном, за счет вы­

ненной в машиностроении хромистой стали 2X13, которую под­ вергали закалке с 1050° С и отпуску при 600° С. Из результатов испытания видно, что сталь 2X13 при комнатной температуре со­

Результаты исследования коррозионной усталости сталей 2X13, 1Х12Н2ВМФ, 1 Х 1 2 Н 2 М В Ф Б А и 15Х16Н2М [59, 60], термически обработанных по режимам, приведенным в табл. 8, показали, что коррозионная среда (3%-ный раствор NaCl) снижает предел вы­ носливости исследуемых сталей в 2,5—4 раза. Режим термической обработки на изменение коррозионной усталости в абсолютных величинах сказывается слабее, чем на изменение выносливости в воздухе.

47

Исследованием коррозионно-усталостной прочности стали 1Х12Н2ВМФ после закалки и отпуска при 570 и 660° С установ­ лено (см. рис. 20), что изменение температуры отпуска в указан­ ном диапазоне (примерно на 15%) снижает условный предел кор­ розионной усталости. Более высокий условный предел коррозион­ ной усталости стали, отпущенной при низшей температуре (570° С), объясняется высоким содержанием легирующих элементов в твер­ дом растворе. Повышение температуры отпуска до 660° С способ­

имеет высший по абсолютному значению условный предел корро­

которая является результатом вторичного твердения с выделением частиц карбидной фазы типа М е м Х — нитрида хрома. Из сказан ­ ного следует, что структурное состояние сталей 1Х12Н2ВМФ и 15X16Н2М не существенно влияет на изменение условного предела коррозионной усталости. Повышение температуры з а к а л к и с 1020 до И З О 0 С повышает условный предел коррозионной усталости стали 1Х12Н2МВФБА на 10—15%. Влияние температуры отпуска на коррозионную усталость сказывается слабее. Например, по­ вышение температуры отпуска с 600 до 660° С (закалка с 1020° С) и с 600 до 700° С (закалка с 1130° С) обусловливает повышение предела коррозионной усталости лишь на 10—5 % за счет измене­ ния структуры стали. Сталь 1Х12Н2МВФБА после закалки и от­ пуска при 600° С содержит значительное количество карбидной фазы, которая с повышением температуры отпуска до 700° С коа­ гулирует и частично растворяется в матрице, и структура стано­ вится более равномерной. При высоких амплитудах напряжений термическая обработка стали 1 Х 1 2 Н 2 М В Ф Б А не влияет на из­ менение области ограниченной выносливости [60 ]; кривые сливают­ ся до перегиба. С увеличением числа циклов более 5 млн. корро- зионно-усталостные кривые становятся более пологими и эффект термической обработки проявляется четко.

Сталь Х17, отожженная при 780 и 850° С, имеет предел вынос­ ливости соответственно 24 и 27 кГ/мм2. З а к а л к а стали от 1100° С с последующим отпуском при температуре 580 и 550° С существен­

выносливость стали Х17. Отсутствие корреляции между пределом кратковременной прочности и пределом выносливости стали после

48

ее закалки и отпуска, по-видимому, можно объяснить тем, что эта сталь относится к сталям переходного класса и содержит после закалки значительное количество равноосных зерен б-феррита, являющихся наиболее слабой структурой составляющей стали и предопределяющих ее разрушение. При статическом растяжении упрочненная закалкой матрица благодаря ее равномерному нагружению будет оказывать заметное влияние на повышение предела прочности, чего не наблюдается при циклическом нагружении, где решающее значение имеют струк­ турные концентраторы напряже ­ ния, к которым можно отнести зерна б-феррита.

После закалки и отпуска при 580° С и повторного отпуска при 400—550° С предел выносливости стали Х17Н2 составляет 49 — 50,5 кГ/мм2. При увеличении времени повторного отпуска при 400° С от 2 до 100 ч имеет место некоторое повышение ограничен-

цов на предел выносливости стали сказывается также и для об­ разцов, отпущенных после з а к а л к и при более высокой температу­

вается слабее, чем сталь, подвергнутая отпуску при низкой тем­ пературе.

Сталь 15Х16Н2М после закалки и отпуска при 570° С с по­ следующим отпуском при 550° С имеет предел выносливости на

5 кГ/мм2, а с отпуском при 600—680° С — на 3 кГ 1мм2 выше, чем сталь Х17Н2.

Коррозионная выносливость стали Х17 почти не зависит от режимов термической обработки. Условный предел коррозиопно-

понижение коррозионной выносливости. Изменение температуры первичного отпуска в интервале 580—680° С способствует умень­

условный предел коррозионной выносливости стали 15Х16Н2М снизился на 6 кГ 1мм2 по сравнению со сталью Х 1 7 Н 2 , обрабо­ танной по оптимальному режиму.

Результаты проведенных исследований [75] показали, что ат­ мосфера влажного воздуха, которая возникает вследствие испа­ рения водного раствора NaCl (температура 40° С, относительная влажность 97—99%) и не вызывает заметных коррозионных по­ ражений нержавеющих сталей в ненапряженном состоянии, обу-

50