3.1. Хромоникелевые нержавеющие стали (12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 13Х15Н4АМ3-Ш)
Кокорин Н.А.
Краткий справочник материалов, воспринимающих криогенное воздействие.
Ижевск: ООО «НПЦ «КриоТехРесурс», 2021.
3.1. Хромоникелевые нержавеющие стали
(12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 13Х15Н4АМ3-Ш)
Хромоникелевые (аустенитные) стали 12Х18Н9, 08Х18Н10Т широко применяются в промышленности и обладают большим сопротивлением коррозии и хорошими технологическими свойствами: высокой пластичностью, большой вязкостью, хорошей свариваемостью. После закалки сталь приобретает наилучшую устойчивость против коррозии и высокую вязкость. Прочность стали повышается криогенной обработкой (повышается условный предел текучести до 23%).
Аустенито-мартенситные нержавеющие стали наряду с хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии обладают высокими механическими свойствами. Такие стали, как 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3 подвергают комплексной термической обработке, включающей: закалку с 980-1020ºС, при этом сталь получает аустенитную структуру, обладает достаточно высокой пластичностью и может быть подвергнута пластической деформации и обработке резанием; криогенную обработку для частичного (направленного) перевода аустенита (около 40%) в мартенсит; отпуск (старение) для заданного уровня механических свойств. При старении из мартенсита выделяются дисперсные частицы, соединения Ni3Al, и сталь при таком упрочнении имеет высокие механические свойства. Механические свойства сталей 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3 зависят от количества образовавшегося мартенсита, содержание которого регулируется температурой закалки и режимами криогенной обработки (таблица 23) [5, 6].
Механические свойства коррозионностойких сталей после термической обработки с криогенным воздействием [1]
Таблица 23
|
Сталь |
Режим термообработки |
Условный предел текучести σ0,2, МПа |
Предел прочности σв, МПа |
Относительное удлинение δ , % |
Ударная вязкость, КСU, Дж/см2 |
|
20Х17Н2 |
Закалка 975-1020ºС в масло или воздух + отпуск 680-700ºС |
650 |
850 |
16 |
45 |
|
Закалка в масло 1000-1050ºС + криогенная обработка + отпуск при 250-320ºС |
1200 |
1500 |
8 |
45 | |
|
09Х15Н8Ю |
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + старение 400-480ºС |
900 |
1200 |
10 |
40 |
|
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + старение 350-380ºС |
900 |
1100 |
12 |
70 | |
|
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + отпуск 200ºС |
700 |
950 |
18 |
100 | |
|
07Х16Н6 |
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + старение 350-380ºС |
1000 |
1200 |
12 |
70 |
|
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + старение 400-450ºС |
1050 |
1250 |
10 |
50 | |
|
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + отпуск 180-200ºС |
700 |
950 |
20 |
120 | |
|
08Х17Н5М3 |
Закалка 980-1020ºС в воду или на воздухе + криогенная обработка + старение 350-380ºС |
850 |
1200 |
12 |
40 |
Разрыв между операциями закалки и криогенной обработки не должен превышать 12 часов. При упрочняющей криогенной обработке изделий из сталей 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6 происходит увеличение их размеров по сравнению с закаленным состоянием на 0,3-0,5%.
Сталь 13Х15Н4АМ3-Ш с параметрами прочности σв = 1400 – 1600 МПа применяется для изготовления высоконагруженных деталей и сварных узлов. Высокие параметры прочности этой стали обеспечиваются повышенным содержанием углерода и азота, а пластичность и вязкость – наличием в составе 15 – 20% равномерно распределенного аустенита. Термическая обработка стали включает закалку 1070ºС, обработку холодом (минус 70ºС, 2 часа) и отпуск при 200ºС или 350ºС. При отпуске 200ºС сталь имеет высокие значения вязкости разрушения, пластичности, сопротивления к концентраторам напряжений. Сталь используется для изготовления накаткой высоконагруженных болтов, работающих на срез и растяжение. Детали из этой стали становятся более прочными после обработки холодом. Снижение температуры при обработке холодом в область криогенных температур позволит дополнительно повысить циклическую прочность высокопрочного крепежа.
