Аустенітні стали - це стали з високим рівнем легування, при кристалізації утворюється однофазна система, яка характеризується кристалічною гранецентрированной гратами. Такий тип решіток не змінюється навіть під впливом дуже низьких температур (близько 200 градусів Цельсія). В окремих випадках є ще одна фаза (обсяг в сплаві не перевищує 10 відсотків). Тоді решітка вийде об'ємно-центрованої.
Опис і характеристики
Стали поділяють на дві групи щодо складу їх основи і змісту легуючих елементів, таких як нікель і хром:
- Композиції, в основі яких міститься залізо: нікель 7%, хром 15%; загальна кількість добавок - до 55%;
- Нікелеві і железонікелевие композиції. У першій групі вміст нікелю починається від 55% і більше, а в другій - від 65 і більше відсотків заліза і нікелю в співвідношенні 1: 5.
Завдяки нікелю можна домогтися підвищеної пластичності, жароміцності і технологічності стали, а за допомогою хрому - надати необхідну корозійної і жаростійкість. А додавання інших легуючих компонентів дозволить отримувати сплави з унікальними властивостями. Компоненти підбирають відповідно до службового призначенням сплавів.
Для легування переважно використовують:
- Феррітізатори, стабілізуючі структуру аустеніту: ванадій, вольфрам, титан, кремній, ніобій, молібден.
- Аустенізатори, представлені азотом, вуглецем і марганцем.
Всі перераховані компоненти розташовані не тільки в надлишкових фазах, але і в твердому розчині зі сталі.
Сплави, стійкі до корозії і перепадів температур
Широкий спектр добавок дозволяє створити особливі стали, які будуть застосовані для виготовлення компонентів конструкцій і будуть працювати в кріогенних, високотемпературних і корозійних умовах. Тому склади поділяють на три типи:
- Жароміцні іжаростійкі.
- Стійкі до корозії.
- Стійкі до впливу низьких температур.
Жаростійкі сплави не руйнуються під впливом хімікатів в агресивних середовищах, можуть використовуватися при температурі до +1150 градусів. З них виготовляють:
- Елементи газопроводів;
- Арматуру для печей;
- Нагрівальні компоненти.
Жароміцні марки протягом тривалого часу можуть чинити опір навантажень в умовах підвищених температур, не втрачаючи високих механічних характеристик. При легуванні використовуються молібден і вольфрам (на кожне доповнення може відводитися до 7%). Для подрібнення зерен в невеликих кількостях застосовується бор.
Аустенітні нержавіючі сталі (стійкі до корозії) характеризуються незначним вмістом вуглецю (не більше 0, 12%), нікелю (8-30%), хрому (до 18%). Проводиться термічна обробка (відпустка, гарт, відпал). Вона важлива для виробів з нержавійки, адже дає можливість добре триматися в самих різних агресивних середовищах - кислотних, газових, лужних, жидкометаллических при температурі 20 градусів і вище.
У хладостойких аустенітних композиціях міститься 8-25% нікелю і 17-25% хрому. Застосовують в кріогенних агрегатах, але вартість виробництва істотно зростає, тому використовуються дуже обмежено.
Властивості термічної обробки
Жаростійкі і жароміцні марки можуть піддаватися різним типам теплової обробки, щоб наростити корисні властивості і модифікувати вже наявну структуру зерен. Йдеться про кількість і принцип розподілу дисперсних фаз, величиною блоків і власне зерен тощо.
Відпал такої стали допомагає зменшити твердість сплаву (іноді це важливо при експлуатації), а також усунути зайву крихкість. В процесі обробки метал нагрівається до 1200 градусів протягом 30-150 хвилин, потім його необхідно якомога швидше охолодити. Сплави із значною кількістю легуючих елементів, як правило, охолоджуються в оліях або на відкритому повітрі, а більш прості - у звичайній воді.
Нерідко проводиться подвійна гарт. Спочатку виконують першу нормалізацію складів при температурі 1200 градусів, потім слідує друга нормалізація при 1100 градусах, що дозволяє значно збільшити пластичні і жароміцні показники.
Домогтися підвищення жароміцності і механічної міцності можна в процесі подвійний термічної обробки (загартування і старіння). До експлуатації проводиться штучне старіння всіх жароміцних сплавів (тобто виконується їх дисперсійне твердіння).