«Пищевая» нержавейка 20x23н18

Она производится из жаропрочного сплава. Её свойства, как и других жаропрочных сталей тесно связаны с величиной зерна. От величины зерна зависят электрохимические процессы, протекающие в приграничных зонах и распределение примесей вокруг кристалла. Скопление примесей в приграничных объемах ослабляет жаропрочные связи между кристаллами при высоких температурах, и может привести к потере прочности.

Влияние величины зерна на сопротивление ползучести

На примере стали 12x18н10т было установлено, что крупнозернистый сплав имел более высокое сопротивление ползучести, чем горячекатаный сплав с мелким зерном. При высоких температурах сплавы начинают рекристаллизацию. Если это крупнозернистые сплавы, наклон линий на двойной диаграмме не очень крутой, что отражает лучшее сопротивление ползучести. Такие же результаты были получены при испытании хромоникелевой стали 20x23н18 с крупным зерном, которая имеет более высокую прочность, но малую пластичность.

Влияние величины зерна на прочность

При пониженных и комнатных температурах сплавы с мелким зерном имеют очень высокие прочностные характеристики. При повышенных температурах крупнозернистые сплавы показывают лучшую прочность, но не имеют достаточной пластичности. Это положение распространяется на сплавы аустенитной и ферритной структуры.

Влияние инородных примесей в пограничных областях

Механизм взаимодействия жаропрочных примесей недостаточно изучен, но установлено, что сплавам с минимальным процентом S, Pb, Bi, Sn, Sb присущи пониженные жаропрочные характеристики. Присутствие десятитысячной доли свинца в никель-хромо-титановом сплаве 75−20−2,5 Ti с 0,7% Al, значительно уменьшает жаропрочные качества сплава. В первую очередь при затвердевании сплавов кристаллизуются зерна тугоплавкого вещества, а легкоплавкие примеси, которые не растворяются, скапливаются в пограничных зонах. Они оказывает значительное влияние на качество литых сплавов. У деформированных сплавов ослабление прочности при повышенных температурах может быть ещё больше при наличии легкоплавких примесей. Не все примеси оказывают вредное влияние на жаропрочность. Существует группа элементов (вольфрам, молибден, ниобий, бор), присадка которых в сплавы увеличивает прочность пограничных слоев. Также необходимо учитывать возможные изменения концентрации легирующих элементов в пограничном слое после диффузии или образование новых фаз, которые и приводят к потере жаропрочности и снижению пластичности сплавов. Разница в величине зерна стали 12x18н10т влияет на процессы выделения карбидов хрома по границам зерен и склонности стали к межкристаллитной коррозии.

Аналогичные изменения в концентрации твердого раствора на границах зерен имеют и другие сплавы. Это выявляется различной травимостью зерен после гомогенизации сплавов при высокой температуре с последующим нагревом в интервале рабочих температур.

Дисперсионное твердение

Этот процесс напрямую связан с образованием карбидных и интерметаллидных фаз в жаропрочных сплавах и зависит от величины зерна. Отчетливо этот процесс демонстрируют аустенитные сплавы, закаленные высокими температурами, с грубозернистой структурой. Дисперсионное твердение протекает очень интенсивно при одновременном действии напряжения и температур, гораздо лучше, чем при действии только одних температур. Критическое количество примесей, которые понижают температуру плавления, ускоряют разрушение жаропрочных материалов.

Разнозернистость материала

Жаропрочные характеристики, которые имеют высоколегированные жаропрочные сплавы, сильно снижаются при разнозернистости материала, когда в образце присутствуют одновременно кристаллы с мелким и крупным зерном. Подобная смесь может возникнуть в изделиях, которые подвергаются горячей обработке давлением, когда жаропрочные сплавы попадают под деформацию критических степеней. Грубозернистая структура формируется там, где пластическая деформация затруднена — при штамповке жаропрочных сплавов и когда сплавы неравномерного охлаждаются во время деформации. Сплавы единой структуры будут обладать более высокой жаропрочностью, чем те сплавы, которые имеют разнозернистую структуру. У марки ЗИ 437 при t° 700 °C с однородной структурой и а=36 кГ/мм² продолжительность нагрузки до разрушения = 72 часа. Большая часть сплавов будет разрушена лишь после 150−200 часов. Если материал имеет разнозернистую структуру — разрушение сплавов происходит в течение 6−30 часов. Соблюдая точно режим штамповки, можно предотвратить появление разнозернистости в деталях. Разнозернистость приводит к отсутствию постоянства свойств и к понижению жаропрочности.

Надрывы

Большая часть сплавов будет иметь мелкие надрывы в пределах границ зерён. В зоне крупных зёрен надрывы появляются чаще всего. Исследование сплавов позволило установить, что надрывы появляются ещё задолго до разрушения сплавов. После возникновения первых надрывов жизнеспособность материала при достижении температуры 700−800°С и напряжении 36/15 кГ/мм² в значительной степени теряется. Сначала возникает неглубокий надрыв на поверхности, далее при продолжительном испытании число и глубина надрывов будет постепенно возрастать. Накануне разрушения возникают надрывы внутри материала, их не видно на поверхности. Наибольшое количество будет сосредоточено именно ближе к месту разрушения. Как правило, место разрушения не совпадает с местами первых надрывов.

Мелкозернистый металл

Если сплавы с разнозернистой структурой под напряжением разрушаются при высокой температуре, то мелкозернистые сплавы легко удлиняются под таким воздействием. Как следствие — крупнозернистый и малопластичный материал будет растрескиваться по границам зёрен. Потому, изделия с однородной структурой считаются более долговечными.

Газовая среда

Было предположение, что образование трещин в сплаве явилось результатом воздействия газовой среды. С целью проверки поверхность защищали слоем никеля, толщиной 10 мкм. Никелирование образцов проводилось гальваническим способом. В процессе испытаний выяснилось, что надрывы не отличаются от надрывов на тех образцах, которые не были защищены никелем.

Особенности обработки

Большое влияние на сплавы оказывает чистота обработки поверхности, что подтверждается испытаниями. Из-за местной концентрации напряжений, действующих на сплавы, надрывы образуются раньше. Макро- и микроструктура формируется под действием деформирующих сплав сил при горячей обработке давлением. Из-за перегрева поковок турбинных дисков выше 1160 °C, изготовленных из стали ЭИ481, а также более 1170 °C из стали ЭИ4376 характеристики жаропрочности снизились. В обоих случаях перегрев вызывает укрупнение структуры, а также межкристаллическое окисление, которое сложно различить под микроскопом. Такое же отрицательное влияние будет оказывать перегревы во время термообработок сложнолегированных жаропрочных сплавов. Поэтому, следует строго соблюдать температурный режим производства.

Во время горячей обработки под давлением сплав измельчает структуру. Горячекатаные и горячештампованные сплавы обладают мелкозернистой структурой и напряжённым состоянием. В случае, если сплавы подвергнуть старению, то они приобретают высокие механические свойства при различных температурных режимах, однако, при очень высоких температурах такие сплавы имеют низкую прочность. Данный эффект используют для того, чтобы получить сплавы с более высокими механическими свойствами при умеренных температурах. Это можно назвать термомеханической обработкой.

Купить по выгодной цене

На складе Evek GmbH всегда в наличии высококачественные сплавы по оптимальным ценам. Все партии изделий имеют сертификат качества на соответствие требованиям стандартов и техническим условиям эксплуатации. В сертификате отмечен завод-изготовитель, номер чертежей и наименование деталей, марка сплава, номер плавки, механические свойства деталей, химический состав и результаты дополнительных испытаний. Реализация заказов — в самые сжатые сроки. Оптовым покупателям предоставляются льготные скидки.