6. Перлитные и мартенситные жаропрочные стали

Рассмотрим стали, применяемые главным образом в для изготовления паропроводов, пароперегревателей, крепежных и других деталей, подвергаемых длительным механическим воздействиям при умеренно высоких температурах — не выше Это стали перлитного, а также мартенситного (бейнитного) и ферритного классов. Общим для всех сталей является то, что их основой является феррит, а избыточной фазой — карбиды разной структуры и происхождения.

Поскольку детали котельных установок работают длительное время без смены (десятки тысяч часов) и не должны за это время заметно подвергаться деформации, то предел ползучести с деформацией за или даже за 100 000—200 000 ч (10-20 лет) является для них основной характеристикой.

Состав наиболее распространенных сталей рассматриваемого типа приведен в табл. 63.

Все стали, приведенные в табл. 63, содержат менее , так как них изготавливают преимущественно трубы, подвергаемые стыковой сварке.

В сталях перлитного класса введение молибдена в небольшом количестве повышает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность. Аналогично, но слабее, действует хром.

Стали перлитного класса являются сравнительно малолегированными сталями, которые при 0,12 % С содержат

Присадка ванадия измельчает зерно, а также повышает жаропрочность. После охлаждения изделий на воздухе получается перлитная структура с карбидом после закалки в масле — мартенсит—бейнит. Обычный режим термической обработки — закалка в масле или нормализация с последующим отпуском при Стали перлитного класса, как не содержащие большого количества хрома, естественно, не обладают высокой жаростойкостью и их нельзя применять при температурах выше

Увеличение содержания хрома повышает жаростойкость и переводит стали в мартенситный класс. Для сталей этого класса возможна закалка на воздухе или в масле в равной степени. После закалки необходим высокий отпуск при температуре, превышающей рабочую.

Благодаря высокому содержанию хрома в стали повышается не только окалиностойкость, но и жаропрочность, вследствие повышения температуры

(кликните для просмотра скана)

рекристаллизации и образования специальных карбидов медленнее коагулирующих, чем цементит

Присадка вольфрама, молибдена, ванадия в стали с повышает жаропрочность, но до известного предела, так как при более высоком содержании этих элементов сталь становится полуферритной, в которой превращение а у будет протекать не полностью, а это может отрицательно повлиять на свойства.

Основные показатели жаропрочных свойств рассматриваемых сталей приведены в табл. 64 и 65.

Таблица 64. (см. скан) Жаропрочные свойства перлитных, мартенситных и аустенитных сталей

Таблица 65. (см. скан) Жаропрочные свойства перлитных и мартенситных сталей,

Самыми низкими жаропрочными свойствами обладает перлитная углеродистая нелегированная сталь. Легирование заметно повышает жаропрочность при Волее высокой жаропрочностью, чем перлитная сталь, обладает сталь мартенситного класса но при 600 °С и выше она уступает аустенитной стали.

Более подробные сведения о жаропрочных свойствах котельной стали одной Из марок можно получить из данных, приведенных на рис. 334.

Хотя после закалки и отпуска все стали приобретают строение, близкое к равновесному (феррит карбиды), тем не менее продолжительный нагрев может

(кликните для просмотра скана)

вести к нежеладльным дополнительным изменениям, ухудшающим жаропрочность и пластичность. Сюда относятся процессы сфероидизации карбидов и графитизация (что снижает жаропрочность), а также выделение избыточных фаз по границам зерна (приводящее к развитию так называемой тепловой хрупкости). Эти явления можно устранить правильным подбором термической обработки (в том числе и после некоторого срока службы для восстановления свойств — опыты П. А. Антикайнена). Хромистые 12 %-ные стали в основном используют как нержавеющие, но в отдельных случаях — и как жаропрочные (для турбинных лопаток), жаропрочные свойства этих сталей приведены в табл. 65. Простая 12 %-ная хромистая сталь уступает по жаропрочности более сложным по составу сталям того же типа.

На рис. 335 приведена длительная прочность различных жаропрочных сталей, предназначенных для продолжительной работы, которая показывает, что жаропрочность котельных сталей возросла от 500 до за 40 лет (см. также табл. 65).

Рис. 335. (см. скан) Зависимость длительной прочности котельных сталей от температуры

Стали, приведенные в табл. 65 в основном являются котельными и главным образом их применяют в виде труб. Если к свариваемости не предъявляют особых требований, то можно применять высокохромистые стали с высоким содержанием кремния, так называемые сильхромы.

Составы сильхромов приведены в табл. 66.

Сильхромы — это стали, применяемые для клапанов выпуска тракторных, мотоциклетных и автомобильных двигателей. Сопротивление окислению у сильхромов обеспечено высоким содержанием хрома и кремния. Температура начала интенсивного окисления у сталей различна:

Жаропрочные свойства сильхромов растут с увеличением степени легированности (в табл. 66 марки сильхромов расположены в порядке возрастания жаропрочных свойств).

Термическая обработка сильхромов заключается в закалке и отпуске. Так как хром и кремний сильно повышают критические точки, то закалку и отпуск проводят при более высоких температурах, чем для обычных конструкционных сталей; закалка с отпуск

Таблица 66. (см. скан) Состав сильхромов,