7. Аустенитные жаропрочные стали
Аустенитные жаропрочные стали применяют для изготовления клапанов двигателей, лопаток газовых турбин и других «горячих» деталей реактивных двигателей — в основном для работы при 600— 700 °С.
Все аустенитные жаропрочные стали содержат большое количество хрома и никеля, а также добавки других элементов.
Аустенитные жаропрочные стали обладают рядом общих свойств — высокой жаропрочностью и окалиностойкостью, большой пластичностью, хорошей свариваемостью, большим коэффициентом линейного расширения. Тем не менее по сравнению с перлитными и мартенситными сталями они менее технологичны: обработка давлением и резанием этих сплавов затруднена; сварной шов обладает повышенной хрупкостью; полученное вследствие перегрева крупнозернистое строение не может быть исправлено термической обработкой, так как в этих сталях отсутствует фазовая перекристаллизация. В интервале 550-600 °С эти стали часто охрупчиваются из-за выделения по границам зерна различных фаз.
Аустенитные стали могут быть разделены на две группы:
1) не упрочняемые, термической обработкой, т. е. не склонные к дисперсионному твердению (условно назовем их гомогенными, хотя на самом деле они содержат вторые фазы, но в количествах, не вызывающих сильного эффекта старения):
2) упрочняемые термической обработкой и применяемые после закалки + отпуск. Упрочнение создается благодаря выделению карбидных, карбонитридных или йнтерметаллидных фаз. Способность к старению обусловлена наличием некоторых элементов (кроме хрома и никеля) в количествах, превосходящих предел растворимости.
Хром и никель — основные легирующие компоненты этих сталей. Первый определяет окалиностойкость, а никель — устойчивость аустенита. При недостатке никеля возможно частичное образование 
-фазы, что ухудшает жаропрочность.
Состав наиболее важных аустенитных жаропрочных сталей приведен в табл. 67. Стали первой (гомогенной) группы применяют как жаропрочные и как нержавеющие, поэтому более подробно о них будет изложено в следующей главе, здесь же мы ограничимся данными об их окалиностойкости и жаропрочности (см. табл. 68, 69).
Продолжительная выдержка при рабочих температурах (500— 700 °С) охрупчивает сталь из-за выделения избыточных фаз по границам зерен (рис. 336) и образования так называемой 
-фазы (сигматизация), представляющей собой интерметаллид типа 
Эти превращения протекают весьма медленно.
Стали второй группы, в отличие от первой, нестабильны и склонны к упрочнению вследствие распада твердого раствора (вязкость при этом снижается).
Термическая обработка этих сталей заключается в закалке при 1050—1100°С в воде и отпуске — старении при 600-750 °С. Этот отпуск — старение вызывает повышение твердости вследствие
Таблица 67. (см. скан) Состав аустенитных жаропрочных сталей (ГОСТ 5632-72), %
Рис. 336. Микроструктура аустенитиой жаропрочной стали, 
а — после закалки; б — после старения при 650 °С
дисперсионного твердения: избыточные фазы при старении выделяются преимущественно по границам зерен (см. рис. 336).
Конечно, цель такой термической обработки — повышение жаропрочности; аустенитные стали второй группы обладают жаропрочностью
более высокой, чем гомогенные аустенитные стали, что объясняется тонким распределением второй фазы, однако это является преимуществом только при кратковременных сроках службы; при длительных сроках службы 
избыточная упрочняющая фаза скоагулирует, и тогда гомогенные сплавы могут превзойти по жаропрочности дисперсионно твердеющие.
Это видно из сопоставления данных, приведенных в табл. 68 и 69.
Таблица 68. (см. скан) Свойства некоторых аустенитных сталей (гомогенных)
Таблица 69. (см. скан) Жаропрочные свойства некоторых дисперсионно твердеющих аустенитных сталей
Кроме этих сталей более или менее широкого назначения, имеются аустенитные жаропрочные стали более узкого применения: для литых деталей высокой окалиностойкости (детали печей, например реторты), листовой обшивочный материал, подвергаемый нагреву и т. д.
Составы некоторых из этих специальных жаропрочных и окалиностойких сплавов с указанием их окалиностойкости приведены в табл. 62.
