Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Аустені́тна сталь або сталь аустені́тного кла́су (англ. austenitic steel) — високолегована хромом, нікелем і (або) манґаном сталь, яка зберігає при охолодженні з високої температури до кімнатної й нижче структуру γ-твердого розчину (аустеніту).
Загальні положення
При вмісті нікелю, манґану чи деяких інших хімічних елементів вище від деякого значення γ-стан заліза стає стабільним у діапазоні температур від кімнатної до температури плавлення. В аустенітних сталях відсутній поліморфізм при нагріванні й охолодженні. Тому для зміцнення аустенітних сталей термічну обробку не використовують. Стосовно до неіржавної аустенітної сталі гартування є операцією термообробки, яка фіксує аустенітну структуру. Отже, структура аустеніту отримується за високого вмісту у сталі легувального елемента (Ni, Mn та ін.), який розширяє область існування γ-фази, і у цьому випадку сталь називають аустенітною сталлю.
В аустенітних сталях хром забезпечує жаротривкість і корозійну тривкість, нікель стабілізує аустенітну структуру і підвищує жароміцність, пластичність і технологічність, в тому числі — за високих та низьких температур, що пояснює широке застосування аустенітних сталей, як конструкційних матеріалів для різних важких умов експлуатації (агресивні середовища, високі температури тощо).
При вмісті у сталі нікелю або манґану, у кількості, недостатній для утворення повністю аустенітної структури, отримуються проміжні структури: аустеніт + ферит, аустеніт + мартенсит тощо. У сталі системи Fe—Cr—Mn внаслідок меншої ефективності манґану при утворенні аустенітної структури області аустеніт + ферит чи аустеніт + мартенсит є розвинутими у більшій мірі.
Корозійностійкі (неіржавні) аустенітні сталі
Неіржавні аустенітні сталі (англ. austenitic stainless steel) містять 12…18 % Cr, 8…30 % Ni і 0,02…0,25 % C. На відміну від феритної неіржавної сталі, аустенітна сталь є немагнітною, має помірну твердість і міцність, низьку границю плинності й високі пластичні властивості.
Аустенітна хромонікелева сталь типу 18-8 (18 % Cr, 8 % Ni) вперше була розроблена у 1910 році і запатентована у 1912 році німецькими інженерами компанії Круппа Штраусом і Мауером (Strauss und Mauer). Аустенітні хромонікелеві сталі мають вищу корозійну тривкість порівняно з хромистими сталями й на відміну від останніх зберігають цю властивість і при нагріванні. Вміст вуглецю у корозійнотривких сталях є обмеженим.
До хромонікелевих сталей типу 18-8 належать такі марки 04Х18Н10, 08Х18Н10, 12Х18Н9, 17Х18Н9. Сталі з малим вмістом вуглецю 04Х18Н10 (AISI 304L) та 08Х18Н10 (AISI 304, 304H, S30400) застосовують переважно у вигляді електродного дроту для зварювання. Завдяки низькому вмісту вуглецю забезпечується висока корозійна стійкість зварного шва. Сталі 12Х18Н9 (AISI 301, 302, 303, S30200) і 17Х18Н9 (AISI 302, S30200) мають схильність до міжкристалітної корозії навіть за короткочасного нагрівання до помірних температур, тому після зварювання деталі піддають гартуванню на аустенітну структуру. Ці сталі застосовують у деформаційно зміцненому стані для виготовлення високоміцних деталей автомобілів і літаків, що з'єднуються точковим або роликовим електрозварюванням.
Жаротривкі і жароміцні аустенітні сталі
Аустенітні сталі з ГЦК ґраткою мають значно вищу жароміцність і жаротривкість (окалиностійкість) порівняно зі сталями з ОЦК ґраткою.
Жаротривкі сталі аустенітного класу, що знайшли застосування для виготовлення деталей пічного обладнання, характеризуються не лише високою жаротривкістю (окалиностійкістю), але і високою жароміцністю. До жаротривких аустенітних сталей належать сталі 12Х18Н9Т (321), 20Х23Н18 (310, 310S, 314, S31000, S31008, S31400), 20Х25Н20С2 (310, 314, S31400), що мають окалиностійкість до 1100 °C.
Жароміцні аустенітні сталі використовують для виготовлення роторів, дисків, лопаток газових турбін, клапанів дизельних двигунів, що працюють за температур 600…700 °C. Хромонікелеві аустенітні сталі для збільшення жароміцності додатково легують вольфрамом, молібденом, ванадієм, ніобієм, бором та іншими елементами. До жароміцних сталей аустенітного класу належать сталі 08Х18Н10Т (AISI 321), 09Х14Н16Б, 09Х14Н19В2БР, 45Х14Н14В2М (S66009).
Родоначальником досліджень в області жароміцних сталей, що проводилися у 1930-их стосовно до турбонагнітачів авіаційних двигунів, є Франц Болленрат (нім. Franz Bollenrath) — в 1940-і роки директор НДІ авіаційних матеріалів DVL (нім. «Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt» — Німецький науково-дослідний інститут авіації). У початковому варіанті розроблена сталь мала позначення «Р-193». Зміцнення сталі за високих температур (опір повзучості) передбачалося забезпечити дисперсними виділеннями термічно стійких карбідів, для чого у склад стали вводили вуглець (0,5 %) і титан (2 %). Згодом було встановлено, що дисперсійне тверднення відбувається і за відсутності вуглецю — за рахунок дисперсних виділень інтерметалідної сполуки Ni3Ti. Після цього вміст вуглецю зменшили до 0,1 %. Покращеним варіантом цієї сталі став сплав тінідур — жароміцна сталь аустенітного класу, розроблена у 1936 році в Німеччині інженерами-металургами Г. Банделем (нім. G. Bandel) і К. Гебхардтом (нім. K. Gebhard) — співробітниками дослідницького відділення компанії «Friedrich Krupp AG» (м. Вульфрат).
В кінці 1940-х років у США під керівництвом Гюнтера Молінґа (англ. Gunter Mohling) — заступника директора з досліджень компанії «Allegheny Ludlum Steel Corp» було створено покращений варіант сталі тінідур, що отримав маркування А286. Сталь А286 відрізняється від базової додаванням молібдену (1,3 %) й уточненим вмістом деяких елементів. Призначення молібдену — підвищення пластичності зразків з надрізом при підвищених температурах. Вперше застосована у 1950 році для виготовлення дисків турбіни, згодом, корпусів турбіни, силових деталей форсажної камери повітряно-реактивних двигунів, лопаток і дисків газових турбін та компресорів.
Холодостійкі аустенітні сталі
Хромонікелеві аустенітні сталі отримали широке застосування у кріогенній техніці. Це сталі із вмістом 17…25 % Cr і 8…25 % Ni. Хромонікелеві аустенітні сталі зберігають високу пластичність і в'язкість у широкому температурному діапазоні, а також поєднують корозійну тривкість з добрими технологічними властивостями. До холодотривких належать аустенітні сталі марок 03Х17Н14М3 (AISI 316), 10Х14Г14Н4Т, До недоліків цих аустенітних сталей належить низька міцність за кімнатної температури, особливо щодо границі плинності, а також відносно велика вартість, обумовлена високим вмістом дорогого нікелю.
До холодотривких аустенітних сталей також належать хромомарганцеві стали (аустенітні сталі, в яких нікель повністю або частково замінений манґаном); стабільні аустенітні хромонікельмарганцеві стали з азотом (аустенітні сталі, одночасно леговані хромом, нікелем і манґаном) і метастабільні аустенітні сталі.
Див. також
Примітки
- Колобов Г. А. Ежегодная международная конференция металлургов в Дюссельдорфе (Германия) «Сталь 2012» // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. № 1, 2013 [ 21 квітня 2022 у Wayback Machine.]. — С. 140—153.
- Bandel G., Gebhard K. Warmfeste Stähle für den Gasturbinen. Essen, 1943.
- Mohling G. et.al. Superalloys for High Temperature Service in Gas Turbins and Jet Engines. // Metal Progress, 1946, v. 50, N 1, pp. 97-122
Джерела
- ДСТУ EN 10088-1:2008 Сталі нержавкі. Частина 1. Перелік нержавких сталей (EN 10088-1:2005, IDT)
- ДСТУ EN 10088-2:2010 Сталі нержавкі. Частина 2. Лист і стрічка з корозійнотривких сталей загальної призначеності. Технічні умови постачання (EN 10088-2:2005, IDT).
- Афтанділянц Є.Г., Зазимко О.В., Лопатько К.Г. Матеріалознавство. - Одеса: Гельветика, 2020. - 612 с. 978-966-2393-67-5
- Химушин Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы. — М.: Металлургия, 1969. — 752 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Austeni tna stal abo stal austeni tnogo kla su angl austenitic steel visokolegovana hromom nikelem i abo manganom stal yaka zberigaye pri oholodzhenni z visokoyi temperaturi do kimnatnoyi j nizhche strukturu g tverdogo rozchinu austenitu Zagalni polozhennyaPri vmisti nikelyu manganu chi deyakih inshih himichnih elementiv vishe vid deyakogo znachennya g stan zaliza staye stabilnim u diapazoni temperatur vid kimnatnoyi do temperaturi plavlennya V austenitnih stalyah vidsutnij polimorfizm pri nagrivanni j oholodzhenni Tomu dlya zmicnennya austenitnih stalej termichnu obrobku ne vikoristovuyut Stosovno do neirzhavnoyi austenitnoyi stali gartuvannya ye operaciyeyu termoobrobki yaka fiksuye austenitnu strukturu Otzhe struktura austenitu otrimuyetsya za visokogo vmistu u stali leguvalnogo elementa Ni Mn ta in yakij rozshiryaye oblast isnuvannya g fazi i u comu vipadku stal nazivayut austenitnoyu stallyu V austenitnih stalyah hrom zabezpechuye zharotrivkist i korozijnu trivkist nikel stabilizuye austenitnu strukturu i pidvishuye zharomicnist plastichnist i tehnologichnist v tomu chisli za visokih ta nizkih temperatur sho poyasnyuye shiroke zastosuvannya austenitnih stalej yak konstrukcijnih materialiv dlya riznih vazhkih umov ekspluataciyi agresivni seredovisha visoki temperaturi tosho Pri vmisti u stali nikelyu abo manganu u kilkosti nedostatnij dlya utvorennya povnistyu austenitnoyi strukturi otrimuyutsya promizhni strukturi austenit ferit austenit martensit tosho U stali sistemi Fe Cr Mn vnaslidok menshoyi efektivnosti manganu pri utvorenni austenitnoyi strukturi oblasti austenit ferit chi austenit martensit ye rozvinutimi u bilshij miri Korozijnostijki neirzhavni austenitni staliNeirzhavni austenitni stali angl austenitic stainless steel mistyat 12 18 Cr 8 30 Ni i 0 02 0 25 C Na vidminu vid feritnoyi neirzhavnoyi stali austenitna stal ye nemagnitnoyu maye pomirnu tverdist i micnist nizku granicyu plinnosti j visoki plastichni vlastivosti Austenitna hromonikeleva stal tipu 18 8 18 Cr 8 Ni vpershe bula rozroblena u 1910 roci i zapatentovana u 1912 roci nimeckimi inzhenerami kompaniyi Kruppa Shtrausom i Mauerom Strauss und Mauer Austenitni hromonikelevi stali mayut vishu korozijnu trivkist porivnyano z hromistimi stalyami j na vidminu vid ostannih zberigayut cyu vlastivist i pri nagrivanni Vmist vuglecyu u korozijnotrivkih stalyah ye obmezhenim Do hromonikelevih stalej tipu 18 8 nalezhat taki marki 04H18N10 08H18N10 12H18N9 17H18N9 Stali z malim vmistom vuglecyu 04H18N10 AISI 304L ta 08H18N10 AISI 304 304H S30400 zastosovuyut perevazhno u viglyadi elektrodnogo drotu dlya zvaryuvannya Zavdyaki nizkomu vmistu vuglecyu zabezpechuyetsya visoka korozijna stijkist zvarnogo shva Stali 12H18N9 AISI 301 302 303 S30200 i 17H18N9 AISI 302 S30200 mayut shilnist do mizhkristalitnoyi koroziyi navit za korotkochasnogo nagrivannya do pomirnih temperatur tomu pislya zvaryuvannya detali piddayut gartuvannyu na austenitnu strukturu Ci stali zastosovuyut u deformacijno zmicnenomu stani dlya vigotovlennya visokomicnih detalej avtomobiliv i litakiv sho z yednuyutsya tochkovim abo rolikovim elektrozvaryuvannyam Zharotrivki i zharomicni austenitni staliAustenitni stali z GCK gratkoyu mayut znachno vishu zharomicnist i zharotrivkist okalinostijkist porivnyano zi stalyami z OCK gratkoyu Zharotrivki stali austenitnogo klasu sho znajshli zastosuvannya dlya vigotovlennya detalej pichnogo obladnannya harakterizuyutsya ne lishe visokoyu zharotrivkistyu okalinostijkistyu ale i visokoyu zharomicnistyu Do zharotrivkih austenitnih stalej nalezhat stali 12H18N9T 321 20H23N18 310 310S 314 S31000 S31008 S31400 20H25N20S2 310 314 S31400 sho mayut okalinostijkist do 1100 C Zharomicni austenitni stali vikoristovuyut dlya vigotovlennya rotoriv diskiv lopatok gazovih turbin klapaniv dizelnih dviguniv sho pracyuyut za temperatur 600 700 C Hromonikelevi austenitni stali dlya zbilshennya zharomicnosti dodatkovo leguyut volframom molibdenom vanadiyem niobiyem borom ta inshimi elementami Do zharomicnih stalej austenitnogo klasu nalezhat stali 08H18N10T AISI 321 09H14N16B 09H14N19V2BR 45H14N14V2M S66009 Rodonachalnikom doslidzhen v oblasti zharomicnih stalej sho provodilisya u 1930 ih stosovno do turbonagnitachiv aviacijnih dviguniv ye Franc Bollenrat nim Franz Bollenrath v 1940 i roki direktor NDI aviacijnih materialiv DVL nim Deutsche Versuchsanstalt fur Luftfahrt Nimeckij naukovo doslidnij institut aviaciyi U pochatkovomu varianti rozroblena stal mala poznachennya R 193 Zmicnennya stali za visokih temperatur opir povzuchosti peredbachalosya zabezpechiti dispersnimi vidilennyami termichno stijkih karbidiv dlya chogo u sklad stali vvodili vuglec 0 5 i titan 2 Zgodom bulo vstanovleno sho dispersijne tverdnennya vidbuvayetsya i za vidsutnosti vuglecyu za rahunok dispersnih vidilen intermetalidnoyi spoluki Ni3Ti Pislya cogo vmist vuglecyu zmenshili do 0 1 Pokrashenim variantom ciyeyi stali stav splav tinidur zharomicna stal austenitnogo klasu rozroblena u 1936 roci v Nimechchini inzhenerami metalurgami G Bandelem nim G Bandel i K Gebhardtom nim K Gebhard spivrobitnikami doslidnickogo viddilennya kompaniyi Friedrich Krupp AG m Vulfrat V kinci 1940 h rokiv u SShA pid kerivnictvom Gyuntera Molinga angl Gunter Mohling zastupnika direktora z doslidzhen kompaniyi Allegheny Ludlum Steel Corp bulo stvoreno pokrashenij variant stali tinidur sho otrimav markuvannya A286 Stal A286 vidriznyayetsya vid bazovoyi dodavannyam molibdenu 1 3 j utochnenim vmistom deyakih elementiv Priznachennya molibdenu pidvishennya plastichnosti zrazkiv z nadrizom pri pidvishenih temperaturah Vpershe zastosovana u 1950 roci dlya vigotovlennya diskiv turbini zgodom korpusiv turbini silovih detalej forsazhnoyi kameri povitryano reaktivnih dviguniv lopatok i diskiv gazovih turbin ta kompresoriv Holodostijki austenitni staliHromonikelevi austenitni stali otrimali shiroke zastosuvannya u kriogennij tehnici Ce stali iz vmistom 17 25 Cr i 8 25 Ni Hromonikelevi austenitni stali zberigayut visoku plastichnist i v yazkist u shirokomu temperaturnomu diapazoni a takozh poyednuyut korozijnu trivkist z dobrimi tehnologichnimi vlastivostyami Do holodotrivkih nalezhat austenitni stali marok 03H17N14M3 AISI 316 10H14G14N4T Do nedolikiv cih austenitnih stalej nalezhit nizka micnist za kimnatnoyi temperaturi osoblivo shodo granici plinnosti a takozh vidnosno velika vartist obumovlena visokim vmistom dorogogo nikelyu Do holodotrivkih austenitnih stalej takozh nalezhat hromomargancevi stali austenitni stali v yakih nikel povnistyu abo chastkovo zaminenij manganom stabilni austenitni hromonikelmargancevi stali z azotom austenitni stali odnochasno legovani hromom nikelem i manganom i metastabilni austenitni stali Div takozhLegovana stal Neirzhavna stal Zharomicni splavi Tinidur Stal z metastabilnim austenitnim stanomPrimitkiKolobov G A Ezhegodnaya mezhdunarodnaya konferenciya metallurgov v Dyusseldorfe Germaniya Stal 2012 Novi materiali i tehnologiyi v metalurgiyi ta mashinobuduvanni 1 2013 21 kvitnya 2022 u Wayback Machine S 140 153 Bandel G Gebhard K Warmfeste Stahle fur den Gasturbinen Essen 1943 Mohling G et al Superalloys for High Temperature Service in Gas Turbins and Jet Engines Metal Progress 1946 v 50 N 1 pp 97 122DzherelaDSTU EN 10088 1 2008 Stali nerzhavki Chastina 1 Perelik nerzhavkih stalej EN 10088 1 2005 IDT DSTU EN 10088 2 2010 Stali nerzhavki Chastina 2 List i strichka z korozijnotrivkih stalej zagalnoyi priznachenosti Tehnichni umovi postachannya EN 10088 2 2005 IDT Aftandilyanc Ye G Zazimko O V Lopatko K G Materialoznavstvo Odesa Gelvetika 2020 612 s 978 966 2393 67 5 Himushin F F Zharoprochnye stali i splavy M Metallurgiya 1969 752 s