9.4.2.5 Износостойкие стали

Это стали, которые обладают повышенным сопротивлением износу в специфических условиях, например при ударно-абразивном воздействии, при высоких давлениях, в условиях кавитационной эрозии. Наиболее характерной сталью этого класса является сталь Гадфильда – 110Г13Л. Высокое содержание марганца делает эту сталь аустенитной, а марганцовистый аустенит обладает очень высокой склонностью к наклепу. Основное достоинство этой стали (Schwedische Gardinen) в том, что высокая износостойкость при больших давлениях или ударно-абразивном износе сочетается с хорошей пластичностью и ударной вязкостью. Для этого изделия из этой стали закаливают от температур 1050 – 1100 °С в воде. При этом фиксируется аустенитная структура и предотвращается выделение карбидов. Используют эту сталь для таких изделий, как зубья ковшей экскаваторов, работающих по скальному грунту (по песчаному износостойкость будет низкой из-за отсутствия наклепа), траки гусеничных машин, бронеплиты дробилок и др. Изготавливают такие детали обычно литьем (реже ковкой) без последующей механической обработки из-за очень плохой обрабатываемостью резанием.

Для работы в подобных условиях и при кавитационном воздействии (гребные винты, лопасти турбин гидроэлектростанций) разработаны стали, в том числе хромомарганцевые с метастабильным аустенитом. Такой аустенит под влиянием внешних нагрузок и пластической деформации превращается в мартенсит, упрочняя таким образом сталь в процессе эксплуатации. Примеры таких сталей – 30Х10Г10, 60Х5Г10Л.

9.4.2.6 Коррозионностойкие стали

Коррозией называется разрушение металлов и сплавов по причине химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой. Коррозионная стойкость- способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды и определяется по различным показателям. Коррозионностойкие стали обычно используют в условиях электрохимической коррозии. Основным легирующим элементом в таких сталях является хром, причем он резко повышает сопротивление коррозии, если его количество в твердом растворе превышает 12%.

Наиболее распространенными сталями этого класса являются хромистые и хромоникелевые с дополнительным легированием другими элементами.

Хромистые стали. Существует большая группа сталей с 13% хрома, которые в зависимости от содержания углерода различаются структурой и механическими свойствами. Например, 08Х13 – сталь ферритного класса обладающая повышенной пластичностью, 12Х13 и 20Х13 – стали феррито-мартенситного класса, прочность которых увеличивается с повышением содержания углерода и соответственно мартенсита, а пластичность уменьшается. Эти стали используют при изготовлении различных сооружений химической и пищевой промышленности в зависимости от необходимых механических свойств. Стали 30Х13 и 40Х13 – мартенситного класса применяются для изготовления деталей с высокой твердостью, например седел клапанов гидросистем, некоторых инструментов, например хирургических скальпелей, кухонных ножей (все известные фирмы используют именно эти стали). При необходимости высокой пластичности используют стали ферритного класса с повышенным содержанием хрома (12Х17, 15Х25Т).

Хромоникелевые стали аустенитного класса. Наиболее известной является сталь 18 – 10 в зарубежной классификации, которая у нас имеет маркировку Х18Н10Т. Ранее было отмечено, что хром в присутствии никеля расширяет аустенитную область и обеспечивает устойчивую аустенитную структуру для подобных сталей. Роль титана в таких сталях очень важна. Он выступает стабилизатором структуры и препятствует развитию межкристаллитной коррозии. Дело в том, что имеющийся в сталях углерод образует с хромом карбиды по границам аустенитных зерен, обедняет хромом приграничные участки и резко снижает их коррозионную стойкость. Титан, как более карбидообразующий элемент, связывает углерод, препятствует обеднению хромом приграничных участков и развитию межкристаллитной коррозии.