Стали и сплавы аустенитного класса

В качестве жаростойких сталей аустенитного класса главным образом применяют стали на хромоникелевой основе. Эти стали не имеют больших преимуществ по жаростойкости перед высокохромистыми сталями ферритного класса, но выгодно отличаются от них по уровню механических свойств, в том числе жаропрочных, технологичности (способности к глубокой вытяжке, штамповке, свариваемости), они также менее склонны к охрупчиванию после длительных выдержек при высоких температурах.

Недостатком сталей этого класса является их сравнительно высокая стоимость, использование в больших количествах дефицитного никеля, низкие теплопроводность и сопротивление газовой коррозии в средах, содержащих серу.

Универсальные аустенитные стали типа 18-8, в том числе 08X18Н9Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, используют в качестве жаростойкого материала для выхлопных систем, труб, листовых и сортовых деталей при температурах 600-800 °С и невысоких нагрузках.

Повышение жаростойкости аустенитных сталей достигается увеличением содержания в стали хрома, никеля, а также дополнительным легированием кремнием.

Увеличение содержания таких ферритообразующих элементов как хром и кремний вынуждает для сохранения аустенитной структуры значительно увеличивать содержание никеля. если рабочая температура составляет менее 1000 ºС, применяют сталь 10Х23Н18, менее 1100 ºС20Х25Н20С2.

В качестве жаростойких материалов для работы в науглероживающих средах до 1100 °С (например, печные контейнеры и арматура) используют стали с повышенным содержанием углерода (сталь 36Х18Н25С2). Иногда для стабилизации аустенитной структуры и в дополнение и частично для замены никеля вводят марганец (6-10 %) и азот (0,3-0,4 %), например, в стали 12Х25Н16Г7АР, 55Х20Г9АН4. Термическая обработка аустенитных жаростойких сталей заключается обычно в закалке от температур 1000-1050 °С.

В качестве жаростойких сплавов повышенной жаропрочности, более надежных и почти не склонных к охрупчиванию, обладающих высокими технологическими свойствами, в авиационной промышленности (камеры сгорания, жаровые трубы) используют железоникелевые сплавы с добавками молибдена (до 3,3 %), вольфрама (до 3,5 %), титана (до 1,2 %), например, сплав ХН38ВТ (0,1 % С; 21 % Сr; 38 % Ni; 3,0 % W; 1 % Ti) и сплав ХН28ВМАБ (0,1 %С; 21 % Сr; 28 % Ni; 5 % W; 3 % Mo; 1 % Nb; 0,15 % N).

Для ответственных деталей (камер сгорания, жаровых труб и др.) в газотурбостроении используют сплав ХН60ВТ (ЭИ868), который содержит 25% Сrи 15%W, введение последнего значительно повысило жаропрочность-твердого раствора без заметного уменьшения пластичности и технологичности сплава.

Жаростойкие сплавы на никельхромовой основе (нихромы) получили значительное распространение в качестве материалов для работы при 800-1100°С, а при кратковременной работе до 1200 °С. Эти сплавы применяют для изготовления деталей газовых турбин, не испытывающих больших рабочих нагрузок и работающих при высоких температурах (камеры сгорания, жаровые трубы, нагревательные элементы электрических печей и других деталей).