Аустенитные хромоникелевые стали получили широкое применение в самолетостроении всех стран как конструкционный материал.
Чаще всего встречаются стали с известным составом 18-8 (18% Cr+8% Ni), характерные высокой антикоррозийностью. Способность этих сталей не ржаветь зависит от присутствия хрома. В зависимости от назначения стали содержание хрома колеблется от 11 до 30%.
Нержавеющая сталь применяется чаще всего в виде холодно-катанных длинных лент и профилей. Нержавеющая сталь является не только устойчивой по отношению к атмосферным влияниям и химическим воздействиям, но обладает также высокими механическими свойствами. Такие свойства сталь получает в результате холодной прокатки, после которой отпадает необходимость в термической обработке по выполнении сварки этой стали.
Нержавеющая сталь 18-8 обладает большой тягучестью и мягкостью в закаленном состоянии. Сопротивление растяжению этой стали а удлинение равно 50—60%.
Сопротивление разрыву значительно повышается благодаря холодной обработке, причем химическая устойчивость незначительно снижается.
В табл. 28 показана зависимость коэффициента крепости и удлинения от степени нагартовки стали.
Таблица 28
| Степень нагартовки в % |
Коэфициент крепости в кг/мм2 |
Удлинение в % |
| 3,0 |
63 |
50-60 |
| 22,0 |
91 |
18—22 |
| 30,0 |
113 |
7-14 |
| 40,0 |
135 |
3,5—8 |
Нержавеющие стали типа 18-8 обладают высокой коррозионной стойкостью только после правильной термической обработки (нагрев при 1050—1150° с быстрым охлаждением в воде или на воздухе).
При неправильной термической обработке в результате замедленного охлаждения или же в результате вторичного нагрева при температуре 500—850° стали типа 18-8 приобретают склонность к интеркристаллитной коррозии, т. е. к разрушению по границам зерен.
Сталь 18-8 может быть использована для изготовления фюзеляжей, крыльев, рулей элеронов, бензобаков и других деталей самолета и его оборудования.
Термическая обработка, в результате которой образуется аустенитная структура стали, а именно закалка с 1100°, имеет двойную цель. Сталь становится более прочной и пластичной и углерод переходит в раствор в гамма-фазе, что является типичными чертами аустенитной структуры.
Фиг. 170. Микроструктура стали 18-8.
По границам зерен видны выпавшие карбиды.При нагреве металла, хотя бы и на короткий отрезок времени, до температуры 600—750° хром поглощает углерод из твердого раствора с железом и образует карбиды хрома. Карбиды хрома выпадают по границам зерен (фиг. 170). Количество выпавших карбидов зависит от содержания углерода и времени, в течение которого материал находился в пределах критической температуры. Выпадение карбидов ухудшает механические свойства материала и его химическую устойчивость. По границам зерен отдельных кристаллов металла появляется коррозия. Следовательно, выпадение карбидов должно быть предотвращено. Однако снижение содержания углерода ниже 0,15% нежелательно, так как это понизило бы механические свойства стали.
Таким образом при известном нагреве нержавеющей стали имеет место так называемая межкристаллитная коррозия, т. е. разрушение металла по границам зерен. При этом следует заметить, что межкристаллитная коррозия особенно опасна, так как в условиях эксплуатации ее нельзя обнаружить; только при окончательном разрушении детали устанавливается настоящая причина разрушения.
В табл. 29 показана степень межкристаллитной коррозии в зависимости от процента углерода в стали.
Таблица 29
| Углерод в % |
Степень межкристаллитной коррозии в 0,025 мм за 100 часов |
| 0,035 |
160 |
| 0,04 |
370 |
| 0,05 |
390 |
| 0,06 |
490 |
| 0,07 |
620 |
| 0,08 |
580 |
| 0,08 |
580 |
| 0,09 |
670 |
| 0,10 |
900 |
| 0,14 |
1450 |
| 0,20 |
1750 |
При сварке нержавеющей стали важно в процессе нагрева не вызывать межкристаллитной коррозии.
Как при газовой атомно-водородной, так и дуговой сварке основной металл нагревается в месте соединения до точки плавления, и по мере увеличения расстояния от места сварки постепенно снижается температура. Продолжительность времени, в течение которого эта температура будет сохранена металлом, зависит от толщины основного металла и скорости сварки. Зона металла, расположенная параллельно сварному шву, подвержена на некотором расстоянии от края шва нагреву до различных температур, в течение времени, достаточного вызвать выпадение карбидов; таким образом эта зона чувствительна к межкристаллитной коррозии. При условии продолжительной или интенсивной коррозии эта зона подвергается сильному коррозионному воздействию, в то время как остальная часть основного металла и сварного шва испытывает воздействие коррозии в значительно меньшей мере.
Часть 1 | Часть 2
