Влияние легирующих элементов на хрупкость хромистой нержавеющей стали

Присадка легирующих элементов может оказать большое влияние на степень изменения хрупкости нержавеющей стали в результате нагрева при 475° С. Например, присадка титана (-1%) или ниобия (>2,4%).

Аналогичное влияние на отпускную хрупкость хромистой нержавеющей стали оказывают кремний, молибден, углерод и алюминий. Небольшие количества никеля, по-видимому, повышают хрупкость сталей, а азота - понижают. Вместе с хрупкостью, приобретенной при длительном нагреве при 475° С, понижается сопротивление коррозии у 27%-ной хромистой стали при воздействии на них кислот. Считается, что этот нагрев оказывает более сильное влияние на коррозионную стойкость нержавеющей стали, чем выделение а-фазы.

Охрупчивание при 475° С интенсивнее протекает в межкристаллической прослойке, так как при помощи травления удается выявить значительное расширение границ зерен у сталей, которые приобрели эту хрупкость. Расширение границ зерен обычно связано с понижением коррозионной стойкости и исчезает при нагреве сталей до более высоких температур, т. е. выше 540° С. Следует отметить, что хрупкость при 475° С не связана с углеродом и азотом, так как она наблюдается у выплавляемых в вакууме на более чистых шихтовых материалах железохромистых сплавов с меньшим содержанием этих элементов.

Обычно скорости охлаждения в интервале температур, при которых появляется хрупкость, как правило, не вызывают существенного изменения физических и механических свойств хромистых нержавеющих сталей. Однако детали с большим сечением, которые охлаждаются после термической обработки очень медленно, могут иметь пониженные пластические свойства. У деталей с малым сечением ускоренное охлаждение в интервале хрупкости способствует получению хороших механических свойств и высокой пластичности.

Таким образом, хрупкость, приобретенную в результате нагрева стали при 475° С, можно снять нагревом при более высоких температурах. Этот нагрев не должен быть длительным, с тем чтобы избежать выделения ст-фазы.

Отпускная хрупкость у хромистых сталей, особенно в массивных деталях, может появиться в результате сварки; поэтому такого рода детали рекомендуется подвергать несколько повышенному отпуску - при 600° С. Опыт эксплуатации показывает, что отпускная хрупкость у хромистых сталей с содержанием >16% Сг была причиной неоднократного разрушения изделий после длительной работы при 350-565° С.

Охрупчивание при 475° С связывалось с образованием интерметаллического соединения железо-хром (ст-фаза). Ранее считалось, что с повышением температуры изменения решетки и перегруппировка атомов предшествуют появлению выделений a-фазы. Рент-геиоструктурные исследования охрупченной стали не установили наличия о-фазы при 475° С даже после очень длительных выдержек.