Влияние напряжений и отпуска на коррозионное растрескивание нержавеющих сталей

Упругие напряжения, возникающие в материале, могут быть по природе внутренними напряжениями, появляющимися в материале в результате термической обработки, и внешними - под влиянием нагрузок. Часто в деталях из нержавеющей стали действуют внутренние и внешне приложенные нагрузки (в результате сварки, быстрого охлаждения с высоких температур и при работе деталей под давлением). Наблюдаются случаи больших напряжений в биметалле из нержавеющей стали, а также в сварных швах вследствие большой разницы в коэффициентах линейного расширения. Операции штамповки стали, гнутья и других, часто бывают причиной больших внутренних напряжений, которые способствуют коррозионному растрескиванию при воздействии соответствующих сред.

Исследователями рассматривался ряд случаев коррозионного растрескивания аустенитных сталей под напряжением и для различных случаев применения и технологической обработки и были даны рекомендации по термической обработке для снятия напряжений, способствующих устранению коррозионного растрескивания. В частности, получены данные о том, что что наиболее полное снятие напряжений для аустенитных сталей наблюдается при температурах выше 820 - 900° С. Более низкий отпуск, иногда применяемый в практике при 200 - 650° С, может сиять только пики напряжений и снизить склонность к коррозионному растрескиванию. Такой отпуск помогает уменьшить склонность к растрескиванию под напряжением только в случае применения сплавов в менее агрессивных в коррозионном отношении средах. В сильно агрессивных средах следует применять более высокие нагревы.

Также изучались вопросы и коррозионного растрескивания нержавеющих сталей 1Х18Н9Т и сталей типа 18-12, 16-15 с присадками Ti, Р, Си, N, В, Be, Мо, W, Nb под напряжением в 42%-ном растворе хлористого магния, стали 12х18н10т.

Установлено, что фосфор, медь, молибден (0,61%), вольфрам (2,7%), ниобий (0,62—1,6%), азот (0,3—0,35%), введенные в сталь раздельно, снижают склонность металла к коррозионному растрескиванию. Меньшие количества азота (0,061%), бора (0,005%) и кремния (0,81%), а также углерода после 1500 отпуска при 600° С не оказывают существенного влияния. Повышение содержания никеля при одинаковом содержании хрома заметно повышает стойкость стали к коррозионному растрескиванию.

Предполагается, что процесс коррозионного растрескивания сталей под напряжением протекает по следующей схеме: некоторые исследователи отмечают в начальной стадии индукционный период, в течение которого происходит процесс коррозионного разрушения защитной пленки и образование питтингов в результате взаимодействия среды и металла. В индукционный период наличие приложенного напряжения независимо от его величины влияет мало. За этим периодом следует процесс самого растрескивания, состоящий из зарождения трещин в местах с обнаженной металлической поверхностью и их быстрого развития в направлении, перпендикулярном действующей силе.

Увеличение напряжения способствует ускорению коррозионного растрескивания, но прямой зависимости не наблюдается. Имеется много случаев, когда скорость коррозионного растрескивания стали в широком интервале приложенных напряжений не зависела от их величины.