ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 1 2023 8 ТЕХНОЛОГИЯ Результаты и их обсуждение Влияние содержания различных компонентов на образование межкристаллитной коррозии в нержавеющей стали Для выявления особенностей появления межкристаллитной коррозии проводилась оценка образцов нержавеющей стали по методике, описанной выше. Проводилась фиксация наличия дефектов для различных химических составов. Для каждого состава проводилось термодинамическое моделирование – оценивалось количество и термовременная природа формирующихся карбидных и нитридных фаз: карбонитридов титана TiCxNy и карбидов типа Cr23C6. Обнаружена и подтверждена взаимосвязь между повышенным количеством карбидов хрома и дефектностью исследуемой стали. Далее были осуществлены расчеты температурных зависимостей фазовых составляющих в широком диапазоне варьирования различных элементов стали 12X18H10Т (за исходный состав взят: C = 0,08 %, Cr = 18 %, Ni = 10 %, Mn = 1,5 %, Ti = 0,4 %). Наиболее значимыми стали такие элементы, как углерод и азот. На рис. 1 представлена характерная термовременная природа карбидных и нитридных фаз в исследуемой стали для диапазона изменения азота N = 0,05…0,10 %. При температурах около 1425 oС начинается процесс образования карбонитридов титана TiCxNy. Чем больше исходное содержание азота в стали, тем больше титана расходуется на формирование нитридной составляющей данной фазы и тем в меньшей степени титан связывает углерод в карбид. Таким образом, создаются условия для выделения данного углерода в виде карбидов Cr23C6. При значительном содержании азота (N = 0,1 %) карбиды хрома выделяются при 960 oС и достигают до 1,15 масс.%, при снижении азота до 0,05% температура образования падает на 100 oС и конечная масса составляет 0,4 масс.%. Металлографические исследования подтверждают, что при увеличении содержания азота наблюдается повышение массы карбидов хрома Cr23C6, провоцирующих межкристаллитную коррозию. Не вступая в прямое взаимодействие с хромом, азот косвенно увеличивает количество карбидных фаз, связывая титан. Содержание углерода закономерно существенно влияет на количество соединений Cr23C6. Так, с повышением содержания углерода увеличивается их масса и температура начала образования. Результаты расчетов показывают, что критическим значением является С = 0,05 %, при котором выделения карбидов не наблюдается, значительная часть углерода связывается с титаном. Таким образом, для минимизации появления дефектов, связанных с межкристаллитной коррозией, рекомендуется снижение азота и углерода до значений 0,05 % на этапе внепечной обработки жидкой стали. Рекомендуется также не снижать содержание титана в исследуемой стали менее 0,3 % в рамках допустимого марочного состава по ГОСТ 5632–2014. Рис. 1. Зависимость содержания карбидов хрома Cr23C6 и карбонитридов титана TiCxNy от содержания азота в стали: а – [N] = 0,05 %; б – [N] = 0,10 % Fig. 1. Dependence of the content of chromium carbides Cr23C6 and titanium carbonitrides TiCxNy on the nitrogen content in steel: a – [N] = 0.05 %; б – [N] = 0.10 % а б
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1