ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
Введение. Аустенитная сталь марки 12Х18Н10Т получила широкое распространение, что обусловливается высокой коррозионной стойкостью и соответствующей возможностью использования в агрессивных средах. Можно выделить следующие наиболее распространенные виды дефектов стали данной марки: межкристаллитная коррозия, мартенситная ориентация α-фазы и ферритная δ-фаза. Цель работы: проанализировать причины образования дефектов заготовок из стали 12Х18Н10Т и разработать рекомендации по их устранению. Методы исследования. В работе проведены испытания образцов стали 12Х18Н10Т на стойкость к межкристаллитной коррозии, металлографический анализ дефектов. Осуществлены измерения твердости для различных степеней обжатия заготовок. Термодинамические расчёты фазового равновесия в многокомпонентной стали для различных температур выполнялись в программе Thermo-Calc. Результаты и обсуждение. Было определено, что для предотвращения межкристаллитной коррозии необходимо снизить содержание азота и углерода в стали на этапе внепечной обработки до 0,05 %, а также обеспечить концентрацию титана в стали не менее допустимого значения – 0,3 %. Эти меры способствуют снижению карбидов хрома Cr23C6, ответственных за межкристаллитную коррозию. Для предотвращения появления ферромагнитной мартенситной α-фазы необходимо снижение степени обжатия заготовок до уровня не более 50 %, поскольку именно с высокой степенью обжатия при волочении связано образование данного дефекта. Высокотемпературная фаза δ-феррита существует в структуре металла в широком температурном интервале. Снижение этого диапазона до 100 градусов и менее путём оптимизации состава сплава по углероду и хрому в рамках ГОСТ 5632–2014 приводит к значительному снижению количества феррита. Однако полностью устранить его из структуры стали не представляется возможным. Для всех случаев необходимо назначение аустенизации заготовок в диапазоне температур 1050…1100 °С.
Рябошук Сергей Владимирович
Ковалев Павел Валерьевич
1. Урбан Д. Новые хромистые стали для использования в условиях высоких температур // Черные металлы. – 2018. – № 7. – С. 67–68.
2. Features of high-amperage electrolyzer hearth breakdown / V.M. Sizyakov, V.Yu. Bazhin, R.K. Patrin, R.Yu. Feshchenko, A.V. Saitov // Refractories and Industrial Ceramics. – 2013. – Vol. 54. – P. 151–154.
3. High-temperature corrosion performance of austenitic stainless steels type AISI 316L and AISI 321H, in molten solar salt / A. Gomes, M. Navas, N. Uranga, T. Paiva, I. Figueira, T.C. Diamantino // Solar Energy. – 2019. – Vol. 177. – P. 408–419.
4. A computational approach to evaluate the sensitization propensities of UNS S32100 and UNS S34700 stainless steels / R. Ayer, Y. Ro, I. Park, J. Shim, J. Nam, J. Kim // Corrosion 2018. – Phoenix, Arizona, USA, 2018. – P. NACE-2018-10574. – URL: https://onepetro.org/NACECORR/proceedings-abstract/CORR18/All-CORR18/NACE-2018-10574/125882 (accessed 26.01.2023).
5. Software for modeling brazing process of spacecraft elements from widely used alloys / V. Tynchenko, V. Bukhtoyarov, D. Rogova, A. Myrugin, Y. Seregin, A. Bocharov // 2022 21st International Symposium INFOTEH-Jahorina (INFOTEH), East Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. – IEEE, 2022. – P. 1–5. – DOI: 10.1109/INFOTEH53737.2022.9751246.
6. An electrochemical study on the effect of stabilization and sensitization heat treatments on the intergranular corrosion behaviour of AISI 321H austenitic stainless steel / K. Morshed-Behbahani, P. Najafisayar, M. Pakshir, M. Shahsavari // Corrosion Science. – 2018. – Vol. 138. – P. 28–41.
7. Feng Z., Zecevic M., Knezevic M. Stress-assisted (γ→ α′) and strain-induced (γ→ ε→ α′) phase transformation kinetics laws implemented in a crystal plasticity model for predicting strain path sensitive deformation of austenitic steels // International Journal of Plasticity. – 2021. – Vol. 136. – P. 102807.
8. Effect of δ-ferrite on the stress corrosion cracking behavior of 321 stainless steel / J. Wang, H. Su, K. Chen, D. Du, L. Zhang, Z. Shen // Corrosion Science. – 2019. – Vol. 158. – P. 108079.
9. Hu D., Li S.L., Lu S. Effects of TIG process on corrosion resistance of 321 stainless steel welding joint // Materials Science Forum. – 2013. – Vol. 749. – P. 173–179.
10. Analysis of the causes of cracks in the production of ingots and forgings from austenitic stainless steel 08Х18Н10Т (AISI 321) / A.D. Davydov, O.O. Erokhina, S.V. Ryaboshuk, P.V. Kovalev // Key Engineering Materials. – 2020. – Vol. 854. – P. 16–22.
11. Analytical review of the foreign publications about the methods of rise of operating parameters of cathode blocks during 1995–2014 / R.Yu. Feshchenko, O.O. Erokhina, A.L. Kvanin, D.S. Lutskiy, V.V. Vasilyev // CIS Iron and Steel Review. – 2017. – Vol. 13. – P. 48–52.
12. Beneficial effect of reversed austenite on the intergranular corrosion resistance of martensitic stainless steel / C. Man, C. Dong, D. Kong, L. Wang, X. Li // Corrosion Science. – 2019. – Vol. 151. – P. 108–121.
13. Choudhary S. Field experience with chloride stress corrosion cracking of stainless steels below 60° C in condensate stabilization unit // OnePetro. – 2022. – P. SPE-210992-MS. – DOI: 10.2118/210992-MS.
14. Corrosion characteristics of iron-nickel-chromium alloys in molten nitrate salts under isothermal and thermal cycling conditions / Q. Liu, C. Wang, A. Neville, R. Barker, J. Qian, F. Pessu // OnePetro. – 2022. – P. AMPP-2022-17529. – URL: https://onepetro.org/amppcorr/proceedings-pdf/AMPP22/5-AMPP22/D051S049R002/2724564/ampp-2022-17529.pdf (accessed: 26.01.2023).
15. Ковалюк Е.Н., Горевая М.А., Тумурова В.П. Изучение питтинговой и межкристаллитной коррозии сталей 12Х15Г9НД и 12Х18Н10Т // Коррозия: материалы, защита. – 2014. – № 7. – С. 27–32.
16. Чубуков А.И., Новиков А.В. Исследование стойкости сварных соединений сталей AISI 316TI и 10X17H13M2T и 12X18H10T к межкристаллитной коррозии // Наука в движении: от отражения к созданию реальности: материалы II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Альметьевск, 15 июня 2017 г. – М., 2017. – С. 173–178.
17. Grain orientation dependence of nanoindentation and deformation-induced martensitic phase transformation in neutron irradiated AISI 304L stainless steel / K.S. Mao, C. Sun, Y. Huang, C.-H. Shiau, F.A. Garner, P.D. Freyer, J.P. Wharry // Materialia. – 2019. – Vol. 5. – P. 100208. – DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100208.
18. Saied M. Experimental and numerical modeling of the dissolution of δ-ferrite in the Fe-Cr-Ni system: Application to austenitic stainless steels: PhD thesis. – University Grenoble Alpes, 2016. – 220 p.
19. Leone G.L., Kerr H.W. The ferrite to austenite transformation in stainless steels // Welding Research Supplement. – 1982. – Vol. 61 (1). – P. 13s–22s.
20. Kalmykova T.D., Kuznetsov V.V. Kinetic and thermodynamic aspects of flotation beneficiation of polymetallic raw materials // E3S Web of Conferences. – 2021. – Vol. 266. – P. 02015. – DOI: 10.1051/e3sconf/202126602015.
21. Development of a methodology for studying the influence of technological factors of production on the quality of large ingots from stamped steel grades 5XHM and 56NiCrMoV7 / P.V. Kovalev, E.S. Kazantsev, S.V. Ryaboshuk, O.O. Erokhina, I.A. Matveev // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1582. – P. 012028. – DOI: 10.1088/1742-6596/1582/1/012028.
22. Analysis of the gasket damage and sealing performance for the thread ring block heat exchanger / F. Zhuang, W. Sui, G. Xie, S. Shao, Z. Han, W. Liu // Pressure Vessels and Piping Conference. – ASME, 2019. – Vol. 1. – P. V001T01A068. – DOI: 10.1115/PVP2019-93055.
23. Roles of different components of complex inclusion in pitting of 321 stainless steel: Induction effect of CaS and inhibition effect of TiN / X. Tan, Y. Jiang, Y. Chen, A. Tong, J. Li, Y. Sun // Corrosion Science. – 2022. – Vol. 209. – P. 110692. – DOI: 10.1016/j.corsci.2022.110692.
Благодарности:
Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034).
Рябошук С.В., Ковалев П.В. Анализ причин образования дефектов заготовок из стали 12X18H10T и разработка рекомендаций по их устранению // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 6–15. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.1-6-15.
Ryaboshuk S.V., Kovalev P.V. Analysis of the reasons for the formation of defects in the 12-Cr18-Ni10-Ti steel billets and development of recommendations for its elimination. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2023, vol. 25, no. 1, pp. 6–15. DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.1-6-15. (In Russian).
