Исаева Л. Е.

(НМетАУ, г. Днепропетровск)

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ НИТРИДНЫХ ФАЗ В КАВИТАЦИОННОСТОЙКИХ СТАЛЯХ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА

При производстве запорно-регулирующих деталей трубопроводной арматуры в отечественной практике основным конструкционным материалом остается аустенитная нержавеющая сталь марки 08Х18Н10Т. Однако, по уровню прочностных характеристик, стойкости в условиях кавитационного воздействия потока среды, задирания поверхности контакта эта сталь уже не удовлетворяет и сдерживает прогресс в повышении рабочих параметров оборудования, его надежности и долговечности в эксплуатации. Кроме того, существенным недостатком аустенитной хромоникелевой стали является необходимость легирования дорогостоящим и дефицитным никелем.

Более экономичным легированием является введение марганца и азота. Однако, одной из основных причин невостребованности технологии легирования азотом, марганцем и нитридообразующими элементами для разработки коррозионно- и кавитационностойких сталей является отсутствие глубоких научно-технологических исследований в области структурообразования, распределения азота между твердым раствором и выделяющимися нитридными фазами при технологических переделах сталей (горячей и холодной деформации) и в процессе микроударного воздействия среды в условиях кавитации.

Для решения существующей проблемы, в настоящей работе, для изучения условий образования упрочняющих нитридных фаз, в качестве объекта исследования была выбрана легирующая система - 17Х15Г19АФ.

Исследуемые фазы выделяли с помощью электрохимического метода растворения металлической основы образцов. Нитридные и карбониридные фазы в виде анодного осадка выделяли из стали, т.к. их окислительные потенциалы в данном электролите были больше потенциала металлической основы. Выделенные включения идентифицировали рентгеноструктурным и химическими методами (таблица 1).

Результаты фазового анализа выделенных соединений показали, что в исследуемой стали при высокотемпературной изотермической обработке нитридообразование проходило в очень незначительной степени.

По расчету содержания элементов в осадках, данным рентгеноструктурного анализа осадков и литературным данным о возможных неметаллических фазах в Cr-Mn-V-N аустенитных сталях определили фазовый состав стали и его изменение в зависимости от температуры изотермической обработки.

Полученные результаты показывают, что азот практически связывается только с ванадием. Массовая доля нитридов ванадия при температуре старения 700⁰С достигает 0,18%, что составляет 44% от теоретически возможного их количества в случае полного связывания ванадия стали в нитриды. При старении при 700⁰С наиболее полно достигаются условия дисперсного нитридванадиевого упрочнения аустенитной матрицы.

В работе впервые установлена температура отжига 700⁰С, которая обеспечивает возможность образования наибольшего количества дисперсионноупрочняющих нитридов. Она обеспечивает для стали марки 17Х15Г19АФ оптимальные условия получения кавитационной стойкости.