Влияние кобальта на длительную прочность 12%-ной хромистой стали

Данные по влиянию кобальта на длительную прочность 12%-ной хромистой стали при 600°С показывают, что легирование стали кобальтом в количестве 1,5—2,0% позволяет значительно повысить ее длительную прочность; дальнейшее повышение содержания кобальта (исследовано до 3,5%) не дает преимуществ не только по ползучести, но и по длительной прочности стали. Аналогичные результаты получены и при 630°С.

Введение кобальта не приводит к повышению легированности твердого раствора — феррита — молибденом и вольфрамом за счет уменьшения содержания их во вторичных фазах. Положительное влияние кобальта на жаропрочные свойства исследованной стали, вероятно, объясняется упрочнением феррита при растворении в нем этого элемента.

Изложенные выше экспериментальные данные о влиянии легирующих элементов на ползучесть и длительную прочность стали подтверждаются и практикой применения этих сталей для деталей в энергомашиностроении.

При разработке жаропрочных сталей на базе 12% Сг отошли от молибденованадиевой системы легирования, которая обеспечивала оптимальные жаропрочные свойства в перлитных сталях с 3% Сг. 12%-ные хромистые стали обычно содержат не более 0,40% V и легируются вольфрамом, молибденом, ниобием, кобальтом и другими элементами. Ванадий ослабляет силы связи хромистого феррита, введение его в сталь может повышать жаропрочные свойства только в том случае, когда он находится в карбидной фазе. Группа 12%-ных хромистых сталей с молибденом, вольфрамом и ванадием является наиболее многочисленной. Несмотря на дефицитность вольфрама в капиталистических странах, 12%-ные хромистые стали легируют этим элементом в количестве до 3,0%.

Для крепежных деталей одной из жаропрочных характеристик, определяющих возможность применения для этих целей того или иного материала, является сопротивление релаксации. Процесс релаксации отличается от процесса ползучести и релаксационная стойкость сталей более чувствительна к структурной нестабильности. Это часто приводит к резкому различию влияния легирующих элементов на эти характеристик и жаропрочности.

легирование хромистых сталей ниобием

не приводит к повышению сопротивления релаксации этих сталей

В работе исследовано влияние ряда легирующих элементов на релаксационную стойкость хромистой стали. Обнаружено, что 12%-ная хромистая сталь с 0,5% Мо имеет чрезвычайно низкую релаксационную стойкость: за 4000' час. при температуре 500°С напряжения в ней релаксируют с 25 кГ/мм2 до нуля. Легирование этой стали ванадием в количестве до 0,6% несколько повышает ее релаксационную стойкость. Однако увеличение содержания ванадия до 1,0% приводит к резкому усилению процесса релаксации. Наиболее эффективным элементом является ниобий. При введении в 12%-ную хромомолибденована- диевую сталь 0,7% Nb величина оставшегося напряжения при 550 °С за 4000 час возрастает в два раза. Положительное влияние оказывает также вольфрам в количестве до 1,0%, но эффективность воздействия его меньше, чем ниобия. В 12%-ной хромовольфрамованадиевой стали увеличение содержания молибдена с 0,3 до 0,7% приводит к снижению скорости процесса релаксации.

Для всех легирующих элементов наблюдается определенное максимально допустимое содержание каждого из них в стали данного состава. Введение легирующего элемента в количест-ве, превышающем допустимую величину, приводит к снижению релаксационной стойкости стали.

Одновременное легирование хромистых сталей ниобием (0,3%) и вольфрамом (до 1,0%) не приводит к повышению

сопротивления релаксации этих сталей при 550 °С. Исследование сталей этого класса с присадкой никеля (до 3,0%) пока-зало, что его присутствие отрицательно сказывается на релаксационной стойкости; в связи с этим в 12%-ной хромистой стали полуферритного класса допустимо не более 0,2% Ni.