Particularitatile Metalurgice Ale Otelurilor Inoxidabile Si Refractare

  • View
    81

  • Download
    21

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Oteluri inoxidabile si refractare

Text of Particularitatile Metalurgice Ale Otelurilor Inoxidabile Si Refractare

  • Tema de casa BPS

    PARTICULARITATILE METALURGICE ALE

    OTELURILOR INOXIDABILE SI REFRACTARE

    Studenti

    Specializare

  • Cuprins

    Cap 1.Oteluri inoxidabile

    1.1.Otelurile inoxidabile feritice

    1.2.Oteluri inoxidabile martensitice

    1.3.Oteluri inoxidabile austenitice

    1.4.Oteluri inoxidabilie austenito-feritice

    Cap 2.Oteluri refractare

    2.1.Oteluri refractare martensitice

    2.2.Oteluri refractare feritice

    2.3.Oteluri refractare austenitice

    2.4.Oteluri refractare austenito-feritice

  • Cap 1.Oteluri inoxidabile

    Otelurile inoxidabile sunt aliaje pe baza de fier( componentul cu concentratie mai mare

    continand cel putin 10,5% Cr si cel mult 1,2 %C, cu sau fara alte elemente de aliere( in afara de

    elemente insotitoare permanente Mn, Si, respective impuritatile S, P, etc).Printre elementele

    de aliere se numara Ni, Mn, Nb, Ce, etc.Dintre cele mai sus rezulta ca otelurile inoxidabile sunt

    oteluri inalt aliate , la care rezistenta fata de coroziune este de importanta majora.Diferitele

    familii de oteluri inoxidabile se industrializeaza functie de faza metalurgica predominanta in

    otelul aflat in starea in care se va gasi in exploatare.

    Sub acest aspect apar urmatoarele familii fundamentale de oteluri inoxidabile:

    Feritice

    Martensitice

    Austenitice

    Austenito-feritice (oteluri duplex )

    Starea structurala in care se afla otelurile inoxidabile este determinate nu numai de

    compozitia lor chimica ci si de intreaga lor istorie termica si tehnologia pe care au strabatut-o

    pana in momentul introducerii in exploatare.

    1.1.Otelurile inoxidabile feritice

    Elementul de aliere cromul, care odata cu cresterea concentratiei determina marirea

    stabilitatii la coroziune favorizeaza si formarea feritei.Prin urmare domeniul austenitei este

    ingustat pana la disparitia complete.In figura 1 in partea stanga este reprezentat un segment de

    diagrama Fe-Cr in domeniul de continuturi foarte scazute de carbon.La o concentratie de peste

    14% Cr este prezenta o structura formata din ferita delta netransformata.Daca se mareste putin

    concentratia elementelor favorizante pentru formarea austenitei,cum sunt carbonul si azotul,

    domeniul bifazic (sigma & delta) se deplaseaza spre continuturi marite ale cromului,astfel un

    otel cu 17% Cr si 0,1 % (C+N) la temperaturi ridicate continu proportii de austenite care la racire

    se tranforma in martensita.

  • In scopul evitarii unor posibile confuzii cu privire la otelurile nealiate si slab aliate ferito-

    perlitice care deseori sunt denumite oteluri feritice , ferita formata direct din topitura este

    definite ca ferita delta, iar ferita rezultata din transformarea in stare solida a austenitei este

    definite ca ferita alfa.

    Otelurile inoxidabile feritice contin intre 10,5 % si 30% crom si pana la 0,08% carbon.Alte

    elemente de aliere posibbile pot si molibdenul (pana la 4 %) pentru marirea stabilitatii la

    coroziune patrunsa sau coroziune fisuranta, Nichelul ( pana la 1,6%) pentru marirea tenacitatii

    precum si aluminiul (pana la 2,1%). Pentru evitarea sensibilitatii la coroziune intercristalina

    continutul maxim de carbon este limitat la 0,03 sau otelurile sunt stabilizate cu Ti respectiv Nb.

    In functie de continutul de elemente favorizante pentru formarea feritei delta, otelurile

    inoxidabile feritice se clasifica in 2 categorii:

    -oteluri ferite totale

    -oteluri semiferitice

  • 1.2.Oteluri inoxidabile martensitice

    Otelurile inoxidabile martensitice conform SR EN 10088 au un continut de Cr de la 11,5%

    pana la 19% si un continut de carbon de 0,08% pana la 1,2%.Alte elemente de aliere posibile

    sunt molibdenul (pana la 1,3%) si nichelul (cu pana la 2,5%).

    Continuturile elementelor de aliere sunt astfel alese incat sa rezulte o structura pe cat

    posibila lipsita de ferita delta, respective o structura totala de revenire respectiv calire.Datorita

    continutului ridicat de crom aceste oteluri in totalitatea lor se calesc la racire in aer.Influenta

    continutului de carbon asupra calibilitatii unui otel cu 12-13 % Cr este repezentata in fig.Aceasta

    figura reprezinta diagrama de transformare timp temperature pentru racirea continua a

    otelului inoxidabil martensitic.

    Fig .Influenta carbonului si cromului asupra duritatii unui otel aliat cu 12 13%

    Cr, tratment termic:30 min 980 C/racire in ulei.

    Stabilitatea la coroziune a otelurilor inoxidabile martensitice este determinata de

    proportia de Cr solubilizat( in solutie).Un continut de Cr la un continut concentrat de carbon

    mareste stabilitatea la coroziune, iar un continut mai ridicat de carbon la un continut constant

    de Cr diminueaza stabilitatea la coroziune pentru ca o cota parte din C leaga o parte din Cr

    formand carburi. Otelurile cu un continut de C 0,4% se utilizeaza preponderent in stare

    imbunatatita.In cazul otelurilor cu un continut de C 0,1 %, pentru sudare nu este necesara

    preincalzirea si nici tratament termic post-sudare. Pentru otelurile cu un continut de carbon

    cuprins intre 0,1 0,4 trebuie aplicata preincalzirea la 200 pana la 400 C si trebuie efectuat

    tratament post-sudare.Otelurile martensitice se impart in patru grupe,dupa continutul de

    carbon si crom.

  • - Oteluri martensitice cu continutul scazut in carbon (0,15 % C si 1214% Cr) destinate

    fabricarii unor produse care sunt supuse unor mari solicitari mecanice si lucreaza in medii

    corozive.

    - Oteluri martensitice cu continut mediu in carbon ( 0,2.0,4 % C)

    - Oteluri martensitice cu continutul ridicat in carbon avand intre 0,61 % C si 1416 %

    Cr.La aceasta grupa se urmareste obtinerea unei duritati ridicate, fara a pune conditia de

    tenacitate si a inoxidabilitatii deosebite.

    - Oteluri martensitice, cu continut redus in carbon si avand ca elemente de aliere cromul si

    nichelul se caracterizeaza prin 0,1 % C; 1620 % Cr si 2..4 % Ni.Aceste oteluri au

    proprietati mecanice bune si o rezistenta la coroziue ameliorate de cresterea

    continutului de crom.

    1.3.Otelurile inoxidabile austenitice

    Otelurile cu o structura austenitica ,au datorita proprietatilor lor deosebite un spatiu de

    utilizare foarte larg.In principal aceste oteluri sunt utilizate ca oteluri inoxidabile ,dar si ca

    oteluri refractare sau ca oteluri cu termorezistenta ridicata. Otelurile inoxidabile austenitice

    conform SR EN 10088 au un continut de 16 la 26%Cr si 6 la 32%Ni. Alte elemente de aliere pot fi

    molibdenul (cu pana la 7,0%)pentru imbunatatirea stabilitatii la coroziune.Otelurile de acest tip

    predispuse la coroziune intercristalina au un continut maxim de carbon limitat la 0,030% care

    sunt stabilizate cu titan si niobiu.

    Otelurile austenitice poseda o retea cristalina cubica cu fete centrate ,ceea ce le confera

    o buna tenacitate ,chiar si la temperaturi foarte scazute .Austenita este nemagnetizabila si

    datorita lipsei transformarii nu este durificabila (calibila)prin transformare .Reteaua

    cristalina cubica cu fete centrate are o solubilitate mai mare pentru carbon si azot decat

    reteaua cubica spatial centrata a feritei delta.

    Otelurile austenitice cu un continut de carbon de peste 0.08%si pana la aproximativ 0,5%

    sunt utilizate ca material refractare,la care formararea carburilor de carbon nu are un efect

    dezavantajos ,din contra chiar sunt de dorit pentru ca maresc rezistenta la fluaj.Ea are tendita

    de transformare in martensita la deformari la rece ,in special la temperature scazute.

    Suplimentar la deformarea la rece aceasta conduce si la marirea rezistentei mecanice a

    otelului.Comparativ cu martensita obtinuta la calirea otelurilor slab aliate ,martensita de

    transformare are o tenacitate mai mare.Datorita proprietatilor magnetice ,aceasta martensita

    poate fi decelata cu ajutorul unui magnet.In compozitia chimica nu exista abateri fata de

    matricea austenitica ,astfel ca in solutie de acid sulfuric in domeniul pasiv si cel transpasiv nu se

    constata diferente de comportare la coroziunea intre zonele de structura austenitica si

    martensitica.

  • Otelurile austenitice pot si aliate cu azotul.Capacitatea de solubilizare a azotului care in

    otelurile nealiate este redusa ,este favorizata de elementele crom si mangan.Continuturile de

    azot a otelurilor austenitice listate in standardul SR EN 10088 se situeaza intre 0,10% si 0,25%.

    O structura austenitica poate fi obtinuta si prin aliere cu mangan .Cunoscut este otelul

    durificat cu 12%Mn si 1,2%C care prin deformare la rece este puternic ecruisat si prezinta totusi

    o tenacitate ridicata.

    Caracteristicile unui otel sau metal depus prin sudura austenitic sunt determinate in masura

    hotaratoare de fenomenele ce au loc la solidificarea topiturii.In functie de compozitia lor

    chimica otelurile austenitice se solidifica fie ca ferita delta sau austenitic.Aproximativ 90%dintre

    tipurile de oteluri inoxidabile austenitice utiliate pentru industria chimica fac parte din grupa

    austenitelor cu solidificare delta-feritica,pentru care mai sunt denumite si austenite

    standard.Uneori sunt desemnate si austenite care prin deformare plastica sau prin racire rapida

    la temperatura foarte joasa, partial prezinta martensita de transformare.Cauza sensibilitatii

    fisurarii la cald a otel