blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-9-663-670blackmet-923Research ArticleСТАЛИ ОСОБОГО НАЗНАЧЕНИЯSUPERDUTY STEELКОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ В РАЗНЫХ СРЕДАХ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АУСТЕНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ ХРОМОНИКЕЛЬМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИCORROSION RESISTANCE IN DIFFERENT MEDIA OF HIGH-STRENGTH AUSTENITIC NITROGENOUS CHROMIUM-MANGANESE STEELКапуткинаЛ. М.KaputkinaI. M.

Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением

Dr. Sci. (Phys.–Math.), Professor, Chief Researcher of the Chair “Metal Forming”

kaputkina@mail.ruСвяжинА. Г.SvyazhinA. G.

Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры металлургии стали и ферросплавов

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher of the Chair “Metallurgy of Steel and Ferroalloys”

СмарыгинаИ. В.SmaryginaI. V.

Кандидат технических наук, доцент кафедры пластической деформации специальных сплавов

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Plastic Deformation of Special Alloys

БобковТ. В.BobkovT. V.

Аспирант

Postgraduate

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», МоскваРоссияNational University of Science and Technology “MISIS”, MoscowRussian Federation201615102016599663670Copyright © Капуткина Л.М., Свяжин А.Г., Смарыгина И.В., Бобков Т.В., 20162016Капуткина Л.М., Свяжин А.Г., Смарыгина И.В., Бобков Т.В.Kaputkina I.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V., Bobkov T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/923

Экспериментально изучено сопротивление коррозии высокопрочных легированных азотом, а также дополнительно медью Cr – Ni – Mn аустенитных сталей в сравнении с хромоникелевыми сталями Х18Н9 и Х18АН9 с помощью электрохимической станции Zive MP2. Получены поляризационные кривые и электрохимические показатели общей, питтинговой и межкристаллитной коррозии (МКК) в разных средах: водных растворах 3 % NaCl; (100 г/л) FeCl3·6 H2O; 0,5М H2SO4 ; 0,5М H2SO4 + продувка H2S; 0,5M H2SO4 + + 0,01M KSCN. Рассчитаны условные скорости коррозии. По результатам исследований сделан вывод, что все стали являются коррозионно-стойкими с высокими показателями стойкости к МКК, питтинговой и общей коррозии в хлоридсодержащих средах. Хромоникельмарганцевые стали, легированные азотом, и особенно совместно азотом и медью, при сбалансированном по содержанию азота и другим легирующим элементом составе, даже при меньшем содержании никеля, не подвержены питтинговой коррозии в морской воде и обладают не только большой прочностью, но и большой коррозионной стойкостью, в том числе в кислой среде (0,5M H2SO4 ) по сравнению с традиционной сталью Х18Н9.

The corrosion resistance of high-strength austenitic Cr – Ni – Mn steels alloyed by nitrogen and optionally copper was experimentally studied in comparison with chromium-nickel steels Cr18Ni9 and Cr18Ni9N using electrochemical station Zive MP2. There were received polarization curves and electrochemical parameters of general, pitting and intercrystalline corrosion in diff erent media: aqueous solutions of 3 % NaCl; (100 g/l) FeCl3·6 H2O; 0.5M H2SO4 ; 0.5M H2SO4 + + H2S blowing; 0.5M H2SO4 + 0.01M KSCN. The conditional corrosion rate was calculated. According to the results of the research it was concluded that all steels are corrosion-resistant with high resistance to the general, pitting and intercrystalline corrosion in chloride media. Cr – Ni – Mn austenitic steels, alloyed by nitrogen, especially in conjunction with nitrogen and copper, with a balanced content of nitrogen and another alloying element in the composition, even at a lower content of nickel, aren’t subject to pitting corrosion in sea water and have not only great strength but also great corrosion resistance, including acidic medium (0,5M H2SO4 ) compared to traditional steel Cr18Ni9.

austenitic high-strength nitrogenous steelcorrosion resistancepitting corrosiongeneral corrosionМинистерство образования и науки Российской Федерации (RFMEFI57514X0071)Russian Ministry of Education (RFMEFI57514X0071)ReferencesBaba H., Kodama T., Katada Y. Role of nitrogen the corrosion behavior of austenitic stainless steels // Corrosion Science. 2002. Vol . 44. Р. 2393–2407.Baba H., Kodama T., Katada Y. Role of nitrogen in the corrosion behavior of austenitic stainless steels. Corrosion Science. 2002, vol. 44, pp. 2393–2407.Mudali UK, Ningshen S., Raj B. Passive fi lms and localized corrosion – role of nitrogen. In: Proceed. 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. – Moscow: MISiS, 2009. Р. 271 – 280.Mudali UK, Ningshen S., Raj B. Passive films and localized corrosion – role of nitrogen. In: Proceed. 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. Moscow: MISiS, 2009, pp. 271–280.Berns H., Riedner S., Gavriljuk V. High interstitial stainless aus tenitic steels. Part I: Сonstitution, heat treatment, properties, applications. In: Proceed. Of 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. – Moscow: MISiS, 2009. Р. 129 – 139.Berns H., Riedner S., Gavriljuk V. High interstitial stainless austenitic steels, Part I: constitution, heat treatment, properties, applications. In: Proceed. of 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. Moscow: MISiS, 2009, pp. 129–139.Azuma S., Miyuki H., Kudo T. Eff ect of alloying by nitrogen on crevice corrosion of austenitic stainless steels // ISIJ International. 1996. Vol. 36 (7). Р. 793 – 798.Azuma S., Miyuki H., Kudo T. Eff ect of alloying by nitrogen on crevice corrosion of austenitic stainless steels. ISIJ International. 1996, vol. 36 (7), pp. 793–798.Osazawa K., Okato N. Eff ect of alloying elements, especially nitrogen, on the initiation of pitting in stainless steel. In: Passivity and Its Breakdown on Iron and Iron Base Alloys. eds. by R. Steahle, H. Okada, NACE, Houston, TX, 1976. Р. 135.Osazawa K., Okato N. Eff ect of alloying elements, especially nitrogen, on the initiation of pitting in stainless steel. In: Passivity and Its Breakdown on Iron and Iron Base Alloys. eds. by R. Steahle, H. Okada, NACE, Houston, TX, 1976, p. 135.Горынин И.В., Малышевский В.А., Калинин Г.Ю. и др. Коррозионно-стойкие высокопрочные азотистые стали // Вопросы материаловедения. 2009. № 3 (59). С. 7 – 16.Gorynin I.V., Malyshevskii V.A., Kalinin G.Yu., Blinov V.M., Bannykh O.A., Kostina M.V. Corrosion-resistant high-strength nitrogenous steels. Voprosy materialovedeniya. 2009, no. 3 (59), pp. 7–16. (In Russ.).Svyazhin A.G., Siwka J., Kaputkina L.M. High-nitrogen steels – the current state and development trends. In: Proceed. Int. Conf. Advanced Steels, China, Beijing. Metallurgical Industry Press, 2010. Р. 352 – 356.Svyazhin A.G., Siwka J., Kaputkina L.M. High-nitrogen steels – the current state and development trends. In: Proceed. Int. Conf. Advanced Steels, China, Beijing. Metallurgical Industry Press, 2010, pp. 352–356.Костина М.В., Банных О.А., Блинов В.М. и др. Легированные азотом хромистые коррозионно-стойкие стали нового поколения // Материаловедение. 2001. № 2. С. 35 – 44.Kostina M.V., Bannykh O.A., Blinov V.M., Dymov A.A. Nitrogenalloyed chromium corrosion resistant steels of new generation. Materialovedenie. 2001, no. 2, pp. 35–44. (In Russ.).Мушникова С.Ю., Легостаев Ю.Л., Харьков А.А. и др. Исследование влияния азота на стойкость к питтинговой коррозии аустенитных сталей // Вопросы материаловедения. 2004. № 2(38). С. 126 – 135.Mushnikova S.Yu., Legostaev Yu.L., Khar’kov A.A., Petrov S.N., Kalinin G.Yu. The study of nitrogen infl uence on the resistance to pitting corrosion of austenitic steels. Voprosy materialovedeniya. 2004, no. 2 (38), pp. 126–135. (In Russ.).Bannykh O. Progress in the research and application of nitrogenalloyed steels. In: Proceed. Of 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. – Moscow: MISiS, 2009. Р. 24 – 27.Bannykh O. Progress in the research and application of nitrogen-alloyed steels. In: Proceed. of 10th Int. Conf. on High Nitrogen Steels. Moscow: MISiS, 2009, pp. 24–27.Li X., Guo L., Han D. etc. In situ observation of surface electroche mical activities of lean duplex stainless steel LDX 2101 // Steel research int. 2013. Vol. 84. No. 2. Р. 155 – 162.Li X., Guo L., Han D. etc. In situ observation of surface electrochemical activities of lean duplex stainless steel LDX 2101. Steel research int. 2013, vol. 84, no. 2, pp. 155–162.Pulkkinen H., Apajalahti H., Papula S. etc. Pitting corrosion resistan ce of Mn-alloyed austenitic stainless steels // Steel research int. 2014. Vol. 85. No. 3. Р. 324 – 335.Pulkkinen H., Apajalahti H., Papula S. etc. Pitting corrosion resistance of Mn-alloyed austenitic stainless steels. Steel research int. 2014, vol. 85, no. 3, pp. 324–335.Капуткина Л.М., Смарыгина И.В., Капуткин Д.Е. и др. Влияние добавки азота на физико-химические свойства и сопротивление коррозии коррозионно-стойких сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 7 (721). C. 29 – 35.Kaputkina L.M., Smarygina I.V., Kaputkin D.E., Svyazhin A.G., Bobkov T.V. Eff ect of nitrogen addition on physicochemical properties and corrosion resistance of corrosion-resistant steels. Metal Science and Heat Treatment. 2015, vol. 57, no. 7–8, pp. 395–401.Мушникова С.Ю., Костина М.В., Андреев Ч.А. и др. Стойкость к питтинговой коррозии хромоазотистых сталей со сверхравновесным содержанием азота // Металлы. 2009. № 1. С. 36 – 41.Mushnikova S.Yu., Kostina M.V., Andreev Ch.A., Zhekova L.Ts. Pitting corrosion resistance of chromium-nitrogen steels with an verequilibrium nitrogen content. Russian Metallurgy (Metally). 2009, vol. 2009, no. 1, pp. 30–35.Suresh G., Nandakumar T., Mallika C. etc. Corrosion behavior of nitrogen containing hot rolled 304LN in nitric acid medium // Transactions of the Indian Institute of metals. 2014. Vol. 67. P. 367 – 374.Suresh G., Nandakumar T., Mallika C. etc. Corrosion behavior of nitrogen containing hot rolled 304LN in nitric acid medium. Transactions of the Indian Institute of metals. 2014, vol. 67, pp. 367–374.Березовская В.В., Боброва В.Е., Банных И.О., Костина М.В. Влияние термической обработки на структуру высокоазотистых аустенитных коррозионно-стойких сталей 04Х22АГ17Н8М2Ф и 07Х20АГ9Н8МФ // Металлы. 2009. № 2. С. 61 – 76.Berezovskaya V.V., Bobrova V.E., Bannykh I.O., Kostina M.V. Effect of heat treatment on the structure of high-nitrogen austenitic corrosion-resistant 04Kh22AG17N8M2F and 07Kh20AG9N8MF steels. Russian Metallurgy (Metally). 2009, vol. 2009, no. 2, pp. 146–153.Свяжин А.Г., Баженов В.Е., Капуткина Л.М. и др. Критическая концентрация азота в высокоазотистых сталях, обеспечивающая получение плотного слитка // Металлург. 2014. № 11. С. 41 – 46.Svyazhin A.G., Bazhenov V.E., Kaputkina L.M., Siwka E., Kindop V.E. Critical nitrogen concentration in high-nitrogen steels for the production of a dense ingot. Metallurgist. 2015, vol. 58, no. 11–12, pp. 959–966.Пат. 2545856 РФ. МПК C22C33/04, C22C38/58, C22C38/60. Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная свариваемая сталь и способ ее получения / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, Е.А. Старожук и др.; № 2013136360/02; заявл. 02.08.2013; опубл. 10.04.2015.Grigor’yants A.G., Shiganov I.N., Starozhuk E.A. etc. Konstruktsionnaya kriogennaya austenitnaya vysokoprochnaya svarivaemaya stal’ i sposob ee polucheniya [Constructural cryogenic austenitic welded high-strength steel and the method of its production]. Pa tent RF no. 2545856, MPK C22C33/04, C22C38/58, C22C38/60, publ. 10.04.2015. (In Russ.).Пат. 2584315 РФ. МПК C22C38/58, C21D8/02. Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная коррозионно-стойкая, в том числе в биоактивных средах, свариваемая сталь и способ ее обработки / М.Р. Филонов, В.Е. Баженов, А.Г. Глебов и др.; № 2015121315/02; заявл. 04.06.2015; опубл. 20.05.2016.Filonov M.R., Bazhenov V.E., Glebov A.G. etc. Konstruktsionnaya kriogennaya austenitnaya vysokoprochnaya korrozionno-stoikaya, v tom chisle v bioaktivnykh sredakh, svarivaemaya stal’ i sposob ee obrabotki [Constructional cryogenic austenitic corrosion resistant high strength, including bioactive media welded steel and the me thod of processing]. Patent RF no. 2584315, MPK C22C38/58, C21D8/02, publ. 20.05.2016. (In Russ.).Бирман С.Р. Экономно-легированные мартенситностареющие стали. – М.: Металлургия, 1974. – 208 c.Birman S.R. Ekonomnolegirovannye martensitnostareyushchie stali [Economically alloyed martensite-aging steels]. Moscow: Metallurgiya, 1974, 208 p. (In Russ.).Григорьев В.П., Кравченко В.М., Гершанова И.М. Видимая энергия активации анодного растворения никеля в сернокислых растворах в присутствии Cl–- и CNS–-ионов // Защита металлов. 2004. Т. 40. № 3. С. 236 – 242.Grigor’ev V.P., Kravchenko V.M., Gershanova I.M. Apparent activation energy of the anodic dissolution of nickel in sulfuric acid solutions in the presence of Cl–- and CNS–- ions. Zashchita metallov. 2004, vol. 40, no. 3, pp. 236–242. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.