Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Особенности химического состава и структурно-фазового состояния, обусловившие снижение корозионной стойкости деталей из стали 18Cr-10Ni

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-217-229

Полный текст:

Аннотация

Исследованы особенности химического состава и структурно-фазового состояния образцов металла стали 18Cr-10Ni (AISI 304), которые могли способствовать возникновению общего коррозионного повреждения и образованию питтингов деталей из указанной стали под воздействием агрессивной среды. Установлено, что содержание серы в стали превышает почти в 10 раз установленный стандартом на эту сталь уровень (<0,03 % S), поэтому она содержит около 3 % (об.) сульфидов марганца размером 1 – ~50 мкм, образующих строчки и скопления вдоль направления прокатки. По литературным данным, в коррозионностойких сталях и сплавах наиболее коррозионно-активны именно частицы сульфида марганца (MnS). Они многократно снижают способность Fe – Cr – Ni сталей к пассивации в коррозионной среде. Для образования ионов FeSH+ необходима высокая концентрация ионов S2–, и чем крупнее включения частиц сульфидов, тем выше их способность снижать коррозионную стойкость стали. Поэтому крупный размер обнаруженных в стали частиц MnS играет важную негативную роль. Показано, что дополнительным фактором, способствующим снижению коррозионной стойкости изученной стали, является наличие в поверхностном слое мартенсита деформации, образующегося в процессе механической обработки при изготовлении резанием, шлифовкой деталей из заготовки. Появление этого мартенсита обусловлено низкой концентрацией элементов-аустенитообразователей (0,01 – 0,04 % С, 7,96 – 8,23 % Ni). Cталь на модифицированной диаграмме Шеффлера-Делонга находится в области, где возможно образование мартенсита; расчетное значение Мd(30/50) для нее составило 28 °С. По литературным данным, мартенсит деформации в сталях типа 18-10 вызывает снижение их стойкости к питтинговой коррозии в растворах кислот и солей. Показано, что наличие электрического потенциала активизирует коррозионное воздействие на образцы из стали 18Cr-10Ni в кислотной среде. Сделан вывод, что коррозионному повреждению деталей из исследованной стали способствовало наличие скоплений частиц сульфидов в отдельных участках металла в сочетании с присутствием в этих участках мартенсита деформации.

Об авторах

М. В. Костина
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Россия

Мария Владимировна Костина, д.т.н., доцент, ведущий научный
сотрудник, заведующий лабораторией физикохимии и механики металлических материалов

119334, Москва, Ленинский пр., 49



В. И. Криворотов
ООО НТО «ИРЭ-Полюс»
Россия

Валерий Иванович Криворотов, к.т.н., начальник отдела

141190, Московская обл., Фрязино, пл. Введенского 1, с. 3



В. С. Костина
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Россия

Валентина Сергеевна Костина, и.о. младшего научного сотрудника лаборатории физикохимии и механики металлических материалов

119334, Москва, Ленинский пр., 49



А. Э. Кудряшов
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Россия

Александр Эдуардович Кудряшов, инженер-исследователь

119334, Москва, Ленинский пр., 49



С. О. Мурадян
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Россия

Саркис Ованесович Мурадян, к.т.н., научный сотрудник лаборатории физикохимии и механики металлических материалов
119334, Москва, Ленинский пр., 49



Список литературы

1. Фрейман Л.И., Реформатская И.И., Маркова Т.П. Повышение коррозионной стойкости сталей предотвращением образования включений сульфида марганца // Химическое и нефтяное машиностроение. 1991. № 10. С. 576–580.

2. Фрейман Л.И., Колотыркин Я.М., Реформатская И.И. и др. Легирующий эффект Mo в нержавеющей стали, усиливающийся за счет уменьшения примесей S и Mn // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 2. С. 179–184.

3. Реформатская И.И., Фрейман Л.И. Образование сульфидных включений в структуре сталей и их роль в процессах локальной коррозии // Защита металлов. 2002. Т. 37. № 5. С. 511–516.

4. Колотыркин Я.М., Фрейман Л.И. Роль неметаллических включений в коррозионных процессах // Итоги науки и техники. Сер.: Коррозия и защита от коррозии. М.: ВИНИТИ, 1978. Т. 6. С. 5–52.

5. Реформатская И.И. Влияние структурообразующих факторов на коррозионно-электрохимическое поведение железа и нержавеющих сталей // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. LII. № 5. С. 16–24.

6. Pickering H.W., Frankenthal R.P. On the mechanism of localized corrosion of iron and stainless steel: I. Electrochemical Studies // Journal of the Electrochemical Society. 1972. Vol. 119. No. 10. P. 1297–1310. https://doi.org/10.1149/1.2403982

7. Малиночка Я.Н. Изменение сульфидов и свойства стали при высоком нагревании // Тематический сборник научных трудов. Сталь и неметаллические включения ЦНИИчермет. М.: Металлургия, 1980. С. 66–78.

8. Завьялов В.В. Проблемы эксплуатационной надежности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождений. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2005. 322 с.

9. Ромашкин А.Н. Влияние неметаллических включений на стойкость стали к коррозии [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://steelcast.ru/corrosion_resestance

10. Forchhammer P., Engell H.-J. Untersuchungen über den Lochfraß an passiven austenitischen Chrom-Nickel-Stählen in neutralen Chloridlösungen // Werkstoffe und Corrosion. 1969. Vol. 20. No. 1. P. 1–12.

11. Searson P.S., Latanision P.M. A comparison of the general and localized corrosion resistance of conventional and rapidly solidified AISI 303 stainless steel // Corrosion. 1967. Vol. 42. No. 1. P. 161–168.

12. Зайцев А.И., Родионова И.Г., Мальцев В.В. и др. Природа и механизмы образования в стали коррозионно-активных неметаллических включений. Пути обеспечения чистоты стали по этим включениям. В кн.: Коррозионно-активные неметаллические включения в углеродистых и низколегированных сталях. М.: Металлургиздат, 2005. С. 37–51.

13. Ковалев А., Вейсс А., Шелер П.Р., Воробьев К., Кришер М., Фридрих Х.Е. Влияние изотермического α′-мартенсита на механические свойства и коррозионную стойкость высоколегированных литых Cr–Mn–Ni-сталей // Вестник пермского государственного технического университета. Машиностроение, материаловедение. 2011. Т. 13. № 4. С. 7–14.

14. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972. 208 с.

15. Gladman T., Holmes B., Pickering F.B. Work hardening of lowcarbon steels // The Journal of the Iron and Steel Institute. 1970. Vol. 208. No. pt 2. P. 172–183.

16. Padilha A.F., Rios P.R. Decomposition of austenite in stainless steel // ISIJ International. 2002. Vol. 42. No. 4. P. 325–337. http://doi.org/10.2355/isijinternational.42.325

17. Pickering F.B. Physical Metallurgy and the Design of Steels. London, Applied Science Publisher Ltd., 1978. 104 p.

18. Angel T. Formation of martensite in austenitic stainless steels: effects of deformation, temperature and composition // J. Iron and Steel Inst., 1954. P. 165–174.

19. Schram R.E., Reed R.P. Stacking fault energies of seven commercial austenitic stainless steels // Metallurgical Transactions A. 1975. Vol. 6. No. 7. P. 1345–1351. http://doi.org/10.1007/BF02641927

20. De Abreu H.F.G., de Carvalho S.S., de Lima Neto P., dos Santos R.P., Freire V.N., Silva P.M. de O., Tavares S.S.M. Deformation induced martensite in an AISI 301LN stainless steel: Characterization and influence on pitting corrosion // Materials Research, 2007. Vol. 10. No. 4. P. 359–366. https://doi.org/10.1590/S151614392007000400007

21. Пушин В.Г., Мурышев Е.Ю., Белослудцева Е.С., Куранова Н.Н., Пушин А.В., Свирид А.Э., Уксусников А.Н., Ананьев А.И., Шевченко В.Г. Электронно-микроскопическое исследование структурно-фазовых превращений в нержавеющей стали 12Х18Н10Т, подвергнутой высокочастотному гидродинамическому воздействию под высоким давлением // Фундаментальные исследования. Серия: Технические науки. 2017. № 10. С. 255–260.

22. Barbucci A., Dellucchi M., Panizza M., Sacco M., Cerisola G. Electrochemical and corrosion behaviour of cold rolled AISI 301 in 1M H2SO4 // Journal of Alloys and Compounds. 2001. Vol. 317. P. 607–611. http://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)01396-7

23. Ozgowicz W., Kurc A., Kciuk M. Effect of deformation-induced martensite on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of X5CrNi18-8 stainless steel // Archives of Materials Science and Engineering. 2010. Vol. 43. No. 1. P. 42–53.

24. He S., Jiang D., Sun Z. Effect of deformation-induced martensite on protective performance of passive film on 304 stainless steel // International Journal of Electrochemical Science. 2018. Vol. 13. No. 5. P. 4700–4719. https://doi.org/10.20964/2018.05.11

25. Monrrabal G., Bautista A., Guzman S., Gutierrez Cr., Velasco Fr. Influence of the cold working induced martensite on the electrochemical behavior of AISI 304 stainless steel surfaces // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. No. 1. P. 1335–1346. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.10.004

26. Barbucci A., Cerisola G., Cabot P.L. Effect of cold-working in the passive behavior of 304 stainless steel in sulfate media // Journal of the Electrochemical Society. 2002. Vol. 149. No. 12. P. B534–B542. https://doi.org/10.1149/1.1516774


Для цитирования:


Костина М.В., Криворотов В.И., Костина В.С., Кудряшов А.Э., Мурадян С.О. Особенности химического состава и структурно-фазового состояния, обусловившие снижение корозионной стойкости деталей из стали 18Cr-10Ni. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(3):217-229. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-217-229

For citation:


Kostina M.V., Krivorotov V.I., Kostina V.S., Kudryashov A.E., Muradyan S.O. Features of chemical composition and structural-phase state decreasing corrosion resistance of parts from 18Cr-10Ni steel. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(3):217-229. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-217-229

Просмотров: 79


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)