Азот в стали. Влияние азота на свойства стали. Азот в стали в процессе ее производства, страница 10

Все изменения склонности к старению, вызываемые присадкой легирующих элементов, также указывают на преимущественное влияние азота. Уже наличие марганца приводит к некоторому снижению синеломкости при старении после закалки, хотя его влияние на механическое старение не так очевидно. При введении алюминия в жидкую сталь устраняется ее способность к старению. Алюминий связывает азот в труднорастворимые нитриды, а остающегося в растворе азота так мало, что при низких температурах не может произойти никаких выделений. Подобно алюминию действует и титан. Он одинаково действует и как раскислитель, и как элемент, связывающий азот и углерод в нитриды и труднорастворимые карбиды. Ванадий, напротив, ведет себя по-иному. Он также образует специальные нитриды, но как раскислитель действует слабо. Поэтому неуспокоенная малоуглеродистая сталь при добавке ванадия, связывающего азот в прочный нитрид ванадия, приобретает определенную стойкость против старения.

Стали, легированные элементами, связывающими азот и углерод, устойчивы против старения не во всех случаях, а только тогда, когда, азот, и, возможно, углерод посредством определенной термической обработки выделяются в виде действительно стабильных соединений.

Склонность к старению и хрупкому излому железа и сталей обусловливается наличием в них азота и фосфора. Уменьшение содержания фосфора ослабляет склонность к хрупкому излому, снижение содержания азота (возможно, также и углерода) уменьшает склонность к старению. На этих фактах основаны металлургические мероприятия при производстве стали.

2.4.4 Межкристаллитная коррозия под напряжением

Обыкновенные малоуглеродистые стали становятся хрупкими, если они, находясь под действием растягивающих напряжений, подвергаются воздействию горячих щелочных или соляных растворов слабокислой или щелочной реакции. Эта хрупкость вызывается межкристаллитной коррозией (рисунок 21), которая может быть обусловлена наличием в стали азота. Такого рода явление в стали называют межкристаллитной коррозией под напряжением, так как обычно применяемый термин щелочная хрупкость недостаточно точен. Дело в том, что межкристаллитная коррозия в этом случае появляется не только в щелочных, но также в нейтральных и слабокислых растворах. Никакого общего охрупчивания в данном случае нет, и причиной разрушения скорее является растрескивание по границам зерен под воздействием агрессивной среды при наличии растягивающих напряжений. Межкристаллитная коррозия возникает очень часто в химической промышленности в аппаратах для выпаривания щелочей и т. п.

Условиями, необходимыми для возникновения подобной межкристаллитной коррозии в малоуглеродистой стали, являются:

1.  критический состав среды, вызывающей коррозию;

2.  критическое структурное состояние стали;

3.  механические напряжения.

Межкристаллитная коррозия может возникнуть только тогда, когда состав коррозионной среды не вызывает общего разъедания металла, поверхность зерен остается пассивной, а границы зерен разъедаются. Для этого концентрация ионов агрессивной среды должна превосходить некоторый минимум. В общем случае необходимо повышение температуры. Раньше всего межкристаллитную коррозию наблюдали в растворах едкого натра (отсюда и выражение - щелочная хрупкость), позднее - преимущественно в растворах азотнокислых солей.