Студоустойчиви стомани

Стоманите за криогенна технология трябва да осигуряват необходимата здравина в комбинация с висока якост и пластичност, да имат ниска чувствителност към концентрация на напрежение и ниска чувствителност към крехко счупване. Като се има предвид технологията за производство на продукти, работещи при ниски температури, такива стомани трябва да имат добра заваряемост. Важна характеристика на стоманите е тяхната висока устойчивост на корозия.

Стабилни аустенитни стомани. Хром-никелови аустенитни стомани, съдържащи 17–25% хром и 8–25% никел, се използват широко в нискотемпературната технология. Поради запазването на висока пластичност и вискозитет в широк температурен диапазон, устойчивост на корозия, съчетани с добри технологични свойства, в момента те са най-разпространените структурни материали за криогенното инженерство.

Аустенитните хром-никелови стомани се използват за производство на заварени елементи на апарати, резервоари, тръбопроводи (черупки, дъна, разклонители, фланци), фитинги (пръти, клапани, седалки) и др. Препоръчителната работна температура за заварени съединения е 4 - 870 K без ограничение на налягането.

Високата цена на никела доведе до създаването на стомани, в които никелът е напълно или частично заменен от манган, който също е стабилизатор на аустенит (степени03X13AG19, 10X14G14N4T ). В техния състав допълнително се въвежда азот, което допринася за образуването на аустенитна структура и допълнително втвърдяване (03Kh20N16AG6, 07Kh13N4AG20 ).

Въвеждането на азот в хром-никел-манганови стомани позволява да се увеличи нивото на границата на провлачване при стайна температура с повече от един и половина пъти. С понижаване на температурата, ефективността на влиянието на азота катона интерстициалния елемент, блокиращ движението на дислокациите, се увеличава още повече със стойността на границата на провлачване. Хромът, никелът и манганът като заместващи елементи имат по-малък ефект върху якостните свойства, тяхната роля се определя от необходимостта да се осигури дадена аустенитна структура.

Недостатъците на азота като легиращ елемент включват неговата склонност към сегрегация по време на кристализацията на стоманен слитък и някои усложнения на процесите на заваряване. В заварени стомани с азот е необходимо да се ограничи по-стриктно концентрацията на въглерод, която трябва да се доближи до границата на неговата разтворимост в аустенит, възлизаща на не повече от 0,03 - 0,04%.

За работа при температури до 4 К аустенитната стомана трябва да отговаря на следните изисквания:

немагнитната аустенитна структура трябва да е стабилна в температурен диапазон до 4 K;
якостните характеристики при стайна температура не трябва да бъдат по-ниски от 500 MPa за граница на провлачване и 850 MPa за якост на опън;
якостта при температури от 20 и 4 K трябва да бъде съответно над 1200 и 1800 MPa за границата на провлачване и якостта на опън;
относителното удължение при температура 4 K трябва да бъде най-малко 20%, а якостта на удар върху проби на Шарпи - 80 J / cm 2;
материалът трябва да има висока устойчивост на корозия във въздуха при променящи се температурни условия, да е технологично напреднал и да се заварява добре.

Стомана04Kh21N16AG8M2FD отговаря на тези изисквания по-пълно от други.

Аустенитни хром-никелови стомани от този тип с азот, имащи почти два пъти по-голяма якост в сравнение с конвенционалните хром-никелови стомани, са обещаващи за производството на силно натоварени машинни части и конструкции на криогенно оборудване.Те са технологични, добре заварени, устойчиви на корозия, характеризиращи се с висок вискозитет и пластичност до температури на течен хелий. Стоманите от тази легираща система запазват висока стабилност на аустенитната структура при криогенни условия.

Стабилни високоякостни аустенитни стомани се използват при производството на свръхпроводящи магнити, инсталации за термоядрен синтез, криогенни обвивки на свръхпроводящи устройства, инсталации за специални физически експерименти и др.

При изграждането на криогенна енергийна маса и прецизната техника са необходими материали, които имат стабилна малка магнитна структура, чиято магнитна проницаемост не трябва да надвишава прага на малък магнезий (M 50 J/cm 2 се запазва до температура от 77 K. Тази стомана се използва широко в ракетни и космически конструкции за производство на тънколистови структури със сложна конфигурация и армировъчни части, работещи при температури до 77 K (злато. Fle втулки, пръти, опори, стъкла, клапани, плочи и др.).

Съвременната космическа техника изисква разширяване на обхвата на приложение на високоякостни стомани до точката на кипене на течния водород 20 K.

Тази стомана се препоръчва за производство на съдове под високо налягане, за съхранение и транспортиране на течен водород.

Стомани за леене. Стоманените отливки се използват относително рядко в криогенната технология. Има обаче редица продукти, за които употребата им е препоръчителна. Те включват спирателни и контролни вентили за изпомпване на криогенни течности. Производството на клапанни тела от ковани, щамповани заготовки или валцувани продукти чрез машинна обработка и заваряване е свързано с високи разходи за труд.

Оптимална комбинация от здравина, пластични и вискозни свойства, високалеярските свойства и устойчивостта на корозия се осигуряват от стомана тип07Kh13G28ANFL, съдържаща, %: не повече от 0,07 C, 27 - 29 Mn, 12 - 14 Cr, 0,5 - 1,5 Ni, 0,1 - 0,2 V, 0,2 - 0,3 N.