Микроструктура 12Х18Н10Т: аустенит, карбиды титана и дельта-феррит

Микроструктура стали 12Х18Н10Т — аустенит с карбидами титана и, как правило, небольшой долей дельта-феррита. Марка нержавеющая, аустенитная, стабилизированная титаном, и почти все вопросы к её структуре сводятся к двум: не выделились ли карбиды хрома по границам зёрен и сколько в металле ферритной фазы. Разбираем, что видно на шлифе, чем травить аустенит и почему структура напрямую связана со стойкостью к межкристаллитной коррозии.

Состав и что он даёт

Смысл стабилизации титаном именно в этом: титан «перехватывает» углерод, и хром остаётся в твёрдом растворе, где он и нужен для коррозионной стойкости.

Что видно на шлифе

• Аустенитные зёрна — равноосные, часто с двойниками отжига: прямые полосы внутри зёрен, характерный признак аустенита.
• Карбиды титана — мелкие включения, обычно золотисто-жёлтые или сероватые, видны и до травления.
• Дельта-феррит — вытянутые «островки» в аустенитной матрице; в деформированном металле выстраивается строчками вдоль проката, в литье и сварном шве образует сетчатую или скелетную форму.
• Карбиды хрома по границам — при неблагоприятном нагреве проявляются как непрерывная «оконтуренная» сетка границ.

Сенсибилизация: главный риск

При нагреве в интервале примерно 450–850 °C — сварка, горячая правка, неудачная термообработка — по границам зёрен могут выделяться карбиды хрома. Хром уходит из приграничной зоны, её коррозионная стойкость падает, и металл начинает разрушаться по границам зёрен, внешне оставаясь целым. Это и есть межкристаллитная коррозия.

Титан в 12Х18Н10Т снижает этот риск, но не отменяет его: при длительном нагреве или нарушении режима сенсибилизация возможна и в стабилизированной стали. Поэтому по сварным узлам из нержавейки испытание на МКК — стандартная процедура: испытание на межкристаллитную коррозию, от 3 190 ₽. Методы разобраны в статье «Межкристаллитная коррозия: методы АМУ, АМУФ, АМ, ВУ и ДУ».

Ферритная фаза

Небольшое количество дельта-феррита в сварном шве полезно: оно снижает склонность к горячим трещинам. Избыток вреден — падает пластичность, ухудшается коррозионная стойкость в ряде сред, а при длительной работе при повышенных температурах феррит может превращаться в хрупкую сигма-фазу.

Долю феррита определяют металлографически и ферритометром: определение ферритной фазы, от 2 890 ₽. Подробности метода — «Ферритная фаза: методы определения по ГОСТ 11878».

Травление аустенитной стали

Аустенит травится тяжелее углеродистых сталей: ниталь здесь практически не работает. Кроме того, аустенитные стали сильно наклёпываются при подготовке, и наклёпанный слой имитирует деформационные линии в структуре. Поэтому финиш коллоидным кремнием или электролитическая полировка для 12Х18Н10Т — не роскошь, а условие достоверности. Оборудование — электролитическая подготовка, реактивы и режимы — «Травление металлографических шлифов».

Что обычно заказывают вместе

• металлографический анализ микроструктуры — структура, зерно, карбиды, феррит;
• испытание на МКК — подтверждение стойкости после сварки;
• определение ферритной фазы — для швов и литья;
• определение химического состава — подтверждение марки и соотношения Ti/C;
• механические испытания сварных соединений — если вопрос к шву.

Где исследовать

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB работает с нержавеющими и жаропрочными сталями: металлография от 2 890 ₽, МКК от 3 190 ₽, ферритная фаза от 2 890 ₽. Срок — 1–3 рабочих дня, результат — протокол установленной формы с фотографиями структуры. Лаборатория в Москве, образцы из регионов принимаются транспортной компанией.

Читайте также: Межкристаллитная коррозия: методы испытаний, Ферритная фаза по ГОСТ 11878 и Травление металлографических шлифов.

Нормативные документы

• ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»
• ГОСТ 6032-2017 «Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии»
• ГОСТ 11878-66 «Сталь аустенитного класса. Методы определения содержания ферритной фазы в прутках»
• ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна»