Розвиток нових галузей техніки, а також інтенсифікація існуючих процесів фізичної та хімічної технології виробництва матеріалів і виробів вимагають різкого підвищення якості металу, рівня службових характеристик і надійності виробів.
З огляду на зростаючий дефіцит найбільш важливих легуючих елементів (нікелю, хрому, кобальту, вольфраму, молібдену та ін.) »Провідні виробники стали вважають, що основним напрямком підвищення механічних і фізичних властивостей стали і зниження маси конструкцій буде перехід до надчистого вуглецевих і низьколегованих сталей або сталей , легованих недефіцитних елементами при більш ефективному використанні можливостей управління структурою і властивостями сталей за допомогою мікродобавок і температурної і деформаційної бработкі.
Одним з перспективних елементів для легування і мікролегування стали є азот. Це доступний і абсолютно недефіцитним матеріал. Азот при повсюдної його доступності та низької вартості є сильним аустенітообразующім елементом і ефективно застосовується у виробництві економно-легованих сталей різного призначення.
У низьколегованих сталях нітрідная зміцнення зазвичай міститься від 0,010 до 0,040% азоту, а в високолегованої металі концентрація азоту може перевищувати 1%.
Для легування азотом може використовуватися будь-який матеріал, що містить азот в достатній кількості і здатний розчинятися в рідкому металі. З огляду на дешевизну і простоту відомі методи легування азотом, засновані на продування розплаву газоподібним азотом.
Тому легування стали азотом для отримання стабільного аустеніту і його зміцнення набуває в теперішній час все більшого поширення. Однак легування стали азотом представляє деякі труднощі, так як для того, щоб оцінити поведінку азоту на різних стадіях сталеплавильного процесу, необхідно мати у своєму розпорядженні надійними даними по розчинності, швидкості розчинення і умов взаємодії азоту з іншими компонентами розплаву.
Актуальність завдань полягає у визначенні можливості передбачити розчинність азоту в металевих розплавах в залежності від їх хімічного складу, температури, парціального тиску азоту в газовій фазі, а також в необхідності знати кінетичні характеристики процесу, як функції від умов проведення процесу виплавки і позапічної обробки стали.
Але великий вплив на засвоєння азоту сталлю при цьому надає гідродинаміка рідкої фази [11, 12]. У зв'язку з цим потрібне проведення досліджень в лабораторних і промислових умовах для визначення необхідних умов і параметрів продувки.
Азот у вигляді домішок в сталях викликає поява нетривіальних і навіть екстраординарних змін їх властивостей.
Зокрема, це твердження відноситься до незвичайної комбінації межі текучості і в'язкості руйнування. Вперше механічні властивості азотистих сталей були досліджені, ймовірно, Ендрю | 1 |, який отримав зразки Fe-N і виявив збільшення межі плинності, викликане введенням азоту, і ефект азотної Аустенізація. Фрешсер і Кубіш | 2 | були першими, хто відкрив, що при збільшенні вмісту азоту підвищення межі текучості аустенітних сталей супроводжується очікуваним зниженням міцності.
Фактично цей факт означав, що азотисті стали представляють собою новий багатообіцяючий клас конструкційних матеріалів. Пізніше в декількох роботах було також показано, що азот в сталях може покращувати усталостную довговічність, міцність при низьких і підвищених температурах, механічне зміцнення і зносостійкість.
В даний час в промисловості використовуються високоміцні хромонікелеві стали перехідного класу (09Х15Н8Ю, 07ХХ16Н6, 10Х15Н4АМЗ, 08Х15Н5Д2Т і ін.). Їх недоліком є те, що вони містять дефіцитний нікель.
Розроблено нові високоміцні безнікелеві стали даного класу: 10Х14АГ6, 10Х14АГ6Ф, 10Х14АГ6МФ, 10Х14АГ6Д2'М і ін. (А.с. СРСР № 771180,789626, 996505). Вони відкривають перспективний напрямок у створенні сталей перехідного класу [9]. Відомості про використання цих сталей в зарубіжній і вітчизняній практиці відсутні.
Дослідно-промислові випробування пластин кільцевих клапанів компресорів високого тиску - 320/320, що працюють на стисненні азото-водневої суміші при виробництві аміаку в ПО "Сланцехім", показали, що стійкість пластин з нової стали 10Х14АГ6МФ в 1,1-1,2 рази вище , ніж зі сталі 10Х15Н4АМЗ (ВНС-5), і в 1,8 рази вище, ніж у 40X13.
Безнікелеві стали перехідного класу в ряді випадків з успіхом можуть замінити більш дорогі никельсодержащие стали 111].
У промисловості найбільш широке застосування з аустенітних сталей знайшла сталь 12Х18Н9Т. На жаль, її використовують не тільки в тих випадках, коли вихід деталей з ладу обумовлений корозією, а й тоді, коли причиною руйнування є кавітація і знос.