Оценка стойкости сталей 20Х13 и 40Х13 к межкристаллитной коррозии

Стали мартенситного класса типа Х13 широко применяют, например, для изготовления медицинского инструмента. В работе представлены результаты оценки склонности к межкристаллитной коррозии (МКК) сталей 20Х13 и 40Х13 в исходном состоянии (после горячей прокатки) и после термической обработки (отжиг на зернистый перлит) с использованием экспресс-метода АМУФ. Проведен анализ микроструктуры с применением растровой электронной микроскопии, химического состава и твердости исследуемых сталей. Установлено, что после отжига сталь 20Х13 демонстрирует более высокую склонность к МКК по сравнению с 40Х13, несмотря на схожие структурные характеристики. Это связано с различиями в морфологии карбидной фазы — более мелкие и равномерно распределенные карбиды в 40Х13 обеспечивают лучшую коррозионную стойкость. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методики оценки склонности мартенситных сталей к МКК и тем самым более надежного определения качества медицинского инструмента и прогноза срока его службы.

1. Бродов А. А., Грибков А. А., Углов В. А. и др. Тенденции российского рынка и производства медицинской продукции на основе металлов / Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 11 – 12. С. 867 – 872. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-11-12-867-872

2. Хлобыстов Д. О., Негодин Д. А., Москалев А. Е. и др. Результаты освоения производства в АО «ЧМЗ» горячедеформированных прутков и поковок из титановых сплавов для нужд российских производителей машиностроительной, судостроительной, авиационной и медицинской продукции / Титан. 2018. Т. 61. № 3. С. 40 – 47.

3. Вейнов В. П., Мусин И. Н., Сахабиева Э. В. Современные медицинские инструменты. — Казань: КНИТУ, 2016.

4. Алипов А. И. Коррозия металлов на примере хирургических инструментов / БМИК. 2015. Т. 5. № 6. С. 984.

5. Enescu M., Stoian E., Petre I., et al. The Influence of Heat Treatments in Corrosion Resistance of Austenitic Steels / Sci. Bull. Valahia Univ. — Mater. Mech. 2023. Vol. 19. P. 7 – 12. DOI: 10.2478/bsmm-2023-0001

6. Сафонов В. А. Межкристаллитная коррозия. https:// bigenc.ru/c/mezhkristallitnaia-korroziia-a22426/?v=10429362 (дата доступа 25.11.2024).

7. Hudecová S., Uhríčik M., Palček P., et al. The influence of structure, sensitization and corrosion on the fatigue properties of austenitic steel / J. Phys. Conf. Ser. 2024. Vol. 2712. P. 012008. DOI: 10.1088/1742-6596/2712/1/012008

8. Сафонов И. А., Харина И. Л., Корнеев А. Е. Электрохимический метод неразрушающего контроля склонности к межкристаллитной коррозии металла оборудования АЭС / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 5. С. 30 – 32.

9. Шубадеева Л. И., Ревякина О. К., Макарчук Т. Б. и др. Влияние нагревов на коррозионную стойкость нержавеющей стали 12Х18Н10Т / Защита металлов. 1996. Т. 32. № 2. С. 133 – 138.

10. Briant G. L., Holl E. L. Heat-to-Heat Variability in the Corrosion Resistance and Microstructure of Low Carbon AISI 316 Nuclear Grade Stainless Steel / Corrosion. 1987. Vol. 43. No. 2. P. 525 – 533.

11. Bruemmer S. M. Composition-Based Correlations to Predict Sensitization Resistance of Austenitic Stainless Steels / Corrosion. 1986. Vol. 42. No. 1. P. 27 – 35.

12. Zhou Y., Engelberg D. Accessing the full spectrum of corrosion behaviour of tempered type 420 stainless steel / Mater. Corrosion. 2021. Vol. 72. No. 11. P. 1718 – 1729. DOI: 10.1002/maco.202112442

13. Bonagani S., Bathula V., Kain V. Influence of tempering treatment on microstructure and pitting corrosion of 13 wt. % Cr martensitic stainless steel / Corrosion Sci. 2018. Vol. 131. P. 340 – 354.

14. Костина М. В., Ригина Л. Г., Костина В. С. и др. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe – ~13 % Cr: термическая обработка, коррозионная и износостойкость / Известия вузов. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 1. С. 8 – 26. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-1-8-26

15. Орехов Н. Г., Чабина Е. Б., Жегина И. П. и др. Влияние примесей на механизм разрушения высокопрочных сталей / Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 1. С. 15 – 19.

16. Штремель М. А. Разрушение. — М.: МИСИС, 2014. — 670 с.

17. Гринь Е. А. Анализ механизмов влияния водных сред на циклическую трещиностойкость сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 7. С. 45 – 55.

18. Мазничевский А. Н., Гойхенберг Ю. Н., Сприкут Р. В. Электронно-микроскопические исследования выделений избыточных фаз, оказывающих влияние на межкристаллитную коррозию хромоникелевых аустенитных сталей / Физика металлов и металловедение. 2021. Т. 122. № 4. С. 388 – 395. DOI: 10.31857/s0015323021030116

19. Bösing I., Cramer L., Steinbacher M., et al. Influence of heat treatment on the microstructure and corrosion resistance of martensitic stainless steel / AIP Advances. 2019. Vol. 9. No. 6. P. 065317. DOI: 10.1063/1.5094615

20. Rosemann P., Müller C., Kauss N., et al. Einfluss der Wärmebehandlung auf Mikrostruktur und Korrosions-verhalten kohlenstoffhaltiger nichtrostender Stähle. Tagungsband zum 17 / Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz. — Chemnitz: Techn. Univ., 2014. P. 103 – 112.