Характеристика высокопрочных сталей

⇐ ПредыдущаяСтр 30 из 75Следующая ⇒

№п/п	Условное обозначение	Название сталей по химическому составу	Упрочняющая обработка
1	Закаленные и низкоотпущенные (НО)	Средне- углеродистые Низколегированные	Закалка + низкий отпуск
2	Упрочняемые термомеханической обработкой (ТМО)	Средне- углеродистые Низколегированные	Деформация аустенита + закалка + низкий отпуск
3	Мартенситно-стареющие стали (МС-стали)	Безуглеродистые Высоколегированные	Закалка + старение

Углерод, содержащийся в количестве 0,3 – 0,4 % , необходим для упрочнения мартенсита отпуска; никель повышает пластичность и вязкость; кремний замедляет процессы разупрочнения при отпуске, что позволяет повысить температуру отпуска и полнее снять закалочные напряжения. Все элементы необходимы для повышения прокаливаемости сталей.

Термическая обработка среднеуглеродистых низколегированных сталей состоит либо в закалке с низким отпуском (250 – 350^оС), либо в изотермической закалке с низким отпуском. Фазовый состав после термообработки - мартенсит отпуска или бейнит. Свойства сталей в упрочненном состоянии приведены в таблице 2.20.

Недостатком сталей, упрочненных закалкой с низким отпуском, является большая чувствительность к воздействию различных сред (водородная хрупкость при контакте с водой, при нанесении гальванических защитных покрытий и т.д.), что требует применения специальных защитных покрытий.

Таблица 2.20

Комплекс механических свойств среднеуглеродистых легированных сталей, упрочняемых закалкой с последующим низким отпуском

σ_в, МПа	σ_0,2, МПа	δ, %	ψ, %	KCU,МДж/м²	К_1с МПа м^1/2
1700 – 2000	1500 – 1700	10 – 13	45 – 50	0,4 – 0,6	20 – 80

Среднеуглеродистые низколегированные стали, упрочняемые термомеханической обработкой, применяют для изготовления деталей простой формы, от которых требуется высокая прочность: буровые штанги в нефтяной и добывающей промышленности; рессоры мощных машин в общем машиностроении.

Для упрочнения с применением термомеханической обработки (ТМО) могут быть использованы многие среднеуглеродистые легированные стали. Главным условием выбора стали является повышенная устойчивость аустенита в области температур деформирования.

Наибольшее применение имеют стали марок:55ХГР, 40ХГСН3ВА, 30Х2АФ, 70С2ХА.

В результате высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) с последующим низким отпуском по сравнению с высокопрочными сталями (НО) повышается предел текучести до 2100 МПа, повышается коэффициент вязкости разрушения К_1с до 50 – 100 МПа м^1/2, что наиболее важно для высокопрочного состояния.

Мартенситно-стареющие стали (стали, упрочняемые при старении безуглеродистого мартенсита) – особый класс высокопрочных материалов, которые превосходят по конструкционной прочности и технологичности другие высокопрочные стали.

Термообработка мартенситно-стареющих сталей состоит в закалке от 880 – 1000°С и старении при температурах 480 – 500^оС.

Основной группой МС - сталей являются стали системы Fe – Ni (03Н18К9М5Т, 03Н18К12М5Т2, Н16К4М5Т2Ю) с 15 – 19 % Ni, легированные кобальтом (4 – 17 %), молибденом (3,3 – 5,5 %), титаном (0,5 – 1,9 %), а также 0,15 – 0,30 % алюминия. Высокое содержание никеля обеспечивает возможность протекания при закалке бездиффузионного сдвигового мартенситного превращения. Никель и кобальт в практически безуглеродистом (до 0,03 % С) мартенсите обеспечивают высокую подвижность дислокаций и, следовательно, высокую пластичность, ударную вязкость и коэффициент вязкости разрушения.

Мартенсит этих сталей является пересыщенным твёрдым раствором замещения молибдена, титана, алюминия в железе. Эти элементы участвуют в образовании высокодисперсных фаз Fe₂Mo, Ni₃Ti, NiAl, Ni₃Mo при старении, что приводит к упрочнению (рис. 2.41).

Повышенная пластичность мартенсита позволяет деформировать закаленные стали с высокими степенями обжатия и любыми способами. Безуглеродистый мартенсит интенсивно упрочняется при холодной пластической деформации и дополнительный прирост прочности может составить 400 – 800 МПа.

Мартенситно-стареющие стали имеют специальное применение в авиационной, ракетной технике, в судостроении: из них изготавливают крупные детали несущих конструкций ракет, шасси и гидрокрылья самолетов, корпуса подводных лодок и батискафов.

Рис. 2.41. Изменение механических свойств мартенситостареющей стали Н18К9М5Т в зависимости от температуры старения

После упрочняющей обработки мартенситно-стареющие стали сочетают высокую прочность с высоким уровнем характеристик надёжности: высоким коэффициентом вязкости разрушения (табл. .2.21), низким порогом хладноломкости – на 70 – 80ºС более низким, чем у среднеуглеродистых высокопрочных сталей.

Таблица 2.21

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 173; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 25 26 27 28 293031 32 33 34 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!