Высокопрочные стали

До сих пор мы рассматривали конструкционные стали термически обрабатываемые на предел прочности σ_в=1200-1300 МПа и структуру: отпущенный мартенсит (для низкоуглеродистой стали) или сорбит (для среднеуглеродистой стали).

Высокопрочными сталями называются стали, у которых σ_в > 1500 МПа. К таким сталям прежде всего следует отнести стали обычного состава, но мелкозернистые и высокочистые. Термообработка (закалка + низкий отпуск) обеспечивает высокую прочность, удовлетворительную пластичность и вязкость. Измельчение зерна приводит к уменьшению порога хладноломкости и увеличению доли волокна в изломе стали.

Другой способ получения данных прочностных характеристик: легирование сталей карбидообразующими элементами(Cr, W, Mo, V) не снижает твердости даже при высоком отпуске, при этом снижаются закалочные напряжения и повышается вязкость и пластичность. Введение в сталь никеля решает вопрос снижения порога хладноломкости и увеличения доли волокна в стали, что приводит к повышению механических свойств.

Среди этой группы сталей наиболее важными и эффективными являются мартенситостареющие стали. Они имеют высокие значения прочности в сочетании с высокой вязкостью и пластичностью. Важной особенностью данных сталей является малое содержание углерода – не более 0,03%
Упрочнение в этих сталях достигается совмещением 2-х механизмов упрочнения.
1. Мартенситное (γ-α) превращение, сопровождаемое фазовым наклепом.
2. Старение мартенсита. Образуется структура безуглеродный мартенсит.

Основным легирующим элементом является Ni (17-26%). Для эффективного протекания старения М стали дополнительно легируют Ti, Mo, Al, Nb, Co.

Пример: 03Н18К8М5Т (С - 0-3%, Co – 7-9%, Ti – 0.5%, Ni – 17-19%, Mo – 4-6%). Это так называемые мартенсито-стареющие стали (стали интерметаллидного упрочнения), в которых при закалке образуется безуглеродистый мартенсит, а затем, при отпуске 500°С, происходит выделение из Мартенсита дисперсных частиц интерметаллидных фаз (Ni и Ti образуют интерметаллидные фазы NiTi, Ni₃Ti, Fe₂Mo, Ni₃(TiAl)₃ и вызывают старение) – при этом происходит дисперсионное твердение и повышается предел прочности. Углерода должно быть минимально, до 0,3% (чтобы не образовались карбиды). Одновременное введение кобальта повышает точку мартенситного превращения и уменьшает количество остаточного аустенита, позволяет проводит высокий отпуск. Температура закалки 800-850°С, охлаждение на воздухе.

Такие стали используют в самолетостроении и ракетостроении, в сферах, где важна высокая пластичность и вязкость, особенно в области отрицательных температур.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: