 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Химический состав и механические свойства мартенситно-стареющих сталей
Мартенситно-стареющие стали закаливают от 800 – 860 °C на воздухе. При нагреве легирующие элементы Ti, Be, A1, Cu, Mo, обладающие ограниченной и переменной растворимостью в Feα, переходят в γ-раствор и при охлаждении не выделяются. Закалка фиксирует пересыщенный железоникелевый мартенсит. Благодаря высокому содержанию никеля, кобальта и малой концентрации углерода дислокации в нем обладают высокой подвижностью. Поэтому железоникелевый мартенсит при прочности σв = 900...1000 МПа имеет высокую пластичность (δ = 18...20 %, ψ = 75...85 %), вязкость (KCU = 2...3 МДж/м2) и малую способность к упрочнению при холодной деформации. Последнее позволяет деформировать закаленные стали с большими степенями обжатия. Основное упрочнение достигается при старении (480 – 520 °C), когда из мартенсита выделяются мелкодисперсные частицы вторичных фаз (Ni3Ti, NiAl, Fe2Mo, Ni3Mo и др.), когерентных с матрицей. Наибольшее упрочнение при старении вызывают Ti и А1, меньшее – Сu и Мо. Для мартенситно-стареющих сталей характерен высокий предел текучести (табл. 9.10) и более высокий, чем у лучших пружинных сплавов, предел упругости (σ0,002 = 1300 МПа), низкий порог хладноломкости. При прочности σв = 2000 МПа и более стали разрушаются вязко, хотя сопротивление распространению трещины у них невелико (КСТ ≈ 0,2МДж/м2). Малая чувствительность к надрезам, высокое сопротивление хрупкому разрушению обеспечивают высокую конструкционную прочность изделий в широком диапазоне температур от криогенных до 450 – 500 °C. При содержании Cr около 12 % стали являются коррозионно-стойкими. Другое важное достоинство этого класса сталей – высокая технологичность. Они обладают неограниченной прокаливаемостью, хорошо свариваются, до старения легко деформируются и обрабатываются резанием. При термической обработке практически не происходит коробления и исключено обезуглероживание. Стали со стареющим мартенситом, несмотря на высокую стоимость, применяют для наиболее ответственных деталей в авиации, ракетной технике, судостроении и как пружинный материал в приборостроении. · Метастабильные аустенитные стали (трипстали) – особый класс высокопрочных материалов повышенной пластичности. Они относятся к высоколегированным сталям. Их состав ориентировочно (согласно маркировке) можно выразить в виде 25Н25М4Г, 30Х9Н8М4Г2С2. Его подбирают таким образом, чтобы после закалки от температуры 1000 – 1100 °C стали имели устойчивую аустенитную структуру (Mн лежит ниже 0°), которая обладает высокой вязкостью, но низким пределом текучести. Для упрочнения стали подвергают специальной тепловой обработке – пластической деформации с большими степенями обжатия (50 – 80%) при температуре 400 – 600 °C, лежащей ниже температуры рекристаллизации. При этом деформационное упрочнение (наклеп) совмещается с карбидным упрочнением, развивающимся в результате деформационного старения. Насыщенная дислокационная структура, создаваемая пластической деформацией, дополнительно стабилизируется выделяющимися дисперсными частицами карбидов. В результате деформационно-термического упрочнения предел текучести повышается до 1800 МПа. При этом сталям свойственны высокая пластичность (больше 20%) и трещиностойкость. Значения δ и K1C у этих сталей больше, чем у других высокопрочных сталей (рис. 16.4). Высокая пластичность и вязкость разрушения обусловлены развитием мартенситного превращения в процессе деформирования. Дело в том, что при тепловой обработке аустенит обедняется углеродом и легирующими элементами и становится менее устойчивым (метастабильным). Благодаря этому повторная пластическая деформация вызывает превращение метастабильного аустенита в мартенсит деформации. Механизм повышения пластичности и вязкости разрушения связан с «залечиванием» – локальным упрочнением аустенита в участках пластического течения (в том числе и у вершин движущейся трещины). Образующийся в таких участках мартенсит деформации упрочняет их настолько, что они перестают быть слабыми участками и деформация распространяется на соседние участки. Применение метастабильных аустенитных сталей ограничивается сложностью деформационно-термического упрочнения. Для высоких степеней деформации при низких температурах требуются мощные деформирующие средства. Области применения сталей: детали авиаконструкций, броневой лист, проволока тросов и др. На рис. 16.5 показаны области значений прочности и пластичности высокопрочных сталей различных классов. Видно, что наибольшей прочностью обладают среднеуглеродистые стали после термомеханической обработки, а наибольшей пластичностью при одинаковой прочности – метастабильные аустенитные стали.
|
При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.004 сек.) |