ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах из "Холод в машиностроении Издание 2 " Конструкционные стали — обыкновенные и высококачественные, углеродистые и легированные — широко применяют для изготовления разнообразных деталей машин, механизмов и металлоконструкций [1, 11, 25,28,39, 42 ]. Механические характеристики некоторых распространенных конструкционных сталей приведены в табл. 3. Как видно из этих данных, при низких температурах одни стали сохраняют пластичность, а другие становятся исключительно хрупкими. [c.16] На низкотемпературную пластичность существенно влияет структурное состояние стали. Равновесные структуры стали образуются в результате распада аустенита (твердого раствора углерода в 7-железе) при медленном охлаждении или изотермических выдержках. [c.16] Мартенситное превращение аустенита сопровождается перегруппировкой атомов из 7-в а-решетку, при этом весь углерод остается в а-фазе и образуется пересыщенный твердый раствор — мартенсит. В результате значительного искажения кристаллической решетки а-железа углеродом твердость стали значительно возрастает. [c.17] Превращение аустенита при различных степенях переохлаждения описывается диаграммами изотермического превращения аустенита в координатах время т — температура 1. [c.19] Из диаграммы на рис. 6 видно, что при скоростях охлаждения (И/йх = и Уз в стали образуются ферритно-цементитные смеси (перлит, сорбит, троостит). [c.19] При скорости охлаждения Уе и аустенит переохлаждается без изменений до температуры точки Л4 , где начинает превращаться в мартенсит. При критической скорости также образуется только мартенсит. Следовательно, чем дальше от оси ординат размещается на диаграмме кривая начала распада аустенита (слева) в стали данного состава, тем он более стоек и тем меньшая скорость охлаждения стали необходима для получения мартенситной структуры. Кривая справа соответствует окончанию структурного преобразования. [c.19] Преобразование аустенита в мартенсит происходит в интервале температур между точками и М . Для эвтектоидной углеродистой стали температура в точке равна 223 К- Поэтому при охлаждении до комнатной температуры —300 К аустенитно-мартенситное превращение в этой стали полностью не заканчивается и в ее структуре сохраняется остаточный аустенит. [c.19] Положение точек М и для углеродистых и малолегированных сталей определяется только химическим составом стали и не зависит от скорости охлаждения. [c.19] На рис.- 7 показана зависимость температур начала (кривая 1) и конца (кривая 2) мартенситного превращения от содержания углерода. Из рассмотрения графика следует, что температура завершения мартенситного превращения для высокоуглеродистых сталей может достигнуть 180 К. [c.19] Хрупкость большинства углеродистых сталей резко возрастает при 230 К. [c.19] На рис. 8 приведены кривые зависимости ударной вязкости от температуры для образцов углеродистой стали с разным содержанием примесей (табл. 4). [c.19] При охлаждении среднеуглеродистых сталей их ударная вязкость снижается меньше, чем низкоуглеродистых (так, при охлаждении от 293 до 90 К ударная вязкость среднеуглеродистых сталей снижается примерно в 3—4 раза, а ударная вязкость низкоуглеродистой стали — примерно в 18 раз). После закалки с последующим отпуском механические свойства углеродистых, сталей при Их охлаждении изменяются не так резко (рис. 9). Рекомендуется проводить улучшение закалку с отпуском деталей, изготовленных из обычного стального прокатного сортамента. [c.20] Подверженные термической обработке стали 10, 20, 25 имеют удовлетворительную ударную вязкость до температуры 205 К. При введении малых, добавок бора (до 0,004—0,009%) и увеличении содержания углерода ударная вязкость снижается. [c.20] Известны такие способы обработки стали холодом, как охлаждение и выдержка ее при температурах ниже температуры конца мартенситного превращения. Эта обработка приводит к повышению твердости, стойкости режущего инструмента и цементованных деталей, позволяет стабилизировать размеры. Недостатками такой термообработки являются снижение ударной вязкости из-за появления низкотемпературного мартенсита, возникновение остаточных напряжений в результате изменения объема, появление микротрещин. [c.20] В целом прочность металла после обработки холодом зависит от исходных пластических свойств стали и уровня низкотемпературных деформаций, определяемых видом нагружения и его продолжительностью (при циклическом нагружении, например). [c.20] Однако следует учитывать, что наклеп при низких температурах может неблагоприятно отразиться на пластических свойствах металла из-за увеличения плотности дислокаций в зонах наклепа. Зависимость ударной вязкости от температуры охлаждения для арматурной стали, подвергнутой наклепу, показана на рис. 10. [c.21] Изотермическая выдержка без нагрузки в течение 3300 ч при температурах 77 и 4 К не привела к изменениям механических свойств стали 12Х18Н10Т при последующем повышении температуры до комнатной. [c.21] На изменение механических свойств стали 12Х18Н10Т существенно влияет уровень предварительных деформаций при комнатной и особенно при низких температурах. [c.21] Это влияние является результатом изменений фазового состава и структурного состояния металла, деформированного при различных температурах в частности, у хромоникелевых сталей результатом различного содержания мартенситной фазы в структуре- стали. Количество последней зависит как от температуры, при которой сталь деформируется, так и от уровня остаточных деформаций. [c.21] На рис. И приведены графики, характеризующие изменение содержания мартенсита в стали 12Х18Н10Т в зависимости от степени пластической деформации при комнатной и низких температурах (77 и 4 К). [c.21] Вернуться к основной статье