ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические свойства сталей и влияние легирующих элементов из "Металловедение Издание 4 1966 " В деталях, испытывающих знакопеременные нагрузки, металл должен обладать высоким сопротивлением усталости. [c.270] Из всех известных в технике материалов лучшее сочетание прочности и вязкости может быть получено у ста,яи, поэтому сталь является основным материалом для изготовления деталей, подвергающихся большим нагрузкам. [c.270] Простая углеродистая сталь имеет достаточно высокий комплекс механических свойств, но в малых сечениях. При изготовлении же деталей диаметром более 20—25 мм она не может удовлетворить всем требованиям. В этом случае применяют легированные стали. Наличие в стали легирующих элементов позволяет более совершенно и более полно использовать положительное влрхяние термической обработки на механические свойства. Поэтому для деталей ответственного назначения применяют легированные стали. Повышение прочности деталей при применении легированной стали обусловливается главным образом тем, что легирующие элементы увеличивают прокаливаемость. [c.270] ПО сечению, приведенная ранее (см. рис. 216), показывает, что при слабой прокаливаемости предел текучести, как и ударная вязкость, понижается более значительно, чем предел прочности и удлинение. [c.271] Таким образом, легирующие элементы, увеличивая прокаливаемость, улучшают механические свойства по сечению деталей (главным образом Оо,21 и Як)- Положительное влияние легирующих элементов сказывается тем больше, чем больше сечение детали. [c.271] Если образцы из разных сталей закалить от оптимальных для каждой стали температур, отпустить при одной температуре и затем сравнить их механические свойства, то можно увидеть, что легирующие элементы действуют по-разному. [c.271] В сталях, легированных элементами, затрудняющими процессы распада мартенсита при отпуске (Мо, У, V, 81 и др.), прочность будет выше, а пластичность и вязкость ниже по сравнению со сталью в которой таких элементов меньше или нет совсем. В сталях, легированных элементами, затрудняющими рост зерна аустенита (Мо, V, А1, Т1, 2г и др.), после закалки получится более мелкое зерно, что положительно скажется на вязкости. [c.271] Если сравнивать, например, легированные доэвтектоидные стали со структурой феррит перлит с углеродистыми сталями при том же количестве перлита, то можно заметить, что легированные стали будут обладать более высокой прочностью. Более высокая прочность этих сталей связана с тем, что феррит в легированных сталях является не чистым железом, а легированным ферритом, т. е. а-раствором, в котором растворено то или иное количество легирующих элементов, в результате чего, его механические свойства, как правило, изменяются в сторону повышения прочности, снижения вязкости и пластичности. Это положение сохраняет силу и для других структур, основой которых является легированный а-раствор, т. е. для структур типа тростита, мартенсита и т. п. [c.271] Все это приводит к тому, что после одинакового отпуска по свойствам легированные стали отличаются от углеродистых. При этом чем более сталь легировайа, тем выше ее прочность и ниже пластичность и вязкость. Однако механические свойства зависят от температуры отпуска, причем снижение температуры отпуска влияет на механические свойства подобно увеличению легирования. Термическая обработка, состоящая из закалки с последующим отпуском при достаточно высокой температуре (500—650° С) на сорбит , называется улучшением, а стали, подвергающиеся такой обработке, — улучшаемыми сталями. Меняя температуру отпуска, сталям с разной легированностью можно придать одинаковую прочность, например = 800, 1000 и т. д. — до 250() Мн/м , Оказывается, что если при нагреве не был допущен перегрев, закалка обеспечила образование мартенсита по всему сечению, а температуры отпуска были подобраны таким образом, что сравниваемые стали получили одинаковую прочность (температура отпуска должна находиться вне интервала развития отпускной хрупкости), то такая структура, полученная путем отпуска мелкозернистого мартенсита, будет обладать одинаковыми механическими свойствами, независимо от состава стали. На рис. 255а приводятся данные о механических свойствах (00121 и в зависимости, от прочности различных по составу сталей. [c.271] Как видно из этих данных, уровень механических свойств определяется прочностью, созданной термической обработкой стали. [c.272] Свойства, приведенные в табл. 26, получаются в разных сталях после отжига, нормализации, или просто после прокатного или ковочного нагрева без последующей специальной термической обработки. [c.273] Следует подчеркнуть, что стандартные механические свойства ие могут полностью характеризовать слун ебные свойства стали как конструкционного материала. [c.273] Опыт показывает, что обычными методами термической обработки стали (закалка + отпуск) можно получить достаточно удовлетворительный уровень ударной вязкости (Дн порядка 600— 800 кдж/м при пределе прочности до 1500 Мн1м ). [c.274] Термомеханическая обработка (ТМО) производится следующим образом (рис. 258). Изделие подвергают нагреву до аустенитного состояния, в этом состоянии деформации и тут же закалке, чтобы аустенит не успел рекристаллизоваться и зерно опять вырасти. Можно поступить несколько иначе. После нагрева аустенит переохлаждают до температур его относительной стабильности (400—500° С) и деформируют при этой температуре. Так как при этих температурах рекристаллизация не проходит, то последующее охлаждение (превращение аустенита) можно провести через большой отрезок времени, а не немедленно после деформации. Второй вариант — НТМО (низкотемпературная термомеханическая обработка) или аусформинг, а первый варх1ант — ВТМО (высокотемпературная термомеханическая обработка). Причина упрочнения при ТМО заключается в том, что из деформированного аустенитного зерна образуются более мелкие пластины мартенсита. Это более заметно сказывается иа вязкости, чем на прочности (прочность при ТМО повышается на 10—20%, а ударная вязкость в 1,5—2 раза). В какой-то степени на упрочнение влияет и то, что при деформации дробится блочная структура аустенита и углерод выделяется в виде дисперсных карбидов. [c.275] В литературе имеются указания, что если после деформации аустенита обработка будет происходить в магнитном поле, то в этом случае можно достигнуть о ь == 3000— —3500 Мн/м . Такая обработка называется т рмо-механико-магнитная обработка. Вопрос об эффективности действия магнитного поля в момент мартенситного превращения требует еще надежного подтверждения. Весьма перспективно использование пасяедствеиного воздействия ТМО. По данным М. Л. Бернштейна, раз проведенная ТМО дает эффект упрочнения, даже если впоследствии сталь подвергается обычной термообработке без воздействия пластической деформации. Теоретическое объяснение этого явления состоит в том, что дефекты строения, ответственные за упрочнение при ТМО, устойчивы и сохраняются при последующих обработках. [c.276] Вместо предварительной ТМО, по-видимому, можно воспользоваться для наведения дефектов в строении нластичес] Ой деформации в -состоянии, а затем применить обычную закалку. Дефекты строения, полученные при предварительной пластической деформации, оказываются в какой-то мере устойчивыми и сохраняются при пе слишком длительной выдержке в аустенитном состоянии. [c.276] Предложено такую обработку называть ПТМО (предварительная термомеханическая обработка). [c.276] Во всех случаях ТМО превращение следует после деформации. При НТМО и ВТМО после деформации происходит мартенситное превращение (не следует допускать бейнитного превращения), а при ПТМО — образование аустенита и мартенситное превращение. [c.276] Вернуться к основной статье