Мартенситная структура стали и прочность

Мартенситная структура стали и прочность [c.328]

Стали С повышенным содержанием углерода (0,1—0,4 /о С) после закалки в масле или на воздухе приобретают полностью мартенситную структуру. Твердость и прочность этих сталей тем выше, чем больше в них углерода. При более высоком содержании углерода эти стали, кроме мартенсита и остаточного аустенита, после закалки могут иметь свободные карбиды, часто распределяющиеся в виде сетки. [c.1356]

Значительное повышение механических свойств стали при ТМО достигается благодаря тому, что пластическая деформация аустенита сопровождается раздроблением его зерен, а последующая Закалка предотвращает протекание рекристаллизационного процесса. Мартенситная структура стали после ТМО является более дисперсной прочность по границам зерен возрастает, что обеспечивает существенное повышение механических сюйств стали и весьма выгодное сочетание ее прочностных и пластических характеристик. [c.178]

Для сталей это достигается путем закалки с образованием мартенситных структур, а также путем различных термомеханических обработок [7]. Для многих алюминиевых и титановых сплавов (а также для мартенситно-стареющих сталей) повышение прочности достигается также закалкой (для сохранения при комнатных температурах пересыщенного твердого раствора) с последующим старением [40]. [c.255]

Быстрорежущие стали. К ним относятся высоколегированные стали, предназначенные для изготовления инструментов высокой производительности. Основное свойство этих сталей - высокая теплостойкость (красностойкость), т е. сохранение мартенситной структуры и высокой твердости, прочности, износостойкости при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. [c.108]

Во многих случаях в структуре стали, подвергнутой ТЛЮ, можно обнаружить остаточный аустенит. В этом случае прочность стали оказывается ниже, чем при полном мартенситном превращении. Принятие специальных мер к снижению количества остаточного аустенита обеспечивает дополнительный эффект упрочнения при ТЛЮ стали. Известно, что пластическая деформация переохлажденного аустенита, начиная с некоторой степени обжатия (50% и выше), увеличивает полноту мартенситного превращения при закалке [105, 106]. Аналогичный эффект вызывает глубокое охлаждение закаленной стали. [c.77]

Рентгенографические исследования [100, 109] подтверждают, что непосредственно в процессе деформирования стали по режиму ВТМО происходит выделение углерода и одновременное дробление блоков аустенитных зерен. Однако у стали, не прошедшей отпуска, последний эффект не проявляется, поскольку он перекрывается более сильным эффектом, связанным с обеднением аустенита углеродом при деформации. При сравнительно небольших степенях обжатия (до 30%), не вызывающих значительного выделения углерода из твердого раствора, но приводящих к его деформационному упрочнению, снижается способность аустенита к образованию полос сдвига. А именно полосы сдвига при их образовании являются потенциальными центрами кристаллизации (для последующего мартенситного превращения). Все это приводит к увеличению остаточного аустенита после таких режимов ТМО, что было отмечено также в ряде других работ [106, 120 и др.]. При больших степенях деформации решающую роль в рассматриваемых процессах приобретает другой фактор — обеднение аустенита углеродом. В результате точка мартенситного превращения повышается, а количество остаточного аустенита в структуре стали уменьшается [100]. Такое изменение соотношения фазовых составляющих приводит к повышению не только прочности, но и пластичности стали при некоторых средних значениях обжатия после ВТМО наблюдается максимум пластичности, что соответствует состоянию, когда после закалки сохраняется наибольшее количество остаточной у- или р-фазы (для сплавов на основе титана) [100, 130, 134]. [c.82]

Чтобы добиться мелкозернистой структуры стали, зачастую пользуются многократными циклами фазового перехода, несколько раз нагревая и охлаждая заготовку. Измельчение зерен позволяет повысить предел текучести мартенситных сталей на 35 кг/мм и предел прочности на 21 кг/мм . [c.38]

К существенному недостатку наклепа мартенситной структуры относится возникновение весьма значительных остаточных напряжений, способных даже вызывать в отдельных случаях самопроизвольное разрушение. Методы комбинированного упрочнения были крупнейшим завоеванием в области изыскания путей повышения прочности стали и вообще металлических сплавов послевоенных лет, их теоретическая сущность и широкая эффективность в самых различных областях применения высокопрочных металлических сплавов заслуживают специального рассмотрения. [c.196]

Были проведены исследования по влиянию содержания на механические свойства. Добавка Мп в количестве 1 % незначительно изменяет механические свойства стали. Увеличение же содержания Мп от 1 до 2% резко увеличивает предел прочности, не оказывая влияния на пластичность материала. При дальнейшем увеличении содержания Мп до 2,25% и выше прочность продолжает расти, но при этом ухудшается пластичность и ударная прочность. Важным преимуществом при использовании Мп как легирующего элемента является то, что он более эффективно, чем Ni задерживает переход к мартенситной структуре. Марганцовистая сталь не закаливается и поэтому обладает очень хорошей свариваемостью. [c.334]

Предел прочности стали с 50 / -иой мартенситной структурой [c.321]

Заэвтектоидные стали нагревают выше Лс. на 50- 70° С. При таком нагреве образуется аустенит, но сохраняется некоторое количество нера-створенных карбидов. Поэтому после закалки в основной мартенситной структуре присутствуют частицы не растворившегося при нагреве цементита. Эта структура обеспечивает более высокую твердость н износостойкость по сравнению с получаемой при закалке с нагревом выше А ,, т. е. из области однородного аустенита. В результате такого более высокого нагрева сталь получает структуру крупноигольчатого мартенсита, но с повышенным количеством остаточного аустенита. Цементит имеет более высокую твердость, чем мартенсит, присутствие аустенита так снижает твердость. Нагрев выше А т, кро.ме того, ухудшает прочность из-за укрупнения зерна и увеличивает деформацию изделия при закалке. [c.118]

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265—73). В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600—650 °С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2—4 раза) и стойкость инструментов (в 10—30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью. [c.352]

Для сталей с мартенситной структурой н твердостью выше HR 52—54 не наблюдается прямой зависимости между твердостью и прочностью. При перегреве в процессе закалки, несмотря иа высокую твердость, прочность резко падает (рис. 3) [20]. При термической обработке необходимо достичь благоприятного сочетания высокой твердости и прочности и необходимой пластичности. [c.165]

При требовании высокой прочности поверхностного слоя используют нитроцементуемые, цементуемые, азотируемые, а также закаливаемые и с пониженной прокаливаемостью (упрочняемые в поверхностном слое) стали. Так, в качестве цементуемой углеродистой стали используются качественные и высококачественные стали марок 15, 20. После цементации, закалки в воде и низкого отпуска поверхность стали имеет высокую твердость (HR 58...62), обеспечиваемую мартенситной структурой, а сердцевина не упрочняется, так как в ней сохраняется ферритно-перлитная микроструктура. [c.172]

Упрочнение старением. Упрочнение путем старения специальных высоколегированных сталей, поставляемых в закаленном состоянии с мартенситной структурой (фиг. 193), позволяет получать у них очень хорошую прочность при достаточной пластичности и хорошей технологичности. Эта сталь имеет минимальное содержание кремния и марганца и очень низкое содержание вредных примесей серы и фосфора и выплавляется с расходуемым электродом. [c.320]

При испытании на твердость можно определить количественную зависимость между твердостью пластичных металлов, установленной путем вдавливания, и другими механическими свойствами (главным образом пределом прочности). Твердость характеризует предел прочности сталей (кроме аустенитной и мартенситной структур) и многих цветных сплавов. Указанная количественная зависимость обычно не наблюдается у хрупких материалов, которые при испытаниях на растяжение (сжатие, изгиб, кручение) разрушаются без заметной пластической деформации, а при измерении твердости получают пластическую деформацию. Однако в ряде случаев и для этих материалов (например, серых чугунов) можно установить эту зависимость (возрастанию твердости обычно соответствует увеличение предела прочности на сжатие). По значениям твердости определяются некоторые пластические свойства металлов. [c.24]

Прямая связь между стойкостью против КР и количеством мартенсита не обнаружена. Большое влияние оказывает способ получения мартенсита, т. е. его тонкая структура. Мартенситно-стареющие стали на основе Fe—Сг—Со более устойчивы против КР, чем стали Fe—Сг—Ni, независимо от режима упрочняющей обработки и уровня прочности (табл. 1.11). Стойкость против КР мартенситностареющих сталей повышается при образовании б-феррита в структуре и перестаривании. [c.47]

При использовании коррозионностойких мартенситных сталей ДЛЯ работы в агрессивных средах для уменьшения склонности к МКК и КР целесообразно создавать в структуре некоторое количество б-феррита, применять тепловую стабилизацию аустенита, не использовать режим термической обработки на максимальную прочность стали и в ряде случаев использовать низкоуглеродистые стали. [c.48]

Одинарная закалка с низкой температуры—охлаждение в ящике, повторный нагрев до температуры 780—800° (в зависимости от стали) и закалка —даёт мартенситную структуру корки, повышенную прочность сердцевины и малое коробление, которое к тому же может быть ещё уменьшено, если перед цементацией произвести нормализацию, а перед закалкой охлаждать зубчатки до температуры, несколько превышающей Л,,, которая для никелевых и хромоникелевых сталей значительно ниже (например, для сталей SAE 2512, 2515, 2520, 4815 и 4820 критическая точка Л -1<500°, т. е. зубчатки перед закалкой можно охлаждать до температуры 500—550°). Иногда перед закалкой производят высокий отпуск (при 630—650°). Недостаток одинарной закалки с низкой температуры состоит в том, что в заэвтектоидных сталях при медленном охлаждении в ящике образуется цементитная сетка, делающая корку хрупкой. Процесс цементации для уменьшения количества свободного цементита следует вести так, чтобы получить заданную толщину науглеро-женного слоя при содержании углерода не свыше 1о/д. [c.319]

Как видно, в околошовном участке ЗТВ сварных соединений высокохромистых сталей формируется либо полностью мартенситная структура (сталь 06Х12Н2Д), либо смешанная мартенситно-ферритная (сталь 10Х12НД), либо аустенитно-ферритно-мартен-ситная (сталь 06Х14Н5ДМ). Образовавшийся низкоуглеродистый мартенсит имеет реечную субструктуру, в процессе охлаждения претерпевает самоотпуск, что обеспечивает повышенные показатели прочности и вязкости металла. Наличие в структуре остаточного аустенита способствует дополнительному повышению вязкости и пластичности металла, обеспечивает повышенное сопротивление сварных соединений образованию холодных трещин. [c.278]

В пределах каждой группы материалов отмечается зависимость между коэффициентом концентрации напряжений и прочностью. Как правило, концентрация напряжений тем больше, чем выше прочность материала и чем ближе предел текучести к пределу прочности. Однако существуют отклонения от этого правила. Так, у сталей с мартенситной и троостит-ной структурой (закалка соответственно с низким и средним отпуском) концентрация напряжений меньше, чем у более мягких сталей с сорбитной и сорбитно-перлптно структурой (улучшенные и нормализованные стали). [c.300]

Однако метод НТМО пригоден лишь для сталей с широкой зоной устойчивости аустенита. Распад аустенита во время деформирования стали при 500—350° в ряде случаев приводит к резкому снижению предела прочности. Поэтому, чтобы сохранить сталь в аустенитном состоянии, необходимо во время теплой деформации ((прокатка при температуре выше мартенситной точки Мн) производить промежуточные подогревы деформируемого металла. Если во время пластической деформации температура металла опустится ниже мартенситной точки, то в результате такой обработки образуются продукты отпуска повышенной хрупкости и при последующем испытании обработанной таким образом стали наблюдается преждевременный разрыв. При еще более низких температурах деформации аустенит будет распадаться с образованием смещанной бейнитно-мартенситной структуры, в результате чего уровень прочности должен сохраняться высоким но эта температурная область обработки относится уже к способу термомеханического упрочнения стали методом аусформинг , который будет рассмотрен ниже. [c.60]

Высокая прочность сталей рассматриваемого класса (например, стали марки ЗОХГСНА) обеспечивается мартенситной структурой, образование которой сопровождается возникновением внутренних напряжений, наличие которых и определяет склонность к КР. Величина и характер внутренних напряжений оказывают большое влияние на сопротивление высокопрочных сталей к КР-С увеличением внутренних растягиваюгцих напряжений сопротивление высокопрочных сталей КР уменьшается [1]. Высокопрочные стали обнаруживают склонность к КР в кислых, нейтральных, щелочных растворах и во влажной среде. [c.73]

Термическая обработка. В условиях коррозионной усталости углеродистых и низколегированных сталей наиболее благоприятна термическая обработка на перлитно-ферритную или сорбнтную структуру. Наименьшей коррозионно-усталостной прочностью обладают стали с мартенситной структурой. Для коррозионно-стойких сталей мартенситного класса наиболее благоприятной температурой отпуска, обеспечивающей наплучшие показатели коррозионно-усталостной прочности, яв- [c.83]

Высокая эффективность упрочнения мартенситной стали объясняется развитием дислокаций и перераспределением атомов внедрения углерода в кристаллической решетке. Вследствие неравномерности деформации при накатке в поверхностном слое глубиной 5— 20 мкм могут возникать микротрещины и микронадрывы. Мартенсит-ная сталь, отличающаяся более высокой прочностью, чем стали с сорбитной структурой, меньше склонна к образованию трещин. Чтобы их вызвать, нужно накатку производить при большей силе. Эффект упрочнения сталей с мартенситной структурой был бы еще выше, если бы не малое сопротивление хрупкому разрушению и не повышенная чувствительность к концентраторам напряжений. Связанное с накаткой повышение механических свойств как бы компенсирует недостаток пластичности указанных сталей. [c.99]

Мартенситное превращение и распад мартенситной структуры. Для получения высокой твердости и прочности сталей сплавам необходимо придать мартеиситиую структуру. Мартенсит-ная структура — специфическая игольчатая микроструктура металлических сплавов (сталей, сплавов Си — А1, Си — Zn, Си — Sn и др.), некоторых металлов и даже неметаллических материалов, образующаяся в результате мартенситного превращения. К мартенситным превращениям относят также, вследствие особенностей их кинетики и кристаллогеометрии, полиморфные превращения в безуглеродистых сплавах железа с хромом, никелем, марганцем, а также полиморфные превращения в кобальте, титане, цирконии и в сплавах на основе титана и циркония. [c.14]

Хромистая сталь с содержанием 16—18 /оСг может иметь как однофазную (ферритную) структуру, так и двухфазную (ферритно-мартенситную) структуру. Однофазная хромистая сталь с содержанием 16—18< /о Сг более устойчива против коррозии, чем хромистая сталь с содержанием 12—14% Сг. Она применяется в химической промышленности—для абсорбционных башен, теплообменников, коммуникаций, труб, баков для хранения и цистерн для перевозки азотной кислоты в автотракторной — для газогенераторов в других отраслях промышленности—для всевозможной аппаратуры и деталей с низкой твёрдостью, не работающих на удар, а также для предметов домашнего обихода. При содержании 0,08—0,12 /о С в отожжённом состоянии эта сталь имеет следующие механические свойства предел прочности при растяжении 45—60 кг мм , предел пропорциональности 25—30 кг1мм , удлинение 65 = 25—30%, сужение 55— 70%. [c.489]

В случае мартенситно-стареющих сталей смесь порошков железа, никеля, кобальта и молибдена прессуют при давлении 600 - 800 МПа и спекают заготовки при 1200- 1300°С в течение 3-4ч в процессе охлаждения спеченной детали в материале происходит мартенситное превращение. Затем проводят старение при 450 - 500 °С в течение 3 -4 ч и, если нужно, повторную обработку давлением (например, обжатие прокаткой при деформации 60 % и более сталь практически беспорис-тая и имеет структуру безуглеродистого мелкозернистого мартенсита). В зависимости от состава и режимов получения такие порошковые стали имеют временное сопротивление 10ОО - 2500 МПа, пластичность 0,5 - 6 % и ударную вязкость 98 - 931 кДж/м , что лишь незначительно ниже прочности литой стали идентичного состава. [c.19]

Волочение проволок из сталей аустенитного класса (Х18Н9, Х18Н10Т и др.) проводят с обжатиями более 92%, что резко увеличивает их прочность и значительно снижает пластичность. Такие повышенные обжатия в процессе изготовления проволок с аустенитной структурой выполняют при окончательном волочении. При производстве проволок с мартенситной структурой величина единичных обжатий обычно ниже и определяется температурой в зоне деформации. Заданная температура и соответствующая степень пластической деформации обеспечивают протекание и завершение у >а-превраше-ния в процессе волочения на окончательный размер. Для интенсификации процесса превращения нестабильного аустенита в мартенсит заготовки охлаждают до отрицательных температур. [c.263]

В большинстве случаев высокохромистые мартенситные стали имеют повышенное содержание углерода, некоторые из них дополнительно легированы никелем (табл. 8.1). Углерод, никель и другие аустенитообра-зующие элементы расширяют область у и способствуют практически полному у а (М) превращению в процессе охлаждения. Применение для закаленной стали отжига при температурах ниже точки Асз способствует отпуску структур закалки и возможности получения одновременно высоких значений прочности, пластичности и ударной вязкости. Ферритообразующие элементы (Мо, W, V, Nb) вводят для повышения жаропрочности сталей. Если обычные 12 %-ные хромистые стали имеют достаточно высокие механические свойства при температурах до 500 °С, то сложнолегированные на этой основе стали обладают высокими характеристиками до 650 °С и используются для изготовления рабочих и направляющих лопаток, дисков паровых турбин и газотурбинных установок различного назначения. [c.330]

Исследования структуры и свойств мартенситно-стареющих сталей (гл. 6) проводили с целью разработки оптимальных режимов термообработки композитных конструкций, обеспечивающих повышение прочности изделий. Это имеет важное практическое значение при создании конструкций, работающих в агрессивных средах, при высоких давлениях и теплообмене. Исследования характеристик трещино-стойкости волокнистого бороалюминиевого композита (гл. 8) были предопределены необходимостью оценки несущей способности элементов ферменных конструкций космических аппаратов с учетом влияния технологических и эксплуатационных дефектов. Интенсивное развитие нанотехнологий, использующих новый класс материалов — ультрадисперсные порошки химических соединений, привело к резкому увеличению числа работ по их практическому применению для повышения качества металлоизделий. Результаты 20-летних исследований в этом направлении представлены в гл. 9. Широкие перспективы использования керамических материалов, в частности конструкционной керамики на основе оксида алюминия, а также проведенные исследования обозначили ряд проблем при изготовлении изделий — недостаточная эксплуатационная надежность, хрупкость, сложность формирования бездефектной структуры. Отсюда возникли задачи исследования трещиностойкости керамики в связи с влиянием структуры, свойств и технологии ее получения (гл. 10). [c.9]

Исследованиями [352—357 ] было установлено, что имеется промежуточная группа хромомарганцевых и хромомарганцевоникелевых сталей с аустенито-мартенситной структурой, которые сочетают высокую прочность (а,, 120 кПмм ) с достаточно высокой пластичностью (S 15%). Эти стали представляют большой интерес для самолетостроения, газотурбостроения и вагоностроения, а также в качестве высокопрочного материала для лопаток осевых компрессоров. [c.414]

Долан и Иен [1083] показали, что при испытаниях в условиях изгиба термическая обработка сталц оказывает незначительное влияние на усталостный коэффициент. Предел выносливо сти был выше на 5ч-9%, когда данная сталь имела мартенситную структуру (полученную быстрой закалкой с критической температурой и последующим отпуском), по сравнению со-сталями, имеющими перлитно-ферритную структуры (полученные медленной закалкой и отжигом), при одном и том же пределе прочности в обоих случаях. [c.36]

Перспективным направлением создания конструкционных порошковых сталей является использование структурной неоднородности. Для [1рактической реализации представляют интерес три структуры мартен- итно-бейнитная, в которой увеличение конструкционной прочности может быть достигнуто за счет усложнения траектории движения трещины аустенито-мартенситная, в которой повышение свойств сопряжено с реализацией трип-эффекта структура сталей, повышение свойств прочности которых можно обеспечить через дисперсионное твердение и цисперсное упрочнение. [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...