книги / Новые конструкционные материалы низкоуглеродистые мартенситные и порошковые стали

особенности их внутренней структуры (тонкие реечные кристаллы, разде­ ленные мало^тловыми границами и содержащие дислокации с плотностью р > Ю10 см*"2), выявляемые электронно-микроскопическим методом, в зна­ чительной мере определяют механические свойства закаленной стали.

3.5. Склонность низкоуглеродистых мартенситных сталей к деформации

Химический состав низкоуглеродистых сталей отвечает требованиям, предъявляемым к обеспечению бездеформационной закалки:

1. Содержание углерода минимально и находится в пределах 0,04- 0,11 %, в которых экономически целесообразно выплавлять конструкци­ онные стали в промышленных металлургических печах. Меньшее количе­ ство углерода обеспечить при производстве сталей в массовых масштабах трудно. Необходимые технологические меры существенно повышают стоимость сталей.

2. Сочетание легирующих элементов подобрано так, чтобы обеспе­ чить закаливаемость на воздухе, т.е. минимальную естественную скорость охлаждения в производственных условиях.

Минимальная склонность низкоуглеродистых мартенситных сталей к деформации при закалке подтверждена сравнительной оценкой деформа­ ции сталей 40Х, 38ХН1М и 07ХЗГНМЮА.

Сталь 40Х относится к перлитному классу, и для полной закалки ее необходимо охлаждать в воде. Сталь 38ХН1М относится к бейнитному классу, и ее закаливают в масле. Низкоуглеродистая мартенситная сталь

40Х при закалке на мартенсит в 6-17 раз больше. Очевидно, что основную роль в изменении размеров играет неоднородное охлаждение (Д7) в масле и в воде, поскольку содержание углерода и коэффициент термического

Бездеформационная закалка позволяет в машиностроении решать без капитальных затрат важные технологические проблемы:

-получать термоупрочненный полуфабрикат (трубы, прокат, профиля

ит.п.) и точные термоупрочненные заготовки (поковки, штамповки) в ме­ таллургическом производстве или в металлургических цехах машино­ строительных заводов, в том числе с деформационного нагрева, если спо­ соб деформации обеспечивает необходимую точность;

-проводить закалку крупногабаритных сварных конструкций с обес­ печением заданных механических свойств и геометрических размеров (станины, каркасы, стрелы).

Таким образом, высокая технологичность стали обусловлена структу­ рой низкоуглеродистого мартенсита, высокой релаксационной способно­ стью, пластичностью и вязкостью в свежезакаленном состоянии, высокой устойчивостью аустенита при охлаждении, малой склонностью к деформа­ ции и короблению, хорошей свариваемостью в термоупрочненном состоя­ нии.

Контрольные вопросы к главе 3

1.Основные технологические требования к сталям и пути обеспече­ ния этих требований.

2.Способы получения структуры стали с низкоуглеродистым мартен­

ситом.

3.Факторы, влияющие на деформацию и коробление стали при закал­

ке.

4.Влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали.

5.Деформация и прокаливаемость.

6. Влияние холодной деформации на упрочнение НМС и сталей с 0,3 % С.

7.Релаксация внутренних напряжений в зависимости от структурного состояния стали.

8.Структура НМС.

9.Склонность стали к деформации.

Список литературы к главе 3

1. Хансен М. Структура двойных сплавов / М. Хансен, К. Андерко. М.: Металлургиздат, 1962. Т. 2. 1487 с.

2.Перкас М.Д. Высокопрочные мартенситно-стареющие стали / М.Д. Перкас, В.М. Кардонский. М.: Металлургия, 1970. 224 с.

3.Вылежнев В.П. Влияние концентрации углерода и температуры от­ пуска стали на сопротивление распространению трещины / В.П. Вылеж­ нев, В.И. Саррак, Р.И. Энтин // ФММ. 1971. Т. 31. Вып. 1. С. 152-157.

4.Коган Л.И. Кинетика полиморфного превращения железа / Л.И. Ко­ ган,Р.И. Энтин//Докл. АН СССР. 1950. Вып. 73. С. 1173-1176.

5.Могутнов Б.М. Взаимодействие атомов углерода с дефектами в мартенсите / Б.М. Могутнов, В.И. Саррак, С.О. Суворова // Несовершенст­ ва кристаллического строения и мартенситные превращения: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1972. С. 80-96.

6.Саррак В.И. Взаимодействие углерода с дефектами в мартенсите / В.И. Саррак, С.О. Суворов // ФММ. 1968. Т. 26. Вып. 1. С. 147-156.

7.Блантер М.Е. Методика исследования металлов и обработки опыт­ ных данных. М.: Металлургиздат, 1952. 444 с.

8.Хлестов В.М. Влияние технологических параметров термомехани­ ческой обработки на устойчивость аустенита конструкционных сталей / В.М. Хлестов, Р.И. Энтин, Е.В. Коноплева // Бюл. ЦНИИТЭИчермет. 1973.

№17. С. 53-59.

9.Влияние пластической деформации на кинетику изотермического

превращения аустенита / В.М. Хлестов, Р.И. Энтин и др.//ФММ . 1972.

Т.33. Вып. 4. С. 873-876.

10.Повышение бейнитной прокаливаемости стали при термомехани­ ческой обработке / В.М. Хлестов, Р.И. Энтин и др.// Докл. АН СССР. 1972.

Т.207. С. 1101-1104.

11.Влияние пластической деформации на кинетику изотермического превращения аустенита / К.Н. Соколов, Р.И. Энтин, В.М. Хлестов и др. // МиТОМ, 1973. № 1.С. 11-16.

12.Дубов В.А. Стабилизация аустенита по отношению к бейнитному превращению, вызванная пластической деформацией // ФММ. 1972. Т. 34. Вып. 2. С. 415-417.

13. Влияние высокотемпературной пластической деформации на ки­ нетику распада переохлажденного аустенита / М.М. Штейнберг, В.И. Фи­ латов, Т.С. Шилкова и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1973. №

10.С. 117-119.

14.Фридель Ж. Дислокации. М.: Мир, 1967. 310 с.

15.Саррак В.И. О релаксации локальных напряжений в железе / В.И. Саррак, В.Н. Шубин // ФММ. 1968. Т. 25. Вып. 3. С. 522-528.

16.Низкоуглеродистые мартенситные стали / А.Ф. Еднерал, В.И. Изо­ тов, Л.М. Клейнер и др. // Проблемы металловедения и физики металлов: Сб.науч.тр. М.: Металлургия, 1972. № 1. С. 123-124.

17.О влиянии пластической деформации на состояние твердого рас­ твора углерода в мартенсите закаленной стали / В.П. Вылежнев, Л.М. Клейнер, Г.В. Курдюмов, В.И. Саррак//ФММ. 1967. Т. 24. Вып. 1. С. 186— 188.

18.Marder J.M. Marder A.R. // Tzans. Quarterby. 1969. № 62. P. 1.

19.Marder A.R. Krauss F. Ttans // Quarterby. 1969. JM° 62. P. 957.

20.Marder A.R.,Krauss F. //Tp. 2-й Междунар. конф. по прочности ме­ таллов и сплавов. Калифорния, 1970. Vol. УШ-1Х.

21.Roberts M.-J. // Metallurgical Trans. 1971. № 1. P. 3287.

22.Spreich G.R, Swan. P.R. // J. Iron and Steel Institute. 1965. Vol. 205. №.5. P. 480.

23.Малинкина E.A. Образование трещин при термической обработке стальных изделий. М.: Машиностроение, 1965. 175 с.

24.Шмыков А.А. Справочник термиста. М.: Машгиз, 1961. 390 с.

4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫЕ МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ

Широкое применение в машиностроении нашли НМС 07ХЗГНМЮА, 08Х2Г2Ф, 12Х2Г2НМФТ. Они обладает свойствами, обусловливающими их повышенную технологичность: высокую прокаливаемость на воздухе, бездеформационность термообработки, возможность совмещения формо­ образования с закалкой, отсутствие склонности к образованию трещин при сварке без подогрева, более высокую обрабатываемость резанием. Преимущества НМС проявляются при проектировании новых конструк­ ций, в технологическом процессе изготовления и эксплуатации изделий (табл. 4.1).

чается применение кислоты

4.1. Характеристики сталей по техническим условиям

Назначение сталей - изготовление сварных конструкций с пределом текучести 650-1000 МПа, от которых требуется хорошая свариваемость без подогрева, сварных и несварных деталей с малой жесткостью, которые должны закаливаться без деформации; точных термоупрочненных загото­ вок; цементуемых и азотируемых деталей с пределом текучести сердцеви­

ны ао^ = 1000 МПа, подвергаемых механической обработке в термоупроч­ ненном состоянии (табл. 4.2-4.4).

Химический состав согласно техническим условиям для стали 07ХЗГНМЮА (ТУ 3-1078-78, ТУ 14-138-173-79, ТУ 14-138-273-79, ТУ 14-1-3370-82, ТУ 14-4229-87, ТУ 14-1-4230-87, ТУ 14-273^102-85, ТУ 14-1-4000-85); для стали 08Х2Г2Ф (ТУ14-1-5160-92, ТУ 14-1-5016-91, ТУ 14-159-230-93) и для стали 12Х2Г2НМФТ (ТУ 14-1-4891-90) приве­ ден в табл. 4.2.

Полуфабрикат из НМС изготавливают в виде прутков, листов, труб,

поковок, штамповок.

Микроструктура в закаленном и отпущенном до 550 °С состоянии - малоуглеродистый пакетный мартенсит, после отпуска 650 °С - феррит с небольшим количеством карбидов.

Предел усталости при симметричном изгибе o_i на гладких образцах - 650 МПа, на надрезанных образцах - 340 МПа при прочности ов = = 1150 МПа (образцы типа 1 и 7, ГОСТ 2306-78).