Высокопрочные материалы

Стали с пределом прочности более 1500 МПа, при удовлетворительной пластичности и вязкости называются высокопрочными. Высокая прочность достигается подбором стали и специфической обработкой. К высокопрочным сталям относят:

• стали обычного состава, но мелкозернистые и высокочистые;

• никелесодержащие стали (18Х2Н4ВА), кроме того стали легированные кобальтом;

• особомелкозернистые стали № зерна 13-14 (30Х5М2СФА после ВТМО);

• стали со структурой среднеуглеродистого мартенсита после МТО. Здесь после небольшой пластической деформации уже термически обработанной стали прочность не возрастает, предел текучести достигает практически предела прочности;

• стали с карбонитридным упрочнением, в результате которого образуются упрочняющие дисперсные карбонитридные фазы при легировании стали ванадием и ниобием (иногда дополнительно алюминием и титаном) в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0.030 %). 15ГФ, 15Г2СФ и 10Г2Б.

• стали интерметаллидного упрочнения (мартенсито - стареющие), в которых при закалке получатся практически безуглеродный мартенсит, а затем при отпуске происходит выделение интерметаллидных фаз (Н18К9М5Т, Н18К12М5Т2, Н16К4М5Т2Ю);

• трип - стали, в них состав должен быть таков, чтобы закалкой (с 1000 - 1100° С) фиксировалась при комнатной температуре чистая аустенитная структура (точка Мн должна лежать ниже комнатной температуры, а Мd - выше (Мd - температура, выше которой деформация не вызывает мартенситного превращения). Типичный состав трип - стали таков: 0,3 % С, 9 % Сг, 8 % Ni, 4 % Мо, 2 % Мп, есть и другие составы.

Особенно важное свойство сталей - высокое сопротивление развитию трещины, что связывается с долговечностью материала.

К высокопрочным материалам принадлежат композиты с волоконным армированием нитевидными кристаллами, дисперсноупрочненные композиты и композиты направленной кристаллизации - эвтектические композиционные материалы.

Рессорно-пружинные стали

К этому типу сталей относятся среднеуглеродистые (до 0,5- 0,7% С), низко и среднелегированные стали.

Основные требования: высокое сопротивление малым пластическим деформациями (высокий предел упругости), стойкость к релаксации напряжении, высокий предел выносливости при достаточной пластичности, способность сопротивляться хрупкому разрушению, прокаливаемость. Не допускается остаточная деформация.

Основные легирующие элементы: кремний, марганец, никель, хром упрочняют феррит и повышают предел упругости, приближая его к значениям временного сопротивления, а также увеличивают прокаливаемость. Дополнительное легирование вольфрамом, ванадием, молибденом повышает устойчивость против отпуска, измельчает зерно.

Термическая обработка: закалка (820-870°С) в масло, отпуск при 400-520°С на структуру троостит отпуска (троостомартенсит).

Срок службы рессор может быть повышен гидроабразивной и дробеструйной обработкой (поверхностный наклеп), при этом на поверхности создаются напряжения сжатия, способствующие повышению предела выносливости. Повысить свойства пружин можно патентированием и последующей протяжкой пружинной проволоки со степенью деформации > 70 %.

Применение: рессоры и пружины различного назначения.

Марки рессорно-пружинных сталей: 65Г, 60С2, 70СЗА, 50ХГА, 50ХФА, 60С2ХФА, 65С2ВА

60С2Н2А.