44.Легированные стали : высокопрочные легированные стали : принципы легирования , термообработка.

Высокопрчные стали- это стали с пределом прочности более 1500 МПа , которое достигается при закалке и низком отпуске средне и высокоуглеродистых сталей. Однако такое упрочнение упрочнение влечет снижение пластичности и вязкости , и эти стали применяют при отсутствии динамических нагрузок . высокопрочное состояние может быть получено несколькими способами :

1-легирование сталей с 0.4-0.5 % С элементами как Cr , V , Si , W . Эти элементы тормозят разупрочняющие процессы при нагреве до 200-300 градусов цельсия. При этом получают мелкое зерно , снижается порог хладноломкости.Пример- 30ХГСНА , 40ХГСН3ВА и др. После ТО на нижний бейнит приобретают прочность σ B = 1600-1800 МПа при δ= 15-20 % , KCU= 0.40 МДж/м2 .

2-Применение ТМО. Так стали 30ХГСА , 40ХН и др. после низкотемпературной ТМО имеют σ B = 2800 МПа. Механизм упрочнения – частичное выделение углерода из аустенита при деформации облегчает подвижность дислокаций в мартенсите , повышая пластичность.

3- Мартенситостареющие стали – упрочнение достигается совмещением 2 механизмов упрочнения : мартенситного превращения и старения мартенсита . Мартенситное превращение протекает по второму механизму и образуется реечный мартенсит. Основной легирующий элемент – никель – 17-25% , для более эффективного процесса старения мартенсита дополнительно легируют Ti , Al , Mo , Nb , Co. Примеры – 03Н18К9М5Т. Достоинства сталей – высокая технологичность , высокие прочность и вязкость , достигаются специальной термообработкой : закалка при 800-860 градусах цельсия на воздухе и старение при 400-450 градусах цельсия , при котором перераспределяются легирующие элементы и выделяются интерметаллидные фазы NiTi , Ni3(TiAl) когерентно матричной фазе. Сталь имеет свойства прочность σ B = 2000МПа,

δ= 12 % , KCU=0.50МДж/м2 , при -196 градусах цельсия σ B= 2400МПа , δ= 10% , KCU=0,30 МДж/м2 , сталь теплоустойчива при 450 градусах цельсия.

4-ПНП(ТРИП)(пластичность, наведенная превращением) стали – относятся к аустенитному классу (30Х9Н9М4Г2С2). После закалки с 1000-1100 градусов цельсия получают твердый раствор аустенита , Мн и Мд ниже 0 градусов цельсия , который деформирует при 450-600 градусах цельсия . При деформации происходит наклеп аустенита , выделяется углерод из твердого раствора с образованием дисперсных карбидов (дисперсное упрочнение ) . Благодаря этому аустенит объединяется легирующими элементами , и точка Мдсмещается в область положительных температур а точка Мностается ниже комнатной температуры . В результате сталь имеет высокую прочность σ B = 1800МПа при пластичности 30% . Высокая пластичность обусловлена различием температурных уровней мартенситного превращения.

Высокопрочные легированные стали.

 

Марка	Предел прочности при растяжении, σв МПа,	Относительное удлинение, δ %,	Ударная вязкость, КС,	Назначение
	не менее	не менее	МДж/м2
Комплексно-легированные  стали
30ХГСН2А   40ХГСН3ВА	1850/1650   2000/1850	13/9   11/12	0,55/0,62   0,45/0,5	Особо ответственные тяжелонагруженные детали (детали шасси и фюзеляжа в авиа­строении), работающие в условиях резко меняющихся нагрузок
Мартенситостареющие   стали
Н12К15М10   Н18К9М5Т	2500   2100	6   8	0,3   0,5	Особо ответствен­ные тяжелонагруженные детали

 

Маркировка легированных сталей. Марка легированной качественной ста­ли состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (X), никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алю­миний (Ю), ванадий (Ф), медь(Д), бор(Р), кобальт(К), ниобий (Б), цирко­ний (Ц). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирую­щего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1,5%. В конструкционных качественных легированных сталях две первые цифры марки показывают содержимое углерода в сотых долях процента. Кроме того, высококачественные легированные стал и име­ют в конце букву А, а особо высококачественные — Ш. Например, сталь марки ЗОХГСН2А: высококачественная легированная стальсодержит0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и никеля до 2%; сталь марки 95Х18Ш: особо высококачественная, выплавленная методом электрошла­кового переплава с вакуумированием, содержит0,9— 1,0% углерода; 17—19% хрома, 0,030% фосфора и 0,015% серы.Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улуч­шаемые и высокопрочные.