9. Високоміцні сталі з високою пластичністю (твір- сталі)

ТШР-сталями (від початкових літер - Тгапх/огтаїіои ІшІисесІ Ріахііхіґу) називають метастабільні високоміцні аустенітні сталі, які містять 8-14%Сг; 8-32%Мі; 0,5-2,5%Мп; 2-6%Мо, до 2%5і (наприклад, 30Х9Н8М4Г2С2 і 25Н25М4Г1). їх ще називають ПНП-сталямн (пластичність, наведена перетворенням). Особливістю сталей являється те, що після аустенізації при 980-1200°С температура початку мартенситиого перетворення (Мп) і температура початку утворення мартенситу деформації (Мд) знаходяться нижче 20°С, тобто такі сталі мають аустенітну структуру.

Підвищення механічних властивостей відбувається тоді, коли після аустенізації сталь піддають 80%-й деформації (прокатування, волочіння, гідроекструзія тощо) при 250-500°С (нижче температури рекристалізації). В процесі деформації аустеніт наклепується і збіднюється вуглецем, що призводить до підвищення ТОЧОК Ми І Мд. ГІри цьому точка Мд піднімається вище 20°С, і аустеніт стає метастабільним. Тому під час випробувань на розтягнення в ділянках аустеніту, де локалізується деформація, відбувається мартенситне

перетворення, що їх зміцнює, а деформація зосереджується в сусідніх (незміцнених) об'ємах аустеніту.

Механічні властивості цих сталей: а«=1500-1700 МПа, о„_: 1400-1550 МПа, 5=50-60%. Характерним для цих сталей являються високі значення в'язкості руйнування К-іс і границі витривалості 0_|.

При однаковій або близькій міцності ПНП-сталі більш пластині, а при однаковій пластичності мають більш високу границю іскучості (оод), ніж мартенситно-старіючі сталі або леговані високоміцні сталі.

Недоліками ПНП-сталей слід вважати, перш за все, високу вартість,, а також труднощі, зв'язані з технологією обробки: необхідність використовування потужного обладнання для деформації при порівняно низьких температурах, трудність зварювання, анізо- іропію властивостей деформованого металу. Ці сталі застосовують для виготовлення високонавантажених деталей, дроту, тросів, кріпильних деталей тощо.

10. Зносостійкі сталі

Для деяких деталей, які працюють на зношування в умовах абразивного тертя, високих тисків і ударів (траки гусениць тракторів, черпаки землечерпальних машин, хрестовини залізничних і трамвайних колій, щоки дробарок), застосовую і, високомарганцеву сталь аустенітного класу марки 110Г13Л. Вона містить 0,9-1,3%С і 11,5-14,5%Мп. Висока зносостійкість цієї сталі обумовлена здатністю аустеніту під час ударних навантажень піддаватись сильному наклепу (на поверхні сталі утворюється велика щільність дислокацій, дефектів упаковки) і утворенням є-мартснситу з ГПУ-решіткою. При цьому твердість поверхні підвищується до НВ=6000 МПа. При невеликих ударних навантаженнях в поєднанні з абразивним зношуванням (або в разі чистого абразивного зношування) мартенсите перетворення не протікає, і зносостійкість сталі 110Г13Л невисока. І (ю сталь практично неможливо обробляти різанням, тому деталі виробляють литими (літера "Л" в кінці марки) або кованими.

Структура такої сталі після лиття складається з аустеніту і надлишкових карбідів (Ре,Мп)}С, виділених уздовж меж зерен, що знижує міцність і в'язкість сталі. В зв'язку з цим литі вироби загар-

товують з нагріванням до 1100°С і охолодженням у воді. Нагрівання призводить до розчину карбідів, і сталь після загартування мас більш стійку аустенітну структуру. Вона має такі механічні власті! вості: о«=800-1000 МПа, а_п.₂=250-300 МПа, 5=35-45%; у=40-50%; НВ= 1800-2200 МПа.

Високу стійкість проти зношування має лита сталь 60Х5Г10Д, яка під час циклічного контактно-ударного навантаження зазнає мартенситне перетворення.

Для виготовлення лопатей гідротурбін та гідронасосів, судових гребних гвинтів та інших деталей, працюючих в умовах зношування при кавітаційній ерозії, вибирають сталі з нестабільним аустенітом (30Х10Г10, 0Х14Г12 і 0Х14Г12М), в яких під час експлуатації відбувається часткове мартенсите (у—>є - мартенсит) перетворення. В процесі роботи таких виробів деформація і руйнування поверхневих шарів приводять до того, що на поверхні під впливом гідравлічних ударів утворюється новий шар мартенситу і високою міцністю. Багатократне повторення цього процесу пояснює високу зносостійкість сталей з метастабільним аустенітом.