7. 5. Улучшаемые легированные стали

Улучшаемыми называют такие стали, которые используются после закалки с высоким отпуском (улучшения). Эти стали содержат 0,3 …0,5% углерода и 1…6% легирующих элементов.

Стали закаливают с 820…880^оС в масле, высокий отпуск производят при 500…650 С. Структура стали – сорбит.

Данные стали применяют для изготовления валов, шатунов, штоков и других деталей, подверженных воздействию циклических или ударных нагрузок.

Хромокремниймарганцевые стали 30ХГСА, 35ХГСА, называемые хромансилами,содержат по 1% хрома, марганца и кремния, характеризуются хорошими механическими и технологическими свойствами. Недостатки: чувствительность к концентрации напряжений и коррозии под напряжением. Эти стали широко применяют в автомобилестроении и авиации для изготовления силовых сварных крнструкций.

Лучшими свойствами обладают хромоникелевые мартенситные стали, легированные молибденом (вольфрамом) и ванадием, например стали 38ХН3МА, 38ХН3ВА.

7.6. Высокопрочные стали.

Высокопрочными называют стали, имеющие предел прочности более 1500 МПа, достаточный запас пластичности и вязкости.

К высокопрочным сталям относятся:

А) среднеуглеродистые комплексно-легированные;

Б) мартенситно-стареющие стали;

В) метастабильные аустенитные стали.

А) среднеуглеродистые комплексно-легированные стали, используемые после закалки с низким отпуском или после термомеханической обработки (30ХГСН2А, 40ХН2МА, 38ХН3МА);

Наибольшее применение, особенно в авиастроении, находит сталь 30ХГСН2А. Из нее изготавливают силовые сварные элементы конструкции. Сталь применяется как в низкоотпущенном состоянии, так и после изотермической закалки.

Термомеханическая обработка, совмещающая пластическую деформацию аустенита и закалку обеспечивает этим сталям очень высокую прочность (σ_Вдо 2000…28000 МПа на небольших образцах).

Б) мартенситно-стареющие стали

03Н18К9М5Т (угл. менее 0,03%, кобальт, молибден, титан);

04Х11Н9М2Д2ТЮ (… меди 2, алюминий).

Эти стали имеют σ_В= 2000 МПа, обладают малой чувствительностью к надрезам, высоким сопротивлением хрупкому разрушению, низким порогом хладноломкости, высокой прокаливаемостью, хорошей свариваемостью, деформируемостью в закаленном состоянии, малым короблением в процессе термической обработки.

Термообработка мелких деталей состоит из закалки с температуры 820 С с последующим старением при 500 С. Главное упрочнение происходит в процессе старения при температурах 450…550 за счет выделения из мартенситной матрицы когерентно с ней связанных мелкодисперстных фаз соединений других металлов.

Детали большой толщины подвергаются сложной термической обработке, включающей первую закалку с 1200С, последующую трехкратную закалку с 940 и старение при 520…540.

Мартенсито-стареющие стали обладают высокой конструктивной прочностью в интервале температур от криогенных до 500С. Используются для корпусов ракетных двигателей, стволов артиллерийского и стрелкового оружия, катапульт самолетов, шасси, корпусов подводных лодок, высоконагруженных дисков турбин.

В) Метастабильные аустенитные высокопрочные стали повышенной пластичности получили название трип-сталей. В сталях этого класса, например 30Х9Н8М4Г2С2, после закалки с 1000…1100 С формируется устойчивая аустенитная структура , так как точка начала мартенситного превращения лежит в области отрицательных температур. В процессе последующей пластической деформации (степень обжатия 50…80%) , проводимой при температуре 450 … 600 С , происходит наклеп аустенита , а также его обеднение углеродом и легирующими элементами за счет выделения карбида. Вследствие этого повышается температура начала мартенситного превращения ( больше +20 С) и аустенит становится метастабильным.

Стали приобретают высокую прочность (σ_Вдо 2000 МПа) приδ=20 %. Из этих сталей изготавливают в основном проволоку, канаты и тросы.