Низколегированные мартенситные стали

Высокопрочные стали при изготовлении сварных конструкций имеют трудности связанные с тем, что:

- для получения высокой прочности необходима закалка в жидких средах,

- стали содержат большое количество углерода,

- неизбежна деформация при закалке,

- ограниченная свариваемость в термоупрочненном состоянии.

В технологии машиностроения применяют три основные маршрута – последовательности операций при изготовлении сварных из высокопрочных сталей конструкций:

1. Сваривают элементы в отожженном состоянии, затем проводят упрочняющую термическую обработку.

2. Сваривают элементы в термоупрочненном состоянии, затем отпускаю для снятия напряжений.

3. Изготавливают по смешанной технологии: т.е. сваривают элементы подузлов в отожженном состоянии, после упрочняющей термической обработки сваривают стыковыми швами отдельные подузлы.

Разработан новый класс низколегированных мартенситных сталей, обладающих повышенными технологическими свойствами по сравнению с традиционными конструкционными сталями и повышенной прочностью s_0,2 = 800…1000 МПа.

Низколегированные мартенситныестали позволяют:

- совмещать процесс горячего деформирования с закалкой на воздухе,

- хорошо свариваются в термоупрочненном и отожженном состоянии всеми способами сварки,

- не требуют предварительного подогрева и ограничений по времени между сваркой и отпуском,

- не склонны к образованию холодных и горячих трещин.

Эти стали закаливаются при охлаждении на воздухе. Они не склонны к деформации при закалке и сварке, хорошо деформируются в закаленном состоянии, подвергаются поверхностному упрочнению всеми видами химико-термической обработки. Низколегированные мартенситныестали характеризуются глубокой прокаливаемостью, высокой ударной вязкостью, низкой температурой хрупкости.

Низколегированные мартенситныестали выпускают в виде листа, ленты, сортового проката, проволок, труб.

Важной особен­ностью этих сталей является от­сутствие превращения в области температуры, соответствующей образованию верхнего бейнита (рис. 1). Температура мартенситного превращения (М_н) поч­ти на 100°С выше М_н для среднеуглеродистых сталей (400°С для 07ХЗГНМ, 08Х2Г2Ф, 12Х2Г2НМФ и 300°С для 35XH3M).

Рис. 1. Диаграммы изотермического пре­вращения:

для НМС (—) и среднеуглеродистых сталей (--)

Структура низколегированных мартенситных сталейпредставляет собой пакетный мартенсит: тонкие ре­ечные кристаллы, разделенные малоугловыми границами и содержащие дислокации, плотность которых составляет 10^10-12 см^-2, в значительной мере определяют механические свойства закаленной стали. Высокая плот­ность дислокаций обеспечивает прочность s_0,2 выше 800 - 1000 МПа, а их подвижность - пластичность и вязкость. В структуре отсутствуют пер­лит и верхний бейнит, повышающие склонность к хрупкому разрушению.

Высокая температура мартенситного превращения (380 - 420°С) способствует релаксации напряжений в ходе охлаждения. Малый объемный эффект при g ® a превращении, обусловленный малым содержанием угле­рода, низкие тепловые напряжения, возникающие при медленном охлаж­дении на воздухе, обеспечивают бездеформационную закалку, устраняют опасность возникновения трещин. Склонность к деформации у низколегированных мартенситных сталей в 5 - 10 раз ниже, чем у сталей, содержащих 0,3 - 0,4 % углерода. Эти же факто­ры обусловливают хорошую свариваемость.

Особенности струк­турного состояния и фазового превращения гарантируют благоприятное сочетание высоких характеристик прочности, пластичности и вязкости и делают целесообразным применение низколегированных мартенситных сталей для изготовления термоупрочненной продукции на металлургических заводах или в металлургическом производстве машиностроительных заводов, а также для изготовления вы­сокопрочных сварных конструкций.

Химический состав низколегированных мартенситных сталей

Таблица 1.

Сталь	C, %	Cr, %	Mn, %	Ni, %	Mo, %	V,%
07Х3ГНМ	0,09	3,0	1,0	1,0	2,0	0,1
12Х2Г2НМФ	0,12	2,0	2,0	1,0	2,0	0,1
08Х2Г2Ф	0,08	2,0	2,0	-	-	0,2

Механические свойства низколегированных мартенситных сталей

Таблица 2.

Сталь	sв, МПа	s0,2, МПа	d, %	y, %	KCV, Дж/см^2
07Х3ГНМ
12Х2Г2НМФ
08Х2Г2Ф

Дата добавления: 2015-05-07