Мартенситно-стареющие высокопрочные стали

Стали с повышенной обрабатываемостью резанием

Обрабатываемость резание является одной из важных характеристик стали, поэтому в промышленности широко применяются так называемые автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности.
Наиболее часто применяют автоматные углеродистые стали А12, А20, А40Г, имеющие повышенное содержание серы (0,08-0,3 %), фосфора (£0,05 %) и марганца (0,7-1,0 %).
Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS, включение которой обеспечивают короткую ломкую стружку. Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, так же способствует образованию ломкой стружки и получения высокого качества поверхности. Несмотря на это эти стали имеют низкий предел выносливости.
Поэтому в настоящее время разрабатывается новый ряд сталей повышенной обрабатываемостью, легированных порознь или совместно Pb, Se, Te, Ca, включения которых играют роль смазки, препятствующий схватыванию инструмента с материалом обрабатываемой детали, что и облегчает образование и отделение стружки.
Стали содержащие 0,150 - 0,30 % Pb (АС12ХМ, АС30ХМ, АС38ХГМ и др.) позволяют повысить скорость резания 100-120 м/мин. на 20 -25 %. Для увеличение скорости резания свинец заменяют селеном (А45Е, А40ХЕ).
Применение нашли дешевые стали, повышенной обрабатываемости, содержащие кальций (АЦ45Х, АЦ40Г, АЦ490Г2, АЦ20ХН3 и др.) Они также дополнительно легируются свинцом или теллуром, а также селеном.
Присадки, повышающие обрабатываемость, понижают конструктивную прочность стали.

Высокая конструктивная прочность изделия достигается только тогда, когда оно изготовлено из материала, обладающего большой прочностью и высоким сопротивлением хрупкому разрушению. Эти требованиям в значительной степени отвечают безуглеродистые (£ 0,03 % С) мартенситно-стареющие стали (МС), упрочняемые закалкой и последующим старением.
МС стали представляют собой сплавы железа с никелем (8-20 %), а часто с кобальтом, для протекания процесса старения в мартенсите сплавы дополнительно легируют титаном, алюминием, молибденом и др. Высокая прочность МС сталей обязана образованию твердого раствора железа и легирующих элементов, мартенситному превращению, сопровождающемуся фазовым наклепом и главным образом старению мартенсита, когда происходит образование сегрегаций, метастабильных и стабильных фаз типа Fe₃Mo, Ni₃Mo, Ni₃Ti, NiAl (Fe,Co)₂Mo. Высокое сопротивление хрупкому разрушению объясняется пластичностью и вязкостью безуглеродистого мартенсита ("мартенсит замещения").
Сталь Н18К9М5Т закаливают на воздухе от 820 - 850⁰С, в результате которого получается безуглеродистый реечный мартенсит, имеющий наряду с низкой прочностью хорошие пластичность и вязкость.
Таблица 27

Механические свойства сталей Н18К9М5Т

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%	KCU, МДж/м^2
1100-1200	950-1000	18-20	70-80	2,0-2,5

Они хорошо обрабатываются давлением, резанием и хорошо свариваются. Старение при 480-520⁰С повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость
Таблица 28

Механические свойства сталей Н18К9М5Т

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%	KCU, МДж/м^2	НRC
1900-2100	1800-2000	8-12	40-60	0,4-0,6

Кроме стали Н18К9М5Т нашли применение менее легированные мартенситно-стареющие стали Н12К8М3Г2, Н10Х11М2Т (s_B=1400-1500МПа) Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ (s_B =1600-1800 МПа).
У МС сталей порог хладноломкости на 60-80⁰С ниже, чем у углеродистых высокопрочных сталей, а работа распространения трещин, вязкость разрушения КСТ значительно выше. Также они имеют высокий предел упругости (s_0,002 = 1500 МПа) и поэтому могут применятся для изготовления пружин.
При понижении температуры прочность возрастает, но при сохранении повышенной пластичности и вязкости. Они относятся к коррозионно-стойким (03Н10Х11М2Т). Они применяются в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике. Эти стали дорогостоящие.

Дата добавления: 2014-01-07