Специальные стали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

вания стали 38Х2МЮА с 560 до 620 °С повышает ее износостойкость, хотя поверхностная твердость при этом понижается. Понижение поверхностной твердости при повышении температуры азотирования связано с уменьшением содержания азота в е-фазе из-за усиления его диффузии с поверхности в глубь изделия.
...
Для некоторых азотируемых изделий чрезмерно высокая поверхностная твердость является нежелательной из-за охрупчивания поверхностного слоя, затруднения операции шлифования и др. В этом случае используют стали с
...
Рис. 103. Изменение твердости НУб и относительной износостойкости е по глубине азотированного слоя (азотирование при 540 °С, 33 ч) (Г. Ф. Косолапое, Н. Н. Сидорин, С. А. Герасимов):
...
пониженным содержанием алюминия или без алюминия, имеющие меньшую поверхностную твердость, но более плавное падение твердости по глубине диффузионного слоя (стали 38Х2ВФЮА, 40ХФА, 40Х, 20ХЗВА и др.).
...
Рнс. 102. Влияние легирующих элементов на глубину азотированного слоя (азотирование прн 550 С, 24
...
Подшипники являются ответственными деталями машин и механизмов. Они во многом определяют точность и производительность металлорежущих станков, надежность электродвигателей, экономичность, качество автомобилей, тракторов, вагонов и т. д. Отечественная промышленность производит более 5 тысяч типоразмеров подшипников диаметром от 0,5 до 3,0 м, а по производству подшипников СССР занимает первое место в Европе.
...
Стали для подшипников по назначению составляют особую группу конструкционных сталей, но по составу и свойствам они близки к инструментальным сталям.
...
Рис. 104. Зависимость долговечности подшипников от степени загрязненности стали оксидами размером более 30 мкм (Л. О. Урус)
...
ролика. Необходимая статическая грузоподъемность — а она должна быть весьма значительна, поскольку давления в области контакта при работе подшипника доходят до 2000—4000 МПа, достигается применением в качестве материала для подшипников заэвтектоидных легированных хромом сталей, обработанных на высокую твердость.
...
2. Высокое сопротивление контактной усталости. Эта характеристика чрезвычайно сильно зависит от наличия металлургических дефектов различного рода, особенно сульфидных и оксидных включений, а также водорода, поскольку подшипниковые стали флокеночувствительны. На рис. 104 приведена зависимость долговечности подшипников от количества оксидов в одном и том же сечении, а на рис. 105 — зависимость контактной выносливости от содержания водорода в подшипниковых сталях.
...
При производстве подшипниковых сталей применению рафинирующих переплавов уделяется особое внимание. Рафинирующие переплавы позволяют значительно снизить загрязненность стали неметаллическими включениями, что, естественно, удорожает сталь. Если принять за 100 % содержание включений в стали ШХ15 открытой выплавки, то для стали, обработанной синтетическим шлаком (ШХ15Ш), оно составляет 45%, для той же стали вакуумно-дуговой выплавки (ШХ15ВД) 35 %,
...
Не менее вредным фактором, с точки зрения контактной усталости, является карбидная неоднородность (карбидная сетка, строчечные включения карбидов и т. п.).
...
3. Износостойкость, в том числе абразивная, достигается введением сталь —1,0% С и 1,5% Сг. Влияние хрома на износостойкость определяется тем, что он увеличивает количество карбидной фазы и меняет качественно ее состав, позволяя получать твердые специальные карбиды.
...
4. Высокое сопротивление малым пластическим деформациям. Это требование наиболее актуально для подшипников точных приборов.
...
5. Размерная стабильность. В зависимости от размеров и класса точности подшипников изменения размеров при эксплуатации не должны превышать 10-4—10-5 мм/мм. Размерная стабильность зависит от содержания остаточного аустенита в стали. При увеличении количества остаточного аустенита размерная стабильность ухудшается, так как остаточный аустенит является нестабильной структурной составляющей и при высоких нагрузках может превра-
...
При производстве подшипниковых сталей применению рафинирующих переплавов уделяется особое внимание. Рафинирующие переплавы позволяют значительно снизить загрязненность стали неметаллическими включениями, что, естественно, удорожает сталь. Если принять за 100 % содержание включений в стали ШХ15 открытой выплавки, то для стали, обработанной синтетическим шлаком (ШХ15Ш), оно составляет 45%, для той же стали вакуумно-дуговой выплавки (ШХ15ВД) 35
...
собность подшипника, достаточной контактной выносливостью в рабочем интервале температур, высоким сопротивлением ползучести и релаксации напряжений при воздействии динамических нагрузок и температуры, определенными, заданными значениями некоторых физических свойств, например термического коэффициента расширения (во избежание потери натяга в паре с сопряженным металлом), высоким сопротивлением контактной ползучести (длительная горячая твердость).
...
Рис. 107. Зависимость твердости стали 8Х4В9Ф2Ш от температуры отпуска (Л. Я. Коитер, А. И. Калугина, Р. А. Бирюкова). Температура аустеннтизацин: 1
...
На рис. 106 приведены кривые горячей твердости основных подшипниковых сталей. Видно, что сталь ШХ15 уже при 150—200 °С уступает по этой характеристике сталям 8Х4В9Ф2Ш и 95X18Ш.
...
Высокая теплостойкость сталей 8Х4М4В2Ф1Ш и 8Х4В9Ф2Ш достигается при совместном легировании вольфрамом и молибденом. Их суммарное содержание должно удовлетворять соотношению W+2Mo= (7—10) %. Меньшее содержание не позволяет получить достаточную теплостойкость и структурную стабильность.
...
Содержание хрома в теплостойких подшипниковых сталях обычно составляет 4,0—5,0%. Содержание ванадия ограничивается 1,0—1,7%, поскольку ванадий ухудшает шлифуемость стали. Из-за необходимости уменьшения карбидной неоднородности содержание углерода ограничивается 0,8%.
...
Рис. 106. Влияние иагрева на горячую твердость (диаметр отпечатка) подшипниковых сталей (Л. Я. Коитер):
...
Таблица 19. Режимы термической обработки некоторых сталей для теплостойких и коррозиоиностойких подшипииков
...
Разработанные сравнительно недавно (в начале 60-х годов), мартенситно-стареющие стали получили в настоящее время достаточно широкое распространение вследствие удачного сочетания высоких прочностных и пластических свойств, хорошей тепло- и хладостойкости, достаточного сопротивления хрупкому разрушению, размерной стабильности при термической обработке.
...
В настоящее время разработан весьма широкий ряд мартенситно-стареющих сталей не только на основе системы Ре—N1, но и на основе тройных систем (Ре—N1—Со, Ре—№—Сг, ре—Сг—Со), дополнительно легированных Мо, <Зо, Л,
...
Структура мартенситно-стареющих сталей после закалки представляет собой так называемый массивный или реечный мартенсит (рис. 108), имеющий высокую плотность дефектов кристаллической решетки (см. гл. VIII, п. 5). Электронно-микроскопические исследования тонкой структуры такого мартенсита показали, что основная масса кристаллов имеет неправильную форму. Наиболее крупные кристаллы имеют среднюю полосу—мидриб,
...
Мартенситно-стареющие стали можно разделить на стали общего и специального назначения (нержавеющие стали). Как правило, мартенситно-стареющие стали, являются высокопрочными и характеризуются высоким значением параметра Ки
...
Л18К9М5Т (ЭП637) "Н18К12М5Т2 (ЭП809) И16К4М5Т2Ю (ЗИ89) Н17К12М5Т (ЭП845) ІНІ8КІ4М5Т (ЭИ122) Х12Н8К5МЗТ (ЗИ90) Х12Н2К16М4 (ЭИ124) -08Х15Н5Д2Т** (ЭП410) Х11Н10М2Т (ЭП678)
...
Рис. 110. Схема классификации мартенситно-стареющих сталей (обобщение литературных данных)
...
Рнс. 111. Влияние содержания легирующих элементов на предел текучести 0О,2 при старении сплавов на основе Fe—18% Ni (M. Д. Перкас, В. К. Кардонскнй)
...
ных фаз Ni3Ti, NiAl и т. п. Однако титан и алюминий резко понижают пластичность, вязкость и сопротивление хрупкому разрушению, поэтому суммарное количество Ti и AI обычно не превышает 1 %.
...
В отличие от Ti и AI молибден не оказывает столь сильного охрупчивающего воздействия и поэтому он присутствует в составе практически всех мартенситно-стареющих сталей. При содержании свыше 3 % Мо старение приводит к образованию частиц фаз №зМо, (Fe, Ni)2Mo, (Fe, Со)2Мо. Дисперсность, морфология и прочность частиц этих фаз, особенно последней, являются наиболее оптимальными с точки зрения обеспечения благоприятного комплекса механических свойств.
...
диусов растворенного элемента и растворителя (I этап согласно схеме на рис. 112). Прирост прочности в результате мартеиситного у-^-а-пре-вращения (II этап) связан для пластинчатого мартенсита со сдвиговой пластической деформацией при бездиффузнонной перестройке решетки. Суммарный прирост предела текучести в случае примерно 30 %-ного легирования составляет До"о,2
...
Холодная пластическая деформация может быть одним из факторов дополнительного повышения прочности мартенситно-стареющих сталей, если речь идет о таких изделиях, как проволока, лента, холоднокатаный лист (III этап). Интенсивность деформационного упрочнения мартенситно-стареющих сталей на Ре—№ основе невелика, большее дефор. мациониое упрочнение имеют стали на Ре—Сг—№ основе.
...
Относительно небольшую склонность мартенситно-стареющих сталей к наклепу связывают с высокой подвижностью имеющихся и генерированных при деформации дислокаций. Тем не менее, пластической дефор-
...
Наиболее заметным является эффект упрочнения благодаря старению легированного мартенсита замещения прн нагреве предварительно закаленного (или закаленного и деформированного) сплава на 400— 650 °С вследствие развития процессов распада пересыщенного твердого раствора н образования высокодисперсных равномерно распределенных частиц ннтерметаллидных фаз, когерентно связанных с матрицей. Подчеркнем, что в рассматриваемых сталях распад твердого раствора протекает в матрице, имеющей высокую плотность дислокаций. Это облегчает условия гетерогенного зарождения упрочняющих фаз, способствует распаду пересыщенного твердого раствора.
...
Применение после закалкн пластической деформации способствует повышению прочностных свойств мартенснтно-стареющнх сталей после старения, пластические свойства при этом снижаются незначительно. На •рис. 113 показано влияние пластической деформации волочением иа изменение механических свойств мартенситно-стареющей стали на Ре-^ Сг—№ основе в закаленном и состаренном (500 X.,
...
диусов растворенного элемента и растворителя (I этап согласно схеме на рис. 112). Прирост прочности в результате мартеиситного у-^-а-пре-вращения (II этап) связан для пластинчатого мартенсита со сдвиговой пластической деформацией при бездиффузнонной перестройке решетки. Суммарный прирост предела текучести в случае примерно 30 %-ного легирования составляет До"о
...
тельно описывается моделью, согласно которой при малой длине свободного пробега прохождение дислокации между частицами связано с образованием дислокационных петель вокруг частиц. Таким образом, высокая прочность мартенситно-стареющих сталей обусловлена не только дисперсностью и равномерным распределением частиц второй фазы, но и их собственной высокой прочностью.
...
Для мартенситно-стареющих сталей характерна стадийная кинетика процессов старения. В качестве примера рассмотрим изменение временного сопротивления и пластичности стали Н18К8М5Т при 500 "С (рис. 114). На I стадии, когда наблюдается интенсивное упрочнение, происходит миграция атомов легирующих добавок с образованием атмосфер и одновременным расщеплением дислокаций. Процессы роста двумерных зародышей новой фазы в третьем измерении соответствуют переходу ко II стадии. Здесь происходит дальнейшее, но уже не столь интенсивное увеличение прочностных характеристик. Когда растущие частицы достигают некоторого критического размера, нарушается их когерентная связь с матрицей, начинается коагуляция, уменьшается плотность дислокаций. Все это приводит к разупрочнению (III стадии).
...
Важнейшим преимуществом мартенситно-стареющих сталей перед другими высокопрочными материалами является необычно высокое сопротивление хрупкому разрушению. Так, если значение параметра Кю
...
Следует отметить, что мартенситно-стареющие стали в состоянии высокой прочности по уровню ударной вязкости (KCU)
...
Важным достоинством мартенситно-стареющих сталей является их высокая технологичность. По ряду технологических свойств мартенситно-стареющие стали превосходят стали других классов соответствующего уровня прочности. Для них характерны: высокая технологическая пластичность; отсутствие трещинообразовання при охлаждении; возможность сведения упрочняющей обработки к операциям закалки и старения; малая изменяемость геометрических размеров в процессе окончательной термической обработки — старения; хорошая свариваемость и возможность получения равнопрочности сварного шва и основного изделия при проведении последующего старения.
...
Вместе с тем мартеиснтно-стареющие стали не свободны от ряда недостатков: склонность к ликвацнониой неоднородности, особенно по
...
тельно описывается моделью, согласно которой при малой длине свободного пробега прохождение дислокации между частицами связано с образованием дислокационных петель вокруг частиц. Таким образом, высокая прочность мартенситно-стареющих сталей обусловлена не только дисперсностью и равномерным распределением частиц второй фазы, но и их собственной высокой прочностью.
...
титану; «тепловая хрупкость» (выделение по границам зерна карбо* нитридных или интерметаллидных фаз), сравнительно высокие значения пределов текучести в закаленном состоянии.
...
Предварительная обработка мартенситно-стареющих сталей должна уменьшить ликвацию и выделение частиц второй фазы. Это достигается гомогенизацией при 1200—1260°С (для сплавов, не содержащих меди).
...
Операцией термической обработки, обеспечивающей реализацию II этапа упрочнения .(см. рис. 126), является закалка. Качество закалки определяется наличием или отсутствием заметных количеств остаточного аустенита; степенью пересыщения твердого раствора легирующими элементами, отчего зависит эффективность последующего старения;
...
Рис. 115. Влияние температуры аустеиитиза-ции <а иа изменение предела упругости а0,03 закаленной от 800 (/), 900 (2), 1200 "С (3) и дефррмироваииой иа 60 % мартеиситио-старе-ющей стали Н16К4М5Т2Ю после старения в течение 1 ч (С. В. Грачев, Л. А. Мальцева)
...
дисперсностью структуры, т. е. полнотой процессов фазовой и структурной перекристаллизации; наличием или отсутствием в закаленном материале охрупчивающих фаз и б-феррнта.
...
Первое условие реализуется легированием с учетом влияния элементов на положение точки Мк.
...
Рис. 116. Выделение карбонитридов в стали Н16К4М5Т2Ю при выдержке в аустеиитном состоянии, Х500. Нагрев 1200 °С, охлаждение: 700 °С, выдержка 3 ч
...
титану; «тепловая хрупкость» (выделение по границам зерна карбо* нитридных или интерметаллидных фаз), сравнительно высокие значения пределов текучести в закаленном состоянии.
...
В отношении второго условия существует установившаяся точка зрения, согласно которой повышение температуры и увеличение времени выдержки при закалке способствует равномерному распределению легирующих элементов, что увеличивает эффект упрочнения при старении. Для достижения максимального прироста прочности обычно рекомендуется температура закалки на 100—200°С выше температуры Аз.
...
Считается, что перекристаллизация (измельчение зерна аустенита) в мартенситно-стареющих сталях происходит вследствие рекристаллизации фазоиаклепаииого аустенита. Измельчение зерна может происходить путем зарождения новых зерен по механизму «на месте» (стали с AI, Со, Си), или
...
До недавнего времени отмечалась важная роль размера зерна аустенита, а, следовательно, температуры аустеиитизации, иа формирование комплекса свойств мартенситно-стареющих сталей.
...
Влияние размера аустенитного зерна на пластичность и ударную вязкость состаренной стали проявляется с определенной величины исходного зерна. Это обусловлено изменением мест зарождения трещин — от зарождения иа частицах карбоиитридов и оксисульфидов к зарождению на границах мартенситных пластин и аустеиитных зерен. С понижением температуры аустенитизацни повышаются прочиостиые свойства мартенситно-стареющей стали после старения, особенно если после закалки следует холодная пластическая деформация (рис. 115).
...
Отметим, что вышеперечисленные условия выдвигаются для случая, когда после закалки следует упрочняющая обработка — старение. Если закалку проводят в качестве смягчающей обработки перед после-, дующей пластической деформацией, то эффективным оказывается применение закалки нз двухфазной а+у-области с целью получения в структуре стабилизированного аустенита, повышающего пластичность и ударную вязкость стали.
...
Большое внимание уделяется методам борьбы с «тепловым» охруп-чиванием, причина которого заключается в появлении по границам аустенитного зерна при выдержке в аустеиитиой области или замедленном охлаждении выделений карбоиитридов Ti (С, N) (рис. 116), Мо (С, N), интерметаллидов Fe2Mo, сульфидов типа TiS2, нитридов À1N, х-фазы или других фаз в зависимости от состава стали и температурно-времен-ных параметров обработки. Основные пути устранения зериограничного теплового охрупчивания, особенно распространенного при производстве крупных изделий, — применение многократных закалок, с нагревом до высоких температур, ускоренного охлаждения.
...
Область применения мартенситно-стареющих сталей определяется растущей потребностью ряда передовых областей техники в высокопрочных материалах. Однако сравнительно высокая стоимость (примерно в 5 раз выше стоимости легированных высокопрочных сталей) и дефицитность ряда основных легирующих элементов ограничивают применение сталей этого класса теми отраслями, где они являются крайне необходимыми, а иногда и незаменимыми.
...
водит к обеднению аустенита легирующими элементами и, соответственно, к повышению точки ДО_К.
...
Высокая хладостойкость позволяет применять мартенситно-стареющие стали для изготовления криогенных систем, деталей авиационной техники (в том числе шасси), гидрокрыльев и т. п. Хорошее сопротивление хрупкому разрушению и весьма высокая прочность сварных конструкций
...
зовать мартенситно-стареющие стали, особенно коррозион» ностойкие, для производства корпусов батискафов, химических сосудов, аппаратов и т. п.
...
Мартенситно-стареющие стали обладают высокой размерной стабильностью при термической обработке, т. е. практически не испытывают коробления. Поэтому из них можно изготавливать особо сложные и точные детали, (например, элементы пресс-форм для литья).
...
Совершенствование мартенситно-стареющих сталей ведется в трех основных направлениях: оптимизацией легирования, применением перспективных схем
...
В последние годы разработаны сверхвысокопрочные стали, отличительной особенностью которых является легирование 15—20 % Со и 6—15 % Мо при 8—25 % №. Это позволяет получить изделия со значением временного сопротивления около 3500 МПа.
...
Холодная пластическая деформация таких сталей в сочетании с последующим старением увеличивает значение сгв до 4000 МПа. Разумеется, такая высокая прочность сочетается с пониженными пластическими свойствами (ф=» = 3—20 %).
...
Повысить пластичность и вязкость мартенситно-стареющих сталей разных систем легирования возможно путем качественной выплавки (исп.ользование двойных вакуумно-дуговых и вакуумно-индукционных переплавов и т. п.), Весьма полезным считается также микролегирование редкоземельными металлами и кальцием, поскольку при этом несколько ослабляется эффект зернограничного охрупчивания.
...
Совершенствование термической обработки ведется в направлении использования ступенчатой и многократной закалок, а также двойного старения (например, по режи»-му 560 °С, 1 ч+400 °С, 2 ч),
...
В области применения термомеханической обработки перспективным представляется сочетание деформации стали в аустенитной области при температуре несколько выше точки Мп
...
В последние годы мартенситно-стареющие стали нашли применение в композиционных материалах. В частности распространен композит алюминиевый сплав (матрица) — мартенситно-стареющая сталь (арматура).
...
Перспективно использование мартенситно-стареющих сталей в порошковой металлургии. Детали, изготовленные спеканием из Fe—Сг—Ni стали и карбида типа TiC, имеют твердость HRC 67, достаточную пластичность и вязкость и могут быть использованы, например, в условиях высокотемпературного контактного воздействия.
...
Пружинные стали предназначены для изготовления пружин, упругих элементов, пружинящих деталей приборов и тлеханизмов, а также рессор различного типа.
...
пружинные стали делят на стали, упрочняемые путем пластической деформации и последующего стабилизирующего отпуска (старения)
...
Требования к свойствам пружинных сталей определяются условиями работы пружин и механизмов, которые могу* быть исключительно разнообразны.
...
Наиболее общим требованием ко всем пружинным сталям является обеспечение высокого сопротивления малым пластическим деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости (сопротивление релаксации напряжений).
...
Предел упругости пружинных сталей определяют при некотором допуске на остаточную деформацию (условный предел упругости), равном обычно 0,03—0,005 %.
...
Высокая релаксационная стойкость пружинных сталей (сопротивление релаксации напряжений) обеспечивает точность и надежность) работы пружин и упругих элементов, постоянство во времени эксплуатационных свойств (например, крутящего момента, силовых параметров и т. п.).
...
В начальный момент времени вся деформация является упругой (прн нагруже-нии в упругой области) и ео=еу.
...
Причиной релаксации напряжений являются дислокационно-сдвиговые процессы, а также различного рода структурные превращения, которые могут идти под нагрузкой в случае недостаточной структурной стабильности сплава. Поэтому увеличение сопротивления сдвигообразованню (повышение предела упругости) и структурной стабильности сплава повышает его релаксационную стойкость.
...
Химический состав и свойства пружинных сталей общего назначения регламентируются в ГОСТе 14959—79. В табл. 23 представлены некоторые сведения об этих сталях.
...
иин проволоки со структурой сорбита происходит деформация как пластинок феррита, так и цементита. Известно, что получение высокой прочности сплавов с гетерогенной структурой объясняется уменьшением областей свободного перемещения дислокаций. Для патентированной высокоуглеродистой стали показано (В. Н. Гриднев, Ю. Я. Мешков), что временное сопротивление можно выразить зависимостью, аналогичной уравнению Холла—Петча:
...
Из патентированной холоднотянутой проволоки путем прокатки получают плющеную ленту, которая также широко используется для производства пружин и упругих элементов.
...
На рис. 119 приведены свойства плющеной ленты при разном содержании углерода в зависимости от температуры отпуска (деформационного старения).
...
При старении . в интервале 150—200 °С повышаются как временное сопротивление, так и особенно предел упругости (Сп.оз) х0"
...
Рис. 118. Прочность о"в холоднотянутой патентированной проволоки в завнсииости от межпластиночиого расстояния Д (В. Н. Грид« нев, Ю. Я- Мешков)
...
правило, холоднодеформированные проволока и лента имеют пониженный предел упругости, что обусловлено высокими остаточными напряжениями и наличием подвижных дислокаций. При старении происходит блокирование дислокаций сегрегациями примесных атомов, ограничение их подвижности, что приводит к повышению сопротивления начала пластической деформации. Падение пластичности (число перегибов) в области 400°С обусловлено протеканием полигонизации в а-фазе. Необходимо отметить, что для оценки пластических свойств проволоки и ленты часто используют различные технологические характеристики пластичности: число перегибов, число скручиваний до разрушения, которые для подобных материалов в ряде случаев более надежны, чем относительное удлинение или относительное сужение.
...
иин проволоки со структурой сорбита происходит деформация как пластинок феррита, так и цементита. Известно, что получение высокой прочности сплавов с гетерогенной структурой объясняется уменьшением областей свободного перемещения дислокаций. Для патентированной высокоуглеродистой стали показано (В. Н. Гриднев, Ю. Я. Мешков), что временное сопротивление можно выразить зависимостью, аналогичной уравнению Холла—Петча:
...
На практике температуры отпуска холоднодеформиро-ванной проволоки и ленты обычно отвечают температурам, при которых достигается максимальный предел упругости, т. е. для углеродистой стали 150—200 °С, а для сталей с кремнием 200—300 °С.
...
Рис. 119. Изменение механических свойств (<гв , о"0 03^с числа перегибов п)
...
Обычно патентированную проволоку и ленту изготовляют из углеродистых или низколегированных сталей (60С2, 65Г, 70С2ХА). Легирование патентированной стали ограничено, так как большинство легирующих элементов повышают устойчивость аустенита в перлитной области, что нежелательно для операции патентирования. Кремний повышает предел упругости патентированной холоднодеформированной проволоки и ленты, повышает ее теплостойкость и релаксационную стойкость.
...
При отпуске холоднодеформированных сталей изменяется и релаксационная стойкость, причем максимум релаксационной стойкости может достигаться при более высоких температурах отпуска, чем максимум предела упругости. Повышение релаксационной стойкости при отпуске объясняется повышением предела упругости и увеличением стабильности структуры стали.
...
Обработку пружинной проволоки и ленты путем закал' ки на мартенсит с последующим отпуском проводят на углеродистых и легированных сталях. Термическую обработку проволоки и особенно ленты часто проводят на закалоч-
...
Рис. 119. Изменение механических свойств (<г_в , о"₀ ₀₃^с числа перегибов
...
В тонких сечениях пружинная проволока и лента из углеродистых сталей имеет сквозную прокаливаемость, поэтому легирование пружинных сталей осуществляется в основном для повышения предела упругости и сопротивления релаксации напряжений. При этом следует иметь в виду, что углеродистая сталь может иметь высокий предел упругости, но, с одной стороны, он достигается при таких
...
Рис. 120. Изменение предела упругости о"0 оа закаленных пружинных сталей при отпуске 300 (а) и 350 °С (б) (В. Я. Зубов)
...
температурах и выдержках при отпуске, когда еще недостаточна пластичность (вязкость) стали, а с другой стороны, предел упругости углеродистых сталей очень чувствителен к отпуску, в то время как легированные стали сохраняют высокий предел упругости в более широком интервале температур и выдержек отпуска (рис. 120).
...
При легировании пружинных сталей кремнием, молибденом, вольфрамом растет их релаксационная стойкость при комнатной и повышенных температурах.
...
На рис. 121 показано влияние температуры отпуска закаленных сталей 70С2ХА и 70СЗХМВА на снятое при релаксации напряжение ор. С одной стороны, повышение температуры отпуска увеличивает сопротивление релаксации (уменьшает Ор)
...
Рис. 120. Изменение предела упругости о"₀ _оа закаленных пружинных сталей при отпуске 300 (а) и 350 °С (б) (В. Я. Зубов)
...
Легирование пружинной стали карбидообразующими элементами, задерживающими распад мартенсита при отпуске—молибденом и вольфрамом (сталь 70СЗХМВА), смещает максимум релаксационной стойкости в сторону более высоких температур отпуска (по сравнению со сталью 70С2ХА).
...
ре. На рис. 122 приведены кривые релаксации напряжений пружинной ленты из сталей УЮА, 70С2ХА и 70СЗХМВА при комнатной температуре в течение 15 лет. Заданное напряжение релаксирует в течение всего времени выдержки. Однако в более легированной стали
...
Рис. 121. Влияние температуры отпуска закаленных пружинных сталей 70C2XA (а) н 70C3XMBA (б) на снятое при релаксации напряжение о р. Начальное напряжение o"o=1060 МПа (С. В. Грачев):
...
Значительное влияние на свойства пружинной проволоки и ленты, а также готовых пружин, упрочняемых путем закалки на мартенсит и отпуска, оказывает предварительная обработка перед закалкой. Закаленная и отпущенная лента и проволока с предварительной обработкой на структуру тонкопластинчатого сорбита имеют более высокий комплекс механических свойств, по сравнению с обработкой на структуру зернистого цементита.
...
Рис. 122. Релаксация напряжений (начальное напряжение о-о=1600 МПа) в пружинных сталях при длительных выдержках при комнатной температуре (С. В. Грачев):
...
В целом пружинная проволока и лента и изделия из них, обработанные путем пластической деформации и отпуска (деформационного старения), обладают более высокими значениями вязкости (число перегибов или скручиваний) и сопротивление усталости. Проволока и лента, упрочняемые путем закалки на мартенсит и отпуска, имеют более высокие значения предела упругости и сопротивления релаксации, а также более высокие силовые характеристики пружин.
...
Легирование пружинных сталей общего назначения перлитного и мартеиситного классов ограничено необходимостью сохранения достаточной пластичности для проведения холодной прокатки ленты или волочения проволоки, а также некоторыми технологическими особенностями обработки проволоки и ленты на агрегатах непрерывного действия.
...
Рис. 122. Релаксация напряжений (начальное напряжение о-о=1600 МПа) в пружинных сталях при длительных выдержках при комнатной температуре (С. В. Грачев):
...
Пружинные стали общего назначения легируют элементами, повышающими предел упругости и сопротивление релаксации. В качестве легирующих .элементов используют до 2,5 % 51, до 1,0 % Мп, до 0,5,% Сг, Мо, или V. В ряде случаев для пружинных сталей применяют микролегирование (например, бором в количестве до 0,003 %),
...
Из методов упрочнения пружинных сталей общего назначения можно отметить термомеханическую обработку, особенно ВТМО, применение которой, в частности, эффективно при термообработке рессор.
...
Пружинные стали специального назначения кроме высоких значений предела упругости могут иметь еще и высокую коррозионную стойкость, теплостойкость (высокое сопротивление релаксации при повышенных температурах), не-магнитность и др. К таким сталям относятся высоколегированные мартенситные, мартенситно-стареющие и аустенит-ные стали. В табл. 24 приведен химический состав некоторых пружинных сталей специального назначения.
...
В качестве коррозионностойких пружинных сталей применяют мартенситные стали. Для получения высокой коррозионной стойкости стали легируют хромом в количестве более 12%.
...
Мартенситно-стареющие стали (см. гл. XVII) весьма перспективны как пружинные стали специального назначения. Мартенситно-стареющие стали на Не—N1 (Н18К9М5Т, Н18К8М4ТЮ, Н16К4М4Т2Ю) и Ре—Сг—№ (Х12Н10Д2Т5, Х12Н10Д2Т, Х18Н8К5М2ТЮ) основах применяют для изготовления пружинной проволоки и ленты. Почти все мартенситно-стареющие стали (за исключением сверхпрочных
...
Мартенситно-стареющие стали на Ре—№-основе используют благодаря их высокой релаксационной стойкости и высокому значению предела упругости для работы в условиях больших рабочих нагрузок при повышенных температурах. Стали на Ре—Сг—№-основе являются коррозионно-стойкими и имеют высокое сопротивление релаксации напряжений, при этом хромоникелевые нержавеющие мартенситно-стареющие стали можно применять для изготовле-
...
ния пружин, работающих при температурах до 400—450 °С. При рабочих температурах до 500—550 °С следует применять пружины из мартенситно-стареющих сталей на Ре—Сг—Со—Мо-основе.
...
Имеются данные, что в мартенситно-стареющих пружинных сталях на Ре—№- и Ре—Сг—№-основах содержание титана может быть повышено до 1,2—1,4 %, так как в тонких сечениях образование карбидной сетки по границам аустенитного зерна при закалке и связанное с этим охрупчивание сталей подавляется.
...
Мартенситно-стареющие стали превосходят многие пружинные стали и по величине упругого отношения о"о,оз/£, являющегося важной характеристикой пружинных сплавов.
...
Рис. 123. Упрочнение при волочении (а) и изменение объема (б) проволоки (С. В. Грачев, Л. А. Мальцева):
...
Высокая пластичность мартенситно-стареющих сталей в закаленном состоянии удобна для проведения холодной прокатки ленты и волочения проволоки. Мартенситно-стареющие проволока и лента могут выдерживать большие степени деформации без потери пластичности (рис. 123), причем коэффициент деформационного упрочнения мартенситно-стареющих сталей на Ре—№-основе близок по значению
...
Рис. 124. Изменение механических свойств 0"в,0"0 03 и числа перегибов л пружинной ленты из мартеи-ситностареющей стали Н18К8М5Т при старении (С. В. Грачев, Л. А. Мальцева). Степень деформации, %: / — 0; 2 —60; 3 — 75
...
к коэффициенту деформационного упрочнения (тангенс угла наклона) армко-железа (рис. 123,а). Одной из причин высокой пластичности мартенситно-стареющих сталей является практическое отсутствие образования микротрещин при деформации, о чем свидетельствует незначительное изменение объема мартенситно-стареющей проволоки при волочении по сравнению с патентированной проволокой (рис. 123,6). При старении мартенситно-стареющих сталей наблюдается резкое увеличение значения временного сопротивления и особенно предела упругости проволоки и ленты. При правильно выбранном режиме закалки и деформации пластичность пружинной леиты и проволоки в интервале температур, отвечающих максимуму ярочност-
...
Рис. 124. Изменение механических свойств 0"_в,0"₀ ₀₃ и числа перегибов л пружинной ленты из мартеи-ситностареющей стали Н18К8М5Т при старении (С. В. Грачев, Л. А. Мальцева). Степень деформации, %: / — 0; 2 —60; 3 — 75
...
ных свойств, остается на достаточном уровне (рис. 124). Релаксационная стойкость мартенситно-стареющих пружинных сталей в зависимости от температуры старения при невысоких температурах релаксации (до 400 °С) изменяется аналогично изменению предела упругости.
...
Предел упругости и релаксационная стойкость мартенситно-стареющих сталей существенно понижается при наличии в структуре остаточного аустенита. Поэтому мартенситно-стареющие стали на Ре—Сг—№-основе могут иметь более низкий предел упругости и сопротивление релаксации в области невысоких температур вследствие пониженной мартенситной точки и большого количества остаточного аустенита по сравнению с менее легированными сталями на Ре—№-основе.
...
К нержавеющим и теплостойким пружинным сталям относятся стали на аустенитной основе. Как правило, аус-тенитные пружинные стали — это стали, на железо-никелевой основе, содержащие до 0,2 % С. Наиболее широко для Пружин применяют обычные аустенитные хромоникелевые стали, например, 12Х18Н10Т, 17Х18Н9 (см. гл. XXII, п. 5).
...
Для получения высокого сопротивления начальным пластическим деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости аустенитные стали, предназначенные для изготовления пружин и упругих элементов, упрочняют путем холодной пластической деформации (прокатка ленты, волочение проволоки) и отпуска (деформационного старения). При пластической деформации в аустенитных сталях, в которых мартенситная точка Мл
...
Высокостабильные аустенитные стали, в которых мартенсит деформации не образуется ни при каких режимах деформации и старения, используют для изготовления кор-розионностойких немагнитных пружин и упругих элементов.
...
Для повышения теплостойкости, т. е. сопротивления релаксации при повышенных температурах аустенитные пружинные стали дополнительно легируют такими элементами
...
как молибден, вольфрам, титан. Предел упругости аустенитных пружинных сталей повышается при легировании кремнием в количестве до 2,0—2,5 %, более высокие содержания кремния могут понижать пластичность.
...
При старении холоднодеформированных аустенитных пружинных сталей наблюдается повышение предела упругости, обусловленное закреплением дислокаций и выделением избыточных карбидных или интерметаллидных фаз. На рис. 125 показано влияние часового отпуска на условный предел упругости (о0)оз) и сопротивление релаксации
...
Рис. 125. Изменение предела упругости 0"в е8 и релаксационной стойкости Ср/(Уо деформированных аустенитных сталей после отпуска в течение 1 ч (В. Р. Бараз):
...
др/оо плющеной ленты из аустенитных сталей 12Х18Н10Т, 06Х15Н20М2Т2 и 13Х18Н10ГЗС2М2. Сталь 12Х18Н10Т является деформационнометастабильной сталью н содержит в структуре кроме аустенита около 40 % мартенсита деформации, а две другие являются стабильными сталями, т. е. не содержат мартенсита деформации. В стали 06Х15Н20М2Т2 при отпуске из аустенита выделяется ин-терметаллидная фаза №3Т1, а в стали 13Х18Н10ГЗС2М2 — карбид хрома
...
Метастабильная сталь 12Х18Н10Т имеет после оптимального отпуска при 400 °С наиболее высокий предел упругости. Однако при дальнейшем повышении температуры отпуска предел упругости этой стали начинает интенсивно снижаться, в то время как стабильные аустеиитные стали при повышенных температурах отпуска 500—600 °С сохраняют более высокий предел упругости. Это обусловливает более высокое сопротивление релакса-
...
Рис. 125. Изменение предела упругости 0"_в _е8 и релаксационной стойкости Ср/(Уо деформированных аустенитных сталей после отпуска в течение 1 ч (В. Р. Бараз):
...

Сварка пластмасс ультразвуком
Основы сварочного дела
Газовая сварка и резка металлов
Специальные стали
Трансформаторы для электродуговой сварки
Механические свойства металлов
Сварочный аппарат своими руками

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Специальные стали