Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 4

Чувствительмееть ебразпев стаям ООН1$К9М5Т к певерхпестией усталестмей трещмме [Зб) Оценивая возможность использования стали в виде крупных поковок, прутков и листов толщиной более 25 мм, установили ее склонность к тепловому охрупчиванию при замедленном охлаждении от 1150-1200 С или при ступенчатом охлаждении в интервале 900-700 С, связанную с рвзнозернистостью, но главным образом с образованием зернограничных выделений карбидов н кврбонитридов титана.

Для устранения явления теплового охрупчивания предложен режим термической обработки, включаю- о щий закалку от 1150-1200 С с охлаждением в воде (для растворения пограничных выделений) н последующую трехкратную закалку прн 900 — 1000 С (для измельчения зерна) (табл. 1.17). Тайпа~а 1. 17. Влияние режима терммческей ебрабетки крупных пекевек из стали Н18КУМ5Т на ее евействв )35) Применительно к стали Н18К9М5Т были опробованы различные комбинярованные способы термической обработки, в том числе и термоциклирование, для получения двухфазной (а+ 4-структуры. Путем стабилизации 18-30 % аустенита (особенно если аусмнит получен в результате применения термоциклической обработки) могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и вязкость разрушения, сопротивление ударно-циклическому нагружению при незначительном снижении прочности стаяв (табл.

1.18), 2! Значительно влияет на свойства стали Н13К9М5Т н режим старения. Длительное (до 40-50 ч) старение при 425-450 С обеспечивает более высокие прочностные свойства стали, чем старение при 480-500 С при практически одинаковых показателях пластичности. С помо- Уайнща 1. И Вязкесть разруиеиия етали Н1$КУМБТ е различным евларжаиием плана 1171 щью комбинированного старения (500 С, 3 ч+ + 425 С), сократив время выдержки вдвое, можно получить ту же прочность стали, что и при длительном низкотемпературном старении. Отличительной особенностью стали Н18К9М5Т является то, что пластичность, вязкость разрушения, работа разрушения при ударном изгибе образцов с трещиной изменяются при возрастании упрочнения практически независимо от режима старения.

Проведена оценка работоспособности стали в различных условиях эксплуатации. Параметры, характеризующие конструктивную прочность стали Н18К9М5Т, свидетельствуют о высоком сопротивлении развитию трещины. После полного цикла упрочняющей обработки отношение временного сопротивления образцов с надрезом к временному сопротивлению гладких образцов а,/сг,=1,4...1,6, т. е. существенно больше 1; ударная вязкость образцов с заранее нанесенной трещиной также весьма высока (0,15 — 0,25 МДж/м ).

Вязкость разрушения К~„хотя и снижается по мере роста предела текучести (табл. 1.19)„однако во всех случаях превышает уровень, достигаемый в углеродсодержащих легированных сталях эквивалентной прочности. Меньшая чувствительность стали Н18К9М5Т к надрезу проявляется и в условиях устапостного нагружения. По сопротивлению усталости сталь соответствует углеродсодеРжащим констРУкционным сталлм Равной пРоч-, МПа ности (рис. 1.6), а при ударно-усталостном нагружении ее стойкость в 2-4 раза выше 1171.

Как и многим другим мартенситно-стареющим 1100 сталям, стали Н13К9М5Т свойственно высокое сопротивление развитию мапой пластической деформации. Для достижения максимального предела упругости (аа ааз =1275 ... 1370 МПа) рекомендуют 650 старение при 450 С, 4 ч 120].

Ступенчатое старение по режиму 430 С, 30 мин + 425 С, 8 ч еще больше повышает предел упругости (аааез до 1575 МПа). 500 10а 105 1оа У циклы Рис. 1,6. Кривая устапости образ- цов из стали Н1$К9М5Т 1171 23 При определенных режимах термической обработки благодаря стабилизации некоторого количества аустенита наряду с высок~~~ упругими характеристиками сталь Н18К9М5Т обладает также и элинварными свойствами, т.

е, малым изменением модуля упругости в климатическом интервале температур (табл. 1.20). Оптимальное сочетание элинварных и механических свойств получаю на стали Н21К9М5Т с повышенным содержанием никеля (после закалки от 850 — 900 С и старения при 575 С, 3 ч ТКЧ составил — 30 10 С, а ае,еез = 1100...1150 МПа).

Таблица!.20. Физике-механические евейетвв стали Н18К9МЗТ пееле старения нрн разных темнературвк Щ Температурный каэффипнент модула упругости. Температурный коэффициент час- КСу, Мджlиз 0,4 1200 — 200 О 200 400 1,'С хорошее сопротивление ползучести. Рне. $.7. Зависимость ме- ханических свойств стали Н18К9М5Т от температуры испытаний 1171 0,2 О 8,% 14 12 1О Сталь Н18К9М5Т сохраняет свою рабо- тоспособность в широком интервале температур: от криогенных до + 400 С (рис. 1.7). С понижением температуры испытания до — 196 С временное сопротивление возрастает от 2000 до 2400 МПа при незначительном уменьшении пластичности и вязкости ~КСУ = 0,3...0,4 МДж(м, Ь 7...9 %, у = 40...45 %) 1171.

При нагреве с ростом температуры пропорционально умень- шаются прочностные характеристики, снижается предел упругости ое,еез от 1450 МПа при 20 С до 1210, 930 и 755 МПа соответственно при 200, 300, 400 С 1201. Тем не менее и при 300 С сталь отличают достаточно высокие свойства и Удельное электрическое сопротивление р, мкОм м: после закалки $20 С, 1 ч после старения прн 480 С, 3 ч 0,60-0,51 0,3$-0,39 Коэрцнтнвная сила, А/и: после закалки 820 С, 1 ч после старения прн 480 С, 3 ч 1 750-! 910 2! 50 Модуль упругости Е прн20 С,ГПа 190 70-72 Модуль сдвига б, ГПа 0,3 Коэффициент Пуассона р з Плотнес1ь 7, т1м Коэффициент линейного расширения во -1 а20-430 с'10 С Изменение данны ЬИ после старения прн 480-500 С,% ! 1,2 -0,08 о ТЕПЛОПрОВОдНОСТЬ Х ~щ дО ос ВТ/(М' С) о Удельная теплоемкость с,ц0 4,О с, кДяЫ(кг С) 0,480 Особо важное значение имеет малое изменение размеров деталей при полном цикле упрочняющей термической обработки (рис. 1.8).

Коррвзнвнио-стойкие, мвртенснтно-стареимцне стали. Составы н свойства. Вследствие высокого содержания никеля мартенситно-стареющие стали общего назначения по коррозионной стойкости (без нагрузки) превосходят высоконрочные конструкционные ннзколегированные стали, а по сопротивлению коррозии под напряжением уступают им !31. Коррозионная стойкость сталей этого класса цовыщвется прн введении уже 5 % Сг; однако достаточную их работоспособность как в атмосферных условиях, так и в некоторых агрессивных средах обеспечивает введение не менее 10-12 % Сг.

Легнрованне хромом вносит существенные изменения в фазовый состав сталей, способствует сохранению в них значительного количества остаточного аустенита, в связи с чем коррозионно-стойкие мартенситно-старекнцие стали фактически принадлежат к переходному (мартенситно-аустенитному) классу и в цикле их упрочиявщей обработки рекомендовано перед старением проводить обработку холодом нли холодную пластическую деформацию. Для сталей, содержащих хром, характерным является рост коэффициента деформационного упрочнения, что позволяет Ниже приведены некоторые физико-механические свойства стали Н1$К9М5Т И71: 0,5 0~15 Рис. 1.8. Относительное изменение длииы образцов при отделъиых операциях упрочияющей термической обработки стали Н181~9М5Т 117) использовать для них холодную пластическую деформацию перед старением как эффективный дополнительный фактор упрочнения [171, Введение кобальта существенно (до 550 С) повышает теплостойкость сталей этого класса.

Наиболее распространенные составы коррозиоино-стойких мартенситно-стареющих сталей и их свойства после полного цикла упро ппющей обработки приведены в табл. 1.21. Отдельно здесь выделены стали, предназначенные для эксплуатации при повышенных температурах, Стали, нашедшие широкое промышленное применение, условно можно разбить на две группы: низкоуглеродистые слабостареющие (типа 08Х15Н5Д2Т) и безуглеродистые интенсивно стареющие (типа ОЗХ12Н1ОД2ТБ и ОЗХ!! Н1ОМ2Т). Сталь ОВХ15Н5Д2Т(ВНС-2) 131 в закаленном состоянии кроме мартенснта содержит около 10 % остаточного аустенита.

Температура закалки составляет 950 — 1000 С. Охлаждение при закалке должно быть ускоренным во избежание образования сетки зерно- граничных карбидных выделений. Закалка может одновременно сочетаться с обработкой давлением; при этом сталь ведет себя как аустенитная, если деформация заканчивается при температуре выше начала мартенситного превращения. В большинстве случаев после такой термомеханической обработки нет необходимости выполнять обработку холодом. В закаленном состоянии сталь характеризуется повышенным временным сопротивлением (а,=1 150 ...! 220 МПа) при очень высшюм сопротивлении удару (КСУ 1,5 ...2 МДж/м ). г Старение при 450 'С способствует достижению более высокого уцрочнения (а, = = 1 350...1450 МПа, ое,г = 1 150...1250 МПа). Временное соп1ютивление стали можно повысить до 1 600 МПа, если перед старением ее подвергнуть холодной пластической деформации.

Сочетание высоких механических свойств (в том числе и при криогенных температурах) с отличной сварнваемостью делает сталь 08Х15Н5Д2Т перспективным материалом для многих отраслей современной техники. Таблица!.21. Содержание есиевиых легиругещих злемеитев и мешиические свойства (сралиие) керрезиеиие.стейких маргеиситме-старегеигих сталей !10) а, овх ко, ыд у 2 Срваиаа коипекгрмвм легирующих зламеигов, ЗЬ (мае.) Х5Н! 2МЗТ Х)1Н10М2Т Х1)Н10М2Т Х!1Н)ОМ2Т Х)2НЗЛ 1550 ) 500 1550 1750 1860 1450 1400 ! 480 ! 700 1720 6! 50 58 50 б О,б 0,5 0,5 0,37 )5 8 12 !2 16 Х)2Н9Д2ТБ Х)2Н9МД2Т ) 800 1550 ! 700 1 500 10 10 50 0,5 !2Сг,9%;2Си; 1,2Т! 15Сг,5,5И);2Мп; 1 Мо;О,ЗТ);О,ЗА! 14,5Сг,5И);2,2Сп; 1,5Мо; 0,25ИЬ 14,5Сг,5И);2Си; 0,2Т! 1720 1350 ! 650 1280 10 )б Х) 2НЮД2Т Х!4Н5МГ2ТЮ 45 50 0,45 0,9 0,8 1270 ! 350 Х)4Н5Д2МБ Х15Н5Д2Т 1500 1450 !5 1! 63 50 кие аиаеи Темостой 5 Сг, 12%; 3 Со; 7 Мо; 1,1 Т! 9Сг,бИ); 14Со;4Мо;2Сп Х5Н)2КЗМ7Т ХФН6КИМ4Д 0,45 0,4 15 9 16 50 40 46 0,5 0,4 12 !5 14 55 50 48 14 Сг; 5,5%; 9 Со; 5 Мо 14,5О;4%; 14,6Со;2,9Мо; 0,2Т! Х)4Н6К9М5 Х14Н4К)4МЗТ 1550 1650 1350 1500 15 20 0,4 0,78 Сталь ОЗХИН/ОД2ТБ !3; 20) подвергают закалке с температур 870-) ) 50 С (в зависимости от содержания титана соогветственно 0,4 — 1,2 %) в сочетании с обработкой холодом при -70 С, 2 ч.