книги / Новые конструкционные материалы низкоуглеродистые мартенситные и порошковые стали

Рис. 3.4. Зависимость механических свойств стали Х7Г2 от со­ держания углерода (закалка с 900 °С на воздухе: • - без отпуска; ■ - отпуск при 200 °С в течение 2 ч; А - отпуск при 400 °С

в течение 2 ч)

Таким образом, отпущенный мартенсит хромомарганцовистой стали обладает благоприятным сочетанием прочности и пластичности при со­ держании углерода около 0,08 %.

ё,%

Рис. 3.5 Влияние холодной деформации на изменение меха­ нических свойств стали 07Х6Г2 (закалка 900 °С, отпуск при 350 °С в течение 2 ч, х - исходное до деформации состояние)

леродистых мартенситных сталей, поскольку сравнение правомочно при одинаковой прочности. Деформация стали ЗОХГСА со степенью 50 % при­ водит к повышению а в, сго,2, ао,02 с 1310, 1230 и 1120 МПа до 1630, 1570 и 1360 МПа соответственно (см. рис. 3.6). Однако пластичность стали при деформации существенно понижается.

Таким образом, упрочнение низкоуглеродистых мартенситных ста­ лей, обладающих высокой пластичностью в исходном состоянии, при хо­ лодной деформации сопровождается незначительным понижением пла­ стичности, в то время как сталь ЗОХГСА в исходном состоянии при той же прочности 1100-1200 МПа обладает более низкой пластичностью, которая значительно уменьшается при холодной деформации.

Рис. 3.6. Зависимость механических свойств стали ЗОХГСА от степени холодной деформации (исходное состояние: закалка с 900 °С в масле, отпуск при 520 °С в течение 1 ч, охлаждение в воде)

Высокую прочность низкоуглеродистых сталей можно понизить, а пластичность повысить до исходного уровня отпуском сталей при темпе­ ратуре 450-500 °С.

Таким образом, холоднодеформированные термоупрочненные детали и сваренные конструкции для обеспечения исходных характеристик меха­ нических свойств целесообразно отпускать при температурах около 450500 °С.

Релаксация внутренних напряжений. Мартенситное превращение, протекающее сдвиговым путем, неизбежно связано с возникновением тех или иных внутренних напряжений [4]. Если их релаксация в ходе и сразу же после превращения протекает недостаточно полно, то эти напряжения могут привести к изменению размеров деталей, снижению ударной вязко­ сти, повышению критической температуры хрупкости [5] или даже к обра­ зованию закалочных или холодных сварочных трещин. Внутренние на­ пряжения определяются также величиной и неоднородностью холодной деформации. Релаксация напряжений происходит в результате микропластической деформации.

гости показали, что нагрев приводит к повышению сопротивления малым пластическим деформациям и уменьшению дефекта модуля (рис. 3.8) [17].

Рис.3.8. Зависимость эффек­ тивного модуля упругости (•), дефекта модуля (А) и

^0,02 (о) мартенсита от температуры нагрева (вы­ держка 1 ч) стали 03Х6Н2МБ

(е = 2,66 .Ю-3 с"1, /ис„ = 20 °С)

Температура, °С

Наблюдалось также уменьшение внутреннего трения после нагрева мартенсита до температуры примерно 500 °С. Внутреннее трение измеряли на установке «Эластомат» при частоте « 250 Гц (рис. 3.9).Из совокупности этих данных следует, что нагрев до температуры 450-500 °С уменьшает локальные пиковые напряжения и вследствие этого повышает сопротивле­

практическом отсутствии процессов распада мартенсита низкоуглероди­ стых мартенситных сталей при нагреве до этих температур и незначитель­ ном изменении среднего уровня микронапряжений и дислокационной структуры. В то же время нагрев до этих температур приводит к релакса­ ции микронапряжений.

менного сопротивления, повышает предел текучести на 200-240 МПа, предел пропорциональности на 280-340 МПа, относительное удлинение снижается с 8 до 4-5 %. Поперечное сужение при деформации 3-4 % не­ сколько повышается (от 55 до 60-62 %) и остается без изменения при де­ формации 6-8 % (рис. 3.11).

Таким образом, низкоуглеродистые мартенситные стали способны релаксировать микронапряжения при отпуске и малых пластических дефор­ мациях, что повышает стойкость к образованию закалочных и холодных сварочных трещин и понижает критическую температуру хрупкости.

3.4. Структура низкоуглеродистого мартенсита после закалки и отпуска

Структура низкоуглеродистого мартенсита наряду с химическим со­ ставом обусловливает механические свойства стали. Её изучали с приме­ нением электронного и оптического микроскопов в основном на стали 03Х5Н2МБ. Закалку образцов производили с 950 °С в воде после выдерж­ ки 6 минут.

1300

1200

Рис. 3.11. Механические свойства стали 08Х6Г2Б в зависимости от степени деформации (исходное состояние: закалка с 920° С на воздухе)

Структура мартенсита после закалки (Мн = 450 °С) подобна структуре реечного мартенсита в железоникелевых (5-28 % Ni) и железоуглероди­ стых (до 0,6 % С ) сплавах [19, 20]. Параллельные кристаллы почти оди­ наковой ориентировки образуют пакеты.