Высокопрочные стали

Высокопрочными называются стали, имеющие предел прочности s_в > 1550 МПа и обладающие необходимой вязкостью для эксплуатации в условиях динамических нагрузок.

Легирующие элементы задерживают процессы разупрочнения при отпуске и, если сталь содержит повышенное количество хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, то её твердость не снижается до температур отпуска 500…550^оС. В, частности, сталь 30Х5МСФА после термической обработки имеет предел прочности s_в = 1800 МПа, s_0,2 = 1600 МПа, КСU = 50 Дж/см².

Для получения прочности до 1800-2200 МПа используются мартенситно-стареющие стали с содержанием углерода менее 0,03%, в которых при закалке образуется практически безуглеродистый мартенсит, а затем при отпуске 500°С выделяются интерметаллидные фазы Ni₃М, которые упрочняют сталь. Такими сталями являются Н18К8МЗ, 03Н18К9М5Т, Н18К12М5Т. Механические свойства таких характеризуются следующими значениями: s_в = 1800 МПа, d = 15%; y = 55%. Необходимо отметить, что непосредственно после закалки мартенситно-стареющие стали обладают невысокой прочностью и очень высокой пластичностью, что позволяет осуществлять деформацию, обработку резанием и другие технологические операции.

Разработаны также высокопрочные стали, известные как «трип-стали», в которых после закалки с 1000…1100^оС образуется аустенитная структура, поскольку точка начала мартенситного превращения лежит ниже 0°С. После закалки осуществляется деформация (60-80%, при 400-500°С), в процессе которой, в связи обеднением аустенита углеродом и легирующими элементами, происходит повышение точки М_D. В процессе эксплуатации в результате пластической деформации аустенитное состояние превращается в высокопрочное мартенситное. В трип-сталях содержание углерода на порядок выше, чем в мартенситно-стареющих сталях (30Х9Н8М4Г2С2 и 25Н25М4Г1). Механические свойства трип-сталей: s_в = 1500…1700 МПа; s_0,2 = 1400…1550 МПа; d = 50…60%. Характерным для этих сталей является высокое значение вязкости разрушения К_1С и предела выносливости s_-1, однако наблюдается анизотропия свойств деформированного металла. При одинаковой прочности трип-стали пластичнее мартенситно-стареющих, но их широкому внедрению препятствует необходимость использования мощного оборудования для деформации.