Методы повышения конструкционной прочности.

Основным методом является увеличение плотности дислокаций и создание дислокационных барьеров в виде мелких зерен. Измельчение зерна, которое описывается уравнением Холла-Петча:

σ_Т = σ₀ + к / ,

σ₀ – напряжение, необходимое для движения свободной дислокации, к - коэффициент, характеризующий прочность блокирования дислокаций, d – диаметр зерна.

Сильное торможение дислокаций создают дисперсные частицы вторичной фазы. Такой фактор упрочнения характерен для сплавов, подвергнутых закалке и старению.

Высокая конструктивная прочность стали достигается путем рационального выбора химического состава, режимов термической обработки, методов поверхностного упрочнения, улучшением метал­лургического качества.

Сопротивление усталости, износу и некоторые другие харак­теристики долговечности зависят от свойств поверхностного слоя изделия. Для получения требуемых свойств конструкционную сталь подвергают химико-термической обработке (цементации, азотированию и др.) и поверхностной пластической деформации (обдувка дро­бью, обкатка роликами), которые приводят к поверхностному упроч­нению и созданию на поверхности остаточных сжимающих напряже­ний, затрудняющих возникновение и развитие трещин.

Большое влияние на конструктивную прочность стали оказыва­ют легирующие элементы. Повышение конструктивной прочности при легировании связано с обеспечением высокой прокаливаемости, уменьшением критической скорости закалки, измельчением зерна, упрочнением феррита и другими факторами. Одним из наиболее важ­ных факторов является повышение прокаливаемости.

Применение упрочняющей термической обработки - закалки на мартенсит и последующего отпуска - позволяет улучшить комплекс механических свойств конструкционных сталей. Для низкоуглеродистых легированных сталей типичным режимом термической обработки является закалка и низкотемпературный отпуск (структура отпущен­ного мартенсита). Для среднеуглеродистых конструкционных сталей такой отпуск недостаточен, так как в мартенсите после закалки много углерода и после низкого отпуска при высокой прочности стали очень склонны к хрупкому разрушению. Для таких сталей типичным является высокий отпуск (структура-сорбит отпуска), т.е. для них основной термической обработкой является термическое улучшение.

Заметно влияет на конструктивную прочность металлургиче­ское качество стали. Чистая сталь при одних и тех же значениях проч­ностных свойств имеет повышенные характеристики надежности, в частности более низкий порог хладноломкости.