Стали со сверхмелким зерном

Одним из способов значительного увеличения прочности является получение сверхмелкозернистых сталей (диаметр зерна порядка 10 мкм и меньше). Получение сверхмелкого аустенитного зерна, а при закалке резкое измельчение мартенситных пластин, можно осуществить при скоростной аустенитизации с применением специальных методов сверхскоростного нагрева и очень коротких выдержек при температурах, не намного превышающие критические. Достоинством подобной обработки является одновременное повышение вязкости разрушения и ударной вязкости при высокой прочности.

В высокопрочных сталях со структурой сверхмелкого мартенсита увеличение предела текучести может достигать 10 %. Такие стали характеризуются высокой конструктивной прочностью, т.е. сочетанием высокой прочности, вязкости разрушения и ударной вязкости. Кроме того, сверхмелкозернистая сталь имеет высокое сопротивление усталости.

К недостаткам таких сталей относится трудность, а иногда и невозможность, получения зерна путем сверхбыстрой аустенитизации и закалки в больших сечениях, а также склонность таких сталей к разупрочнению при нагреве.

В сверхмелкозернистых сталях и сплавах при определенных температурах и скоростях нагружения можно получить аномально высокие значения относительного удлинения.

14.6 ПНП – стали

Высокопрочные стали с пластичностью, наведенной превращением. Принцип их получения и способы упрочнения состоят в следующем.

Соответствующим подбором легирующих элементов снижают мартенситные точки М_н и М_Д ниже комнатной температуры. Таким образом, после закалки такие стали имеют аустенитную структуру. Для получения повышенных прочностных свойств стали подвергают пластической деформации в интервале температур 250 – 550 ^оС (ниже температуры рекристаллизации) с большими степенями обжатия (до 80 %). При этом мартенситные точки М_н и М_Д повышаются и точка М_Д становится выше комнатной температуры (точка М_н остается ниже комнатной температуры). Повышение мартенситной точки М_Д может быть усилено посредством легирования стали мартенситообразующими элементами, выделения карбидов при пластической деформации, изменения состава мартенсита и дополнительным повышением мартенситных точек М_н и М_К . после охлаждения стали от температур теплого деформирования сталь сохраняет структуру деформированного аустенита, но этот аустенит становится метастабильным по отношению к пластической деформации при комнатной температуре. Деформация такого аустенита приводит к образованию мартенсита деформации, что сопровождается увеличением прочностных свойств и значительным ростом относительного удлинения.

ПНП – стали легируют такими элементами как марганец, кремний, молибден, хром, ванадий, вольфрам, никель. Содержание углерода в высокопрочных ПНП – сталях составляет 0,3 %.

Для получения повышенных прочностных свойств ПНП – стали подвергают дополнительной холодной пластической деформации с развитием g a - превращения в процессе деформации. При этом прочностные свойства стали продолжают расти, а пластичность уменьшается.

Для некоторых ПНП – сталей применяют дополнительное охлаждение и деформацию при низких температурах (до – 196 ^оС) с последующим отпуском при 350 – 400 ^оС, при этом частично получают мартенсит деформации. При такой обработки можно получить условный предел текучести более 2000 МПа и относительное удлинение 20 – 25 %.

Достоинством ПНП – сталей являются высокие значения вязкости разрушения, высокое сопротивление усталостному и коррозионному разрушению.

К недостаткам ПНП – сталей относятся значительные трудности, связанные с осуществлением большой пластической деформации при теплой деформации, трудность контроля состава, ограничения по сортаменту.

ПНП – стали используют для производства ответственных деталей, высокопрочных крепежных изделий, а также высокопрочной проволоки и тросов.