| Высокопрочные стали |
 Стали, подлежащие термической обработке на прочность более 130кГ/мм2, условно относят к высокопрочным машиностроительным (конструкционным) сталям. Наибольшее значение при определении максимального предела прочности конструкционных сталей, достигаемого при полной прокаливаемости закалкой и низким отпуском, имеет содержание углерода. Показатели твердости и прочности закаленной стали прямо пропорциональны увеличению содержания углерода, при этом сохраняется пластичный характер разрушения гладких надрезанных образцов. Однако существует предельное значение концентрации от 0,38-0,45%, выше которого твердость низкоотпущенной стали увеличивается, прочность при растяжении уменьшается, а пластичный вид разрушения становится хрупким.
Легируя мало- и среднеуглеродистые стали, можно добиться увеличения их пластичности и вязкости, уменьшения чувствительности к надрезу. Легирование высокоуглеродистых сталей приводит к увеличению прочности при хрупком изломе, кроме того возможен переход из хрупкого излома в пластичный. Легированием высокопрочных сталей также добиваются нужной прокаливаемости. Таким образом, благодаря легированию закаленная низкоотпущенная сталь с достаточно высоким содержанием углерода имеет достаточное сопротивление хрупкому разрушению и может быть использована в качестве конструкционного материала. Основными элементами, используемыми для легирования высокопрочных сталей, являются хром, никель, молибден, кремний. Использование первых трех элементов в сплаве значительно увеличивают сопротивление отрыва (сопротивление хрупкому разрушению). Кремний является уникальным легирующим элементом: он замедляет коагуляцию карбидов и распад мартенсита при низком отпуске; позволяет применять отпуск при более высоких температурах для выплавки высокопрочных сталей, при этом значительно уменьшая внутренние напряжения. Кремний значительно улучшает механические свойства высокопрочных сталей. При аналогичной температуре отпуска такие стали обладают более высокой прочностью, благодаря чему возможно снижение концентрации углерода, а следовательно улучшается их свариваемость. Особенно благотворно наличие кремния в сплаве сказывается при изотермической закалке: перераспределяясь, углерод вызывает образование высокоуглеродистого остаточного аустенита и малоуглеродистого игольчатого троостита (бэйнита). Структура такого вида создает высокую вязкость и меньшую чувствительность к надрезу. Другим легирующим элементом, используемым для увеличения прокаливаемости и улучшения свариваемости высокопрочных сталей, является марганец. Ванадий используют для измельчения зерна стали. В то же время, нужно помнить, что концентрация серы и фосфора в сплаве должна быть минимальна. Фосфор значительно увеличивает чувствительность сталей к надрезу. Сера оказывает негативное воздействие на свариваемость и прочность сварных соединений. Наибольшее распространение среди конструкционных сталей получили стали марок 30ХГСА, 30ХГСНА, 30ХГСНМА, 35ХГСА и ЭИ643. Наилучшее сочетание механических свойств высокопрочные стали приобретают после закалки и отпуска при температуре от 200 – до 300оС. При увеличении температуры отпуска предел прочности и вязкость стали будут уменьшаться, особенно при низких температурах испытаний. Влиять на предел прочности можно изменением (в определенном диапазоне) температуры щелочи или селитры при изотермической закалке. Повышение температуры сверх допустимых пределов влечет за собой повышение хрупкости стали, поэтому требуемая прочность в первую очередь обеспечивается правильным выбором марки стали относительно содержания углерода в ней. Подробнее о конструкционных сталях |