Марочник сталей и сплавов

Стали конструкционные высокопрочные высоколегированные - обладают уникальным комплексом механических свойств: высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, что в сочетании с хладостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью и размерной стабильностью определяет такую эксплуатационную надежность изделий из мартенситно-стареющих сталей, которая не достигается при использовании сталей других классов.

Эти уникальные свойства делают изделия изготовленные из этих сталей достаточно надежными в эксплуатации.

Высоколегированные мартенситно-стареющие стали используют в машиностроении, авиационной промышленности, в криогенной технике, инструментальной промышленности. Также их применяют в приборостроении для упругих элементов, в ракетной технике, в судостроении и т.д.

Мартенситно-стареющие стали - это безуглеродистые комплексно легированные сплавы на железной основе, у которых определенное сочетание легирующих элементов обеспечивает формирование в процессе соответствующей термической обработки пластичной матричной фазы - мартенсита замещения, армированной дисперсными высокопрочными, равномерно распределенными частицами интерметаллидных фаз.

Основу мартенситно-стареющих сталей составляет безуглеродистый железоникелевый мартенсит, содержащий 8-20% никеля. Высокая концентрация никеля обеспечивает устойчивость переохлажденного аустенита сталей этого класса, способствует формированию в них при закалке мартенситной структуры, в том числе и при условии замедленного охлаждения.

Никель повышает растворимость многих элементов замещения в аустените и уменьшает их растворимость в мартенсите, благодаря чему закалкой можно зафиксировать сильно пересыщенный твердый раствор - мартенсит замещения, способный к интенсивному дисперсионному твердению при старении.

Дисперсионное твердение железоникелевого мартенсита вызывают титан, бериллий, алюминий, марганец, ванадий, молибден, вольфрам, ниобий, тантал, кремний и другие элементы, характеризующиеся ограниченной растворимостью в α-Fe, причем наибольшее упрочнение при старении в условиях равной атомной концентрации обеспечивают те из них, равновесная концентрация которых в мартенсите минимальна.

Никель и кобальт способствуют увеличению объемной доли выделяющихся при старении упрочняющих фаз и тем самым повышают эффективность процесса дисперсионного твердения. Положительное влияние кобальта в мартенситно-стареющих сталях обусловлено также формированием в мартенситной матричной фазе при старении упорядоченных областей, являющихся дополнительным фактором упрочнения.

Хром в мартенситно-стареющих сталях способствует повышению их коррозионной стойкости и одновременно вызывает дополнительное упрочнение при старении.

Подробно основные системы легирования мартенситно-стареющих сталей, особенности их фазового состава и структурного состояния, а также представления о природе высокой прочности сталей этого класса рассмотрены в монографиях. Эти стали содержат, как правило, значительное количество различных легирующих элементов. При их выборе основываются на требованиях строгого баланса компонентов, поскольку при этом необходимо обеспечить не только эффективное дисперсионное твердение мартенсита при старении, но и предотвратить появление в структуре стали большого количества остаточного аустенита, снижающего прочность, или δ-феррита, уменьшающего пластичность сталей.

Мартенситно-стареющие стали характеризуются высокой технологичностью. Их упрочняющая термическая обработка, заключающаяся в закалке и старении, сравнительно проста. Стали имеют глубокую прокаливаемость, закаливаются на мартенсит практически при любой скорости охлаждения. Изменения размеров при термической обработке этих сталей минимальны, поэтому практически исключены поводки и коробления изделий самой сложной формы. Стали этого класса, как правило, не содержат углерода, поэтому нет опасности их обезуглероживания при термической обработке в обычной среде. Указанные преимущества мартенситно-стареющих сталей позволяют подвергать термической обработке готовые детали и изделия.

В закаленном состоянии указанные стали характеризуются высокой пластичностью и вязкостью, малым коэффициентом деформационного упрочнения; потому при изготовлении проволоки, ленты, труб и других полуфабрикатов эти стали можно деформировать с высокими степенями обжатия до 90 %, не прибегая к промежуточным разупрочняющим обработкам. Стали хорошо свариваются, а также штампуются в горячем и холодном состоянии; обработка резанием закаленных сталей не вызывает трудностей.