Металловедение Контрольная работа (стр. 6 )

Сталь Н18К9М5Т (ТУ 14-1-1531-75) содержит <0,03% С, 16,7—19,0% Ni, 8,5—9,5 % Со, 4,6—5,5 % Мо, 0,5—0,8% Ti, <0,15% А1. В закаленном состоянии (закалка при 820 °С, охлаждение на воздухе) сталь имеет следующие свойства: ув = 1000-1100 МПа, у0,2 = 9004-1000 МПа; д > 15%. После закалки и старения при 480—500 °С (3 ч) сталь имеет в среднем следующие механические свойства: ув = 1900-2100 МПа; у0,2 =

= 1800+2000 МПа; д=8-10%; ш= 45+55%; КСU=0,5+0,7МДж/м2.

В связи с широким и разнообразным промышленным применением было детально изучено влияние режимов термической обработки на комплекс основных свойств стали Н18К9М5Т.

Перегрев стали Н18К9М5Т при горячей пластической деформации или термической обработке повышает ее чувствительность к трещине. Для измельчения, зерна перегретой стали рекомендовано применение перед основной закалкой (820 °С) трехкратной закалки на воздухе или в воде от 900—950 °С с выдержкой 1 ч.

Оценивая возможность использования стали в виде крупных поковок, прутков и листов толщиной более 25 мм, установили ее склонность к тепловому охрупчиванию при замедленном охлаждении от 1150—1200 °С или при ступенчатом охлаждении в интервале 900—700 оС, связанную с разнозернистостью, но главным образом с образованием зернограничных выделений карбидов и карбонитридов титана. Для устранения явления теплового охрупчивания предложен режим термической обработки, включающий закалку от 1150—1200 оС с охлаждением в воде (для растворения пограничных выделений) и последующую трехкратную закалку при 900— 950 °С (для измельчения зерна).

Применительно к стали Н18К9М5Т были опробованы различные комбинированные способы термической обработки, в том числе и термоциклирование, для получения двухфазной (a+ +у)-структуры. Путем стабилизации 18—30 % аустенита (особенно если аустенит получен в результате применения термоциклической обработки) могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и вязкость разрушения, сопротивление ударно-циклическому нагружению при незначительном снижении прочности стали.

Значительно влияет на свойства стали HI8K9M5T и режим старения. Длительное (до 40-50 ч) старение при 425-450 °С обеспечивает более высокие прочностные свойства стали, чем старение при 480—500 °С при практически одинаковых показателях пластичности. С помощью комбинированного старения (500 °С, 3 ч + 425 °С), сократив время выдержки вдвое, можно получить ту же прочность стали, что и при длительном низкотемпературном старении. Отличительной особенностью стали Н18К9М5Т является то, что пластичность, вязкость разрушения, работа ударного изгиба образцов с трещиной изменяются при возрастании упрочнения практически независимо от режима старения.

Проведена оценка работоспособности стали в различных условиях эксплуатации. Параметры, характеризующие конструктивную прочность стали Н18К9М5Т, свидетельствуют о высоком сопротивлении развитию трещины. После полного цикла упрочняющей обработки отношение временного сопротивления образцов с надрезом к временному сопротивлению гладких образцов (унв/ув) существенно больше I (1,4—1,6); ударная вязкость образцов с заранее нанесенной трещиной также весьма высока (0,15-0,25 МДж/м2). Вязкость разрушения К1с, хотя и снижается по мере роста предела текучести, однако во всех случаях превышает уровень, достигаемый в углеродсодержащих легированных сталях эквивалентной прочности.

Меньшая чувствительность стали Н18К9М5Т к надрезу проявляется и в условиях усталостного нагружения. По сопротивлению усталости сталь соответствует углеродсодержащим конструкционным сталям равной Прочности, а при ударно-усталостном нагружении ее стойкость в 2-4 раза выше.

Как и многим другим мартенситно-стареющим сталям, стали Н18К9М5Т свойственно высокое сопротивление развитию малой пластической деформации. Для достижения максимального предела упругости (o0,002 = 1275-1370 МПа) рекомендуют старение при 450 °С, 4 ч. Ступенчатое старение по режиму 480 °С, 30 мин + 425 °С, 8 ч позволяет повысить предел упругости у0,002 до 1575 МПа.

При определенных режимах термической обработки благодаря стабилизации некоторого количества аустенита наряду с высокими упругими характеристиками сталь Н18К9М5Т обладает также и элинварными свойствами, т. е. малым изменением модуля упругости в климатическом интервале температур.

Сталь Н18К9М5Т сохраняет свою работоспособность в широком интервале температур: от криогенных до +400 °С (рис. 15). Понижение температуры испытания до —196 °С увеличивает временное сопротивление от 2000 до 2400 МПа при незначительном уменьшении пластичности и вязкости (KCU = 0.3-0,4 МДж/м2, д = 7-9 %, ш = 40-45 %). При нагреве пропорционально уменьшаются прочностные характеристики, снижается предел упругости o0,002 (от 1450 МПа при 20 °С до 1210 , 930 и 755 МПа соответственно при 200, 300, 400 °С); тем не менее и при 300 °С сталь отличают достаточно высокие свойства и хорошее сопротивление ползучести.

Оптимальное сочетание элинварных и механических свойств получено на стали Н21К9М5Т с повышенным содержанием никеля (после закалки от 850—900 °С и старения при 575 °С, 3 ч ТКЧ = -30.10-81/°С, у0,005 = = 1100-1150 МПа).

Выше приведены некоторые физико-механическне свойства стали Н18К9М5Т, среди которых особо важное значение имеет малое изменение размеров при полном цикле упрочняющей термической обработки.