Высокопрочные стали с пластичностью, наведенной превращением

Высокопрочные стали с пластичностью, наведенной превращением, в отечественной литературе получили название ПНП-стали (пластичность, наведенная превращением), а в зарубежной литературе трип-стали. В СССР первые стали этого типа были разработан в 60-х годах (марки ВНС-9 и ЭП-210) для изготовления корпусов твердотопливных ракет и баллонов высокого давления.

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 эти стали имеют аустенитную структуру. Заготовки деталей получают посредством пластической деформации в интервале температур 250–550 ^оС (ниже температуры рекристаллизации) с большими степенями обжатия (до 80 %). Пластическая деформация вызывает частичный распад мартенсита с выделением карбидов. При этом мартенситные точки М_н и М_д повышаются. Причем точка М_д повышается выше комнатной температуры, а точка М_н остается ниже комнатной температуры. После охлаждения стали от температуры теплого деформирования до комнатной сталь сохраняет структуру деформированного аустенита. Деформированный аустенит становится метастабильным по отношению к пластической деформации при комнатной температуре. Деформация такого аустенита приводит к образованию мартенсита деформации ( -превращение), что сопровождается увеличением прочностных свойств и значительным ростом относительного удлинения. Высокая пластичность обусловлена тем, что при локализации пластической деформации в каком либо месте вызывает фазовое превращение, повышающее предел текучести место локализации деформации «переходит» в другое место.

ПНП-стали легируют такими элементами как марганец, кремний, молибден, хром, ванадий, вольфрам, никель. Содержание углерода в высокопрочных ПНП-сталях составляет ~ 0,3 %. В ряде случаев используют стали с высоким (выше 20 %) содержанием никеля.

При необходимости высокой прочности некоторые стали деформируют при комнатной или пониженной температуре, ниже точки М_д. При такой обработке по плоскостям аустенитных зерен {111} образуются пластины мартенсита в виде “скелета”. Сталь с такой структурой обладает прочностью 2100 МПа и 20...25 %.

Типовые составы трип-сталей: 0,25 % C, 24 % Ni, 4 % Mo; 0,24 % C, или 21,0 % Ni, 2,0 % Mn, 2,0 % Si, 4,0 % Mo, или 0,3 % C, 2,0 % Mn, 2,0 % Si, 9,0 % Cr, 8,5 % Ni, 4,0 % Mo.

К недостаткам ПНП-сталей относятся значитель­ные трудности, связанные с осуществлением большой пластической теплой деформации, трудность контроля состава стали, обеспечивающего не­обходимые характеристики превращения, высокая сто­имость, особенно в случае использования высоконике-левых сталей, ограничения по сортаменту (лист, проволока, пруток). пнп-стали можно использовать для производства ответ­ственных деталей, высокопрочных крепежных изделий, корпусных цельнотянутых баллонов, а также высокопрочной проволоки и тросов.

Л 9. Цементуемые стали. – 2 ч.

Анализ работы деталей в сложно нагруженном состоянии