Зміцнення низьколегованої сталі

Наведені вище дані показують, що різні механізми зміцнення будівельних сталей зумовлюють неоднакове поведінка прокату під навантаженням.

Простежимо, яку роль відіграють механізми зміцнення в сталях для будівельних конструкцій. Автори роботи відзначають, що в низьколегованих сталях вплив на характеристики міцності окремих механізмів зміцнення можна вважати адитивним.
Розрахунок вкладу окремих зміцнюючих факторів в межа плинності або межа міцності виконується методами лінійного багатофакторного регресійного аналізу за допомогою стандартної програми. При такому підході всі незалежні змінні можуть бути знайдені хімічними або металографічним методами.
Домінуючим фактором, що визначає вид діаграми розтягування низьковуглецевих сталей з майданчиком плинності, є наявність зерен фериту. Дисперсна фаза надає, в основному, кількісний вплив, дозволяючи отримати на ферито-перлітних сталях рівень межі текучості? Т = 400 … 500 Н / мм2.
Залежно від марки стали і способу охолодження в прокаті формується мікроструктура різної морфології – голчастий ферит, бейнит різної будови, мартенсит. Відповідно до цього міцність загартованої сталі може змінюватися в широких межах (від 600 до 1500 Н / мм2). Загартовані стали характеризуються високим коефіцієнтом деформаційного зміцнення; він істотно вище, ніж у сталей з ферито-перлітною структурою, і коливається в широких межах. Однак є корінна відмінність роботи під навантаженням загартованих сталей і сталей з ферито-перлітною структурою: у загартованих сталей на діаграмі? -? відсутня майданчик плинності.
Крім того, різниця між? 0,2 і? 0,01 у загартованих сталей дуже значна – 100 … 300 Н / мм2, що не дозволяє раціонально використовувати отриманий в цих сталях рівень міцності в стиснутих і стиснуто-зігнутих елементах конструкцій. В роботі досить детально розглянуті причини відмінностей в міцності сталей, що відрізняються один від одного за хімічним складом і режимам термічного зміцнення. На міцність загартованих сталей впливають величина зерна (розмір мартенситних голок), зміцнення фериту легирующими елементами, щільність дислокацій, кількість розчиненого вуглецю, дисперсні карбіди, що виділилися безпосередньо при? -? – перетворення або при самоотпуске мартенситу.
Підвищення міцності сталей 10Г2С1 і 14Г2 в порівнянні зі сталлю Ст3 пов’язано, в основному, з ростом Більш високу міцність стали 15Г2СФ в порівнянні з міцністю стали 14Г2 можна пояснити більш дрібним зерном і наявністю спеціальної фази карбіду, що залишилася нерозчиненої при аустенітизації. Іншими словами, в даному випадку збільшення міцності відбувається, в основному, в результаті зростання другого і третього членів в рівнянні.
Підвищення міцності гарячекатаної і нормалізованої сталі 15Г2СМФР пояснюється специфікою морфології глобулярного бейнита з острівцями мартенситу. Неповнота проміжного перетворення призводить до збереження певної долі не перетвореного аустеніту, збагаченого вуглецем, який при охолодженні може перетворитися в мартенсит. Наявність таких острівців призводить, за даними роботи, до збільшення? 0,2 і? В приблизно на 100 Н / мм2, що і спостерігається в даному випадку. Подальше збільшення міцності загартованої сталі 15ХГ2СМФР пояснюється зростанням а0 і дією дисперсних частинок.
У загартованих сталях також можна виділити домінуючий механізм зміцнення, яка пояснювала б не тільки підвищення міцності охолоджених у воді низьколегованих сталей, а й специфічний вид їх діаграм напруга-деформація. Таким механізмом є дія високої щільності невпорядкованих дислокаційних сіток, заблокованих в певній мірі атомами вуглецю і дисперсними карбідами. Відсутність площадки плинності на діаграмі а-е можна пояснити й іншими явищами – неоднорідністю локальної міцності при загартуванню, наявністю залишкового аустеніту і т.д. Домінуючий вплив високої щільності дислокаційних сіток чітко спостерігається пої аналізі опору загартованих сталей крихким руйнуванням; такі стали завжди крихкі і хладноломкость, що і повинно бути при даному механізмі зміцнення. Подрібнення зерна або введення в сталь нікелю в цих умовах недостатньо ефективно.
Таким чином, механізм зміцнення дислокациями високої щільності, як домінуючий, непридатний для створення сталей високої міцності.
При високотемпературному відпустці загартованих сталей відбувається формування субзерен. В цілому таку мікроструктуру можна ідентифікувати як сорбіт відпустки, в якому процеси полігонізації і рекристалізації ферритной матриці пройшли досить повно. Крім того, в сталях, легованих сильними карбонітрідообразуюшімі елементами, г микроструктуре міститься дисперсная карбонітридним фаза.
Досягнення рівня класу міцності С390 у сталей типу 10Г2С1 і 15ХСНД пов’язано з подрібненням мікроструктурних складових, в першу чергу з формуванням субзерен. З цієї ж причини, по-видимому, відбувається додаткове збільшення міцності термічно поліпшених сталей з нітрідним (карбонітридним) зміцненням (в порівнянні з нормалізованими). Забезпечення ж рівня класу міцності С590 і вище в сложнолегірованних сталях пояснюється, ймовірно, додатковим зміцненням в результаті деякого підвищення щільності дислокацій, яке має місце через більш високого опору відпустки сталей, гартованих на мартенсит.
Таким чином, для високоотпушенних термічно поліпшених будівельних сталей домінуючим є субзеренний механізм зміцнення; це призводить не тільки до збільшення міцності стали, але і до підвищення опору її крихким руйнуванням.

Ссылка на основную публикацию