Мартенситно стареющей

Рис. 304. Вязкость разрушения высокопрочных сталей / — сгаль ЗОХНЗМ; 2 — мартенситно-стареющая сталь; 3 — трип-сталь

мартенситно-стареющая 390

В США все большее распространение для изготовления пресс-форм получает мартенситно-стареющая сталь МАР-250 и MAP-300. Эта сталь имеет лучшую комбинацию свойств - высокую прочность и наибольшую ударную вязкость по сравнению с другими материалами.

вязкостью разрушения при низких температурах, но имеет относительно низкую прочность. Напротив, мартенситно-стареющая сталь серии 200, легированная 18 % Ni, обладает очень высокими прочностными свойствами при низких температурах, однако при пониженной вязкости. Аналогичным образом сталь с 9% Ni характеризуется хорошей вязкостью и средней прочностью при низких температурах, в то время как сталь с 9 % Ni и 4,% Со имеет более высокую прочность, но существенно проигрывает в вязкости при этих же температурах.

Влияние размера зерна на растрескивание сталей исследовано достаточно полно. Общий вывод экспериментов, проведенных при измерении в широких пределах условий поляризации, состоит в том, что уменьшение размера зерна повышает стойкость к растрескиванию [16, 18]. Это наблюдалось для таких различных сплавов на основе железа, как сталь 4340 [13], AFC77 [23], мартенситно-стареющая сталь [27, 57], высокочистое железо [20, 50] и сплавы Fe—Ti [20, 58]. В качестве примера на рис. 10 приведены данные для высокопрочной стали 4340 и сплава Fe—Ti с низким уровнем прочности. Поведение высокопрочной стали (рис. 10, а) было исследовано методами механики разрушения. Результаты показали, что скорость роста трещины уменьшается при измельчении зерна [13], но поведение /CiKp при этом неоднозначно: наблюдалось как возрастание [23], так и постоянство этого параметра при изменении размера аустенитного зерна [13]. Здесь следует проявлять осторожность, так как для однозначных выводов необходим учет конкурирующих эффектов, связанных с влиянием уровня прочности. Сильная зависимость уровня прочности от размера зерна затрудняет раздельное определение роли этих факторов.

197 710 658*« ИЗО; 988* о п 18 % Ni, мартенситно-стареющая (CEL [4])

18 % Ni, мартенситно-стареющая сталь (NADC [7])

12 % Ni, мартенситно-стареющая сталь (Boeing [6])

18 % Ni, мартенситно-стареющая сталь

/5% N1, мартенситно-стареющая сталь (NADC [7])

18 % Ni, мартенситно-стареющая сталь (CEL [4])

Особенно важное свойство этих сталей — высокое сопротивление развитию трещины. Так, например, вязкость разрушения (интенсивность напряжения в устье трещины Кс) у обычной хромоникельмолибденовой стали при 00,2=150 кгс/мм2 составляет около 175 кгс/мм3/2, у мартенситно-стареющей стали при той же прочности — около 300 кгс/мм3/2, а у трип-стали — свыше 500 кгс/мм3/2 (рис. 304).

Замечательные механические свойства мартенситно-стареющей 18%-ной никелевой стали ВКС отечественной разработки позволяют применять ее при изготовлении пресс-форм для литья деталей сложных конфигураций, когда к пресс-форме предъявляются повышенные требования по разгаростойкости. Одной из областей применения этих сталей является использование их для высоконагруженных стержней пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов [3].

Данное общее положение относится не только к титановым сплавам, но и ко всем другим металлическим системам. Например, в мартенситно-стареющей стали в процессе старения обнаружили с помощью эффекта Мессбауэра предвыделения (FeNi)jMo [11]; в твердом растворе алюминиевого сплава обнаружены молекулярные комплексы Mg2Si; в алюминиевых сплавах систем AI — Mg — Si и AI — Мд— — Ge показано наличие предвыделений, предшествующих образованию соединений MgSi и MgGe; в твердых растворах сплавов на основе меди, легированных хромом и цирконием, обнаружены молекулярные комплексы Cr2Zr, а при легировании меди никелем и бериллием —молекулярные комплексы NiBe.

Увеличение асимметрии цикла нагружения, приводящее к уменьшению скорости роста усталостных трещин, также увеличивает пороговые значения коэффициента интенсивности напря-'ений. Так, увеличение коэффициента асимметрии R от 0,1 до ' при испытании образцов мартенситно-стареющей стали % Ni) привело к увеличению значений А^С0 от 15 до

В экспериментах, проведенных Стальной корпорацией США, исследовано влияние предварительной равномерной пластической деформации (до 5 %) на механические свойства и коррозионную стойкость сталей HY-80, HY-130, мартенситно-стареющей стали 12 №—5 Сг—3 Мо, а также стали 10 №—Сг—Мо—Со (в состоянии закалки и отпуска) [140]. Для определения параметров К\х (на воздухе) и Kiscc (в синтетической морской воде) использовались образцы в форме двухконсольной балки (ДКБ-об-разцы) с предварительно нанесенной трещиной. Результаты испытаний показали, что предварительная пластическая деформация улучшает ме-, ханические свойства сталей. Параметр Kix уменьшался закономерным образом в зависимости от предела текучести и степени деформации металла. В то же время эффективные значения Kiscc не подчинялись какой-либо видимой закономерности. Для стали HY-80, не восприимчивой к коррозионному растрескиванию, величина Kiscc не изменялась при пластической деформации, тогда как для мартенситно-стареющей стали 12№—5 Сг—3 Мо наблюдалось возрастание, а для сталей HY-130 и lONi —Сг — Мо — Со (закалка и отпуск)—заметное уменьшение этого параметра.

В других работах, где также изучалось коррозионное растрескивание, были получены значения параметра /Ciscc в 3,5 %-ном растворе NaCl для следующих нержавеющих сталей: 17—4РН [163], 420SS [164], AFC-77 [165], а также для мартенситно-стареющей стали 18Ni [166, 167]. Данные об усталостном разрушении в морской воде были получены для сталей 17—4РН [168, 169], 15—5РН [169] и 18№ [170].

Некоторые образцы мартенситно-стареющей стали с 18 % Ni разрушились в результате коррозии под напряжением в условиях различной нагрузки, разной длительности и глубины экспозиции. Эти результаты показывают, что коррозионное поведение под напряжением этой стали не предсказуемо и ненадежно в тех случаях, когда она используется при больших нагрузках (более 1,05 ГПа) в морской воде.

Экспозиция в Тихом океане на глубине неблагоприятно воздействовала на механические свойства мартенситно-стареющей стали с 18 % №.

Барсом [147] установил, что изменение частоты нагружения в интервале 0,1-10 Гц не оказало влияния на скорость роста усталостной трещины мартенситно-стареющей стали хромоникельмолибденовой. В присутствии 3 %-ного раствора NaCI при частоте нагружения 10 Гц скорость роста трещины при заданных значениях коэффициента интенсивности напряжений увеличилась несущественно, в то время как при частоте 0,1 Гц она возросла почти в 5 раз (рис. 60).

Скотт [54, с. 180-206], обобщая результаты испытания хромоникельмолибденовой мартенситно-стареющей стали, марганцовистой трубной и ряда других сталей, показал, что в 3 %-ном, 3,5 %-ном растворах NaCI или в морской воде скорость роста усталостной трещины увеличивается с уменьшением частоты нагружения в интервале 10-0,1 Гц. Частотный фактор проявляется сильнее при меньших значениях. АК,

38. Тихонов Г. В., Шахназаров Ю. В Механические свойства нержавеюще! мартенситно-стареющей стал) 05Х12К14Н5М5Т-ВД//Металловеденв и термическая обработка металлов 1981. № 9. С. 49—51.