Прочность мартенсита

Изменение свойств при старении магниевых сплавов меньше, чем алюминиевых. Прочность магниевых сплавов в процессе старения

Прочность магниевых сплавов ниже прочности алюминиевых и быстро падает с повышением температуры. Магниевые сплавы весьма чувствительны к концентрации напряжений. Они хорошо обрабатываются (однако необходимы меры предосторожности против загорания стружки). Некоторые магниевые сплавы свариваются аргоно-электродуговой сваркой. ...

Гринберг Н. М., С е р д ю к В. А., М а л и н к и н а Т. И. Структура и усталостная прочность магниевых сплавов. — 12 л. — 70 к.

Обобщены результаты исследований влияния структуры на статическую и Циклическую прочность магниевых сплавов и их сопротивление усталостному и хрупкому разрушению. Рассмотрено влияние внешних факторов на механические свойства, параметры статической и циклической трещиностойкости. Обсуждены технологические мероприятия, способствующие повышению прочностных и пластических характеристик магниевых сплавов.

Высокопрочные сплавы на основе системы Mg— Zn— Zr марок МЛ12 и МЛ15 предназначаются для литья (сгь = 22 и 21 кг/мм2, 0,^=12 и 13 кг/мм2, 6 = 5 и 3% соответственно), а ВМ65-1—для прессован, полуфабрикатов и штамповок (аь = 30 — 32 кг/мм2, аа^=20—28 кг/мм2, 6=8—12%). Отливки из' сплавов с цирконием имеют более равномерные механич. св-ва, чем из сплавов с алюминием, близкие к св-вам отдельно отлитых образцов (сплавы МЛ9, МЛ10, МЛН, МЛ12, МЛ14, ВМЛ1, ВМЛ2, МЛ 15). Редкоземельные металлы и торий значительно повышают прочность магниевых сплавов при повышенных темп-рах. М. с. литейные с неодимом при комнатной темп-ре имеют механич. св-ва на уровне высокопрочных М. с. Сплавы с добавками смеси редкоземельных ' металлов (МЛН— для литья, ВМ17—для деформируемых полуфабрикатов) и неодима (МЛ9, МЛ10— для литья и МАИ—для деформируемых полуфабрикатов) пригодны для длительной (:э100-часовой) работы при температурах до 250° и кратковременной (sg5 час.) до 350°.

Табл. 4,—Усталостная прочность магниевых чугунов

4. Магниевые сплавы. Основными элементами, входящими в магниевые сплавы, кроме самого магния, являются А1, Zn, Mn. Первые два увеличивают прочность, а последний снижает склонность к коррозии. Вредными примесями являются Fe, Cu, Si, Ni. Магниевые сплавы обладают весьма высокой удельной прочностью (удельный вес магния 1,74 Г/см3, а его сплавов — ниже 2,0 Г/см3). Вследствие легкости сплавов магния их называют электронами. Применение магниевых сплавов позволяет уменьшать вес деталей, по сравнению с деталями из алюминиевых сплавов примерно на 20—30% и по сравнению с железоуглеродистыми — на 50—75%. Так же как и алюминиевые, магниевые сплавы делятся на литейные и обрабатываемые давлением. У последних высокая ударная и циклическая вязкость. Обработка давлением существенно повышает прочность магниевых сплавов. Механические свойства Mg литого и деформированного приведены в табл. 4.13. На основе магния созданы жаропрочные сплавы (см. раздел 13 настоящего параграфа).

Прочность магниевых сплавов ниже прочности алюминиевых и быстро падает с повышением температурь!. Магниевые сплавы весьма чувствительны к концентрации напряжений. Они хорошо обрабатываются (однако. необходимы меры предосторожности против загорания стружки). Некоторые магниевые сплавы свариваются аргоно-электродуговой сваркой.

Прочность магниевых сплавов в процессе старения можно повысить только на 20—35 %. Пластичность сплавов при этом уменьшается, поэтому нередко ограничиваются только гомогенизацией (закалкой), улучшающей механические свойства сплавов.

Свойства магния. Малая плотность магниевых сплавов в сочетании с довольно высокой удельной плотностью н целым рядом физико-химических свойств делает нх ценными для различных областей народного хозяйства — в машиностроении, в том числе в сельскохозяйственном, автомобильном, приборостроении, самолетостроении, космической технике, радиотехнике, полиграфической, текстильной промышленности н т. д. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что важно для авиации, транспорта и машиностроения. Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дуралюмнна, н в 20 раз больше, чем у легированной стали. Магниевые сплавы обладают хорошей обрабатываемостью резанием. При механической обработке этих сплавов допускается скорость резания в 7 раз выше, чем для сталей, и в 2 раза выше, чем для алюминиевых сплавов. Магниевые сплавы немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Большую выгоду дает применение магниевых сплавов в деталях, работающих на продольный или поперечный изгиб. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы превышают алюминиевые на 20 % н стали на 50 %.

По влиянию на пластичность магния легирующие элементы можно разбить на две группы: а) элементы, уменьшающие пластичность (Mn, Si); б) элементы, повышающие пластичность при их введении до определенной концентрации (Li, Zn, Al, Sc, Ce). Максимальная прочность магниевых сплавов при комнатной температуре достигается при концентрациях легирующих элементов, близких к пределу насыщения твердых растворов при температурах их максимальной растворимости. При температурах 150...200°С наиболее сильно повышает жаропрочные свойства магния неодим, а в несколько меньшей степени — торий. При температурах 250...300°С, наоборот, торий обеспечивает более высокую твердость, чем неодим.

Типичным видом ТМО является НТМО2. Переохлажденный до 500—600°С аустенит деформируется и наклепывается. Чем больше продеформирован и, следовательно, упрочнен аустенит, тем выше прочность мартенсита (рис. 227). Для получения

В рассмотренных ранее случаях упрочнение (высокая плотность дислокаций) достигалось мартенситным превращением» Образующийся мартенсит в углеродсодержащих сталях имеет мелкоблочное строение и большие напряжения второго рода. Уменьшение содержания углерода уменьшает ширину размытия линий рентгенограммы мартенсита (уменьшает плотность дислокаций в мартенсите) и при очень малом содержании углерода (например, 0,03%С) прочность мартенсита (игольчатого феррита) не превосходит 100—120 кгс/мм2. Однако, если

Хром оказывает существенное влияние на механические, физические и химические свойства стали. Добавка хрома повышает твердость и прочность, не снижая пластичности стали, Однако увеличение содержания хрома выше 1,0 - 1,5% снижает ударную вязкость, но мало влияет на поперечное сужение и относительное удлинение. Особенно резко хром повышает твердость и прочность мартенсита. Увеличение содержания хрома до 4 - 5% наиболее резко повышает твердость закаленной стали, в то время как свойства отожженной стали изменяются незначительно.

Характерной особенностью мартенсита являются его высокая твердость и прочность. Твердость мартенсита возрастает с увеличением в нем содержания углерода, в стали с 0,6...0,7%С твердость мартенсита 65 HRC, что во много раз больше твердости феррита, временное сопротивление достигает 2600 2700 МПа. Однако с повышением в мартенсите содержания углерода возрастает склонность его к хрупкому разрушению, понижается сопротивление ^рождению трещины. Твердость (прочность) мартенсита обязана обра-, зеванию пересыщенного углеродом твердого раствора, высокой плотности дислокаций (100...1012 см ) и большому числу различного рода границ и суб-

Св-ва Н. с. п. к. одной и той же марки зависят от хим. состава: чем больше содержится легирующих элементов, понижающих мартенситную точку (никель, хром, молибден, марганец и др.), тем ниже ее прочность, а чем больше элементов, повышающих мартенситную точку (алюминий), тем сталь ближе становится к мартенсит-ному классу и тем выше ее прочность. Действие углерода и азота на Н. с. п. к. двоякое. С одной стороны, увеличение содержания этих элементов понижает мартенситную точку и способствует получению более стабильного аустенита в мягком закаленном состоянии и менее интенсивному упрочнению при обработке холодом. С другой стороны, углерод и азот повышают прочность мартенсита, образующегося как при деформации аустенита, так и при обработке стали холодом. Влияние титана и др. элементов, образующих трудно растворимые нитриды и карбиды, следует рассматривать гл. обр. с точки зрения уменьшения содержания углерода и азота в твердом растворе. Хим. сост. Н. с. п. к. приведен в табл. 1, а меха-нич. св-ва — в табл. 2.

Свойства мартенсита. Характерной особенностью мартенсита являются его высокая твердость и прочность. Твердость мартенсита возрастает с увеличением в нем содержания углерода (рис. 132, б); в стали с 0,6—0,7 % С твердость мартенсита 65 HRC, 960 HV, что во много раз больше твердости феррита.

Временное сопротивление низкоуглеродистого мартенсита (0,025 % С) составляет 1000 МПа, а при 0,6—0,8 % С достигает 2600—2700 МПа. Однако с повышением в мартенсите содержания углерода возрастает склонность его к хрупкому разрушению. Мартенсит, содержащий свыше 0,35—0,4 % С, обладает пониженным сопротивлением зарождению трещины и особенно низким значением вязкости разрушения /С1с. Твердость (прочность) мартенсита обязана образованию пересыщенного углеродом твер-

ски безуглеродистого (до 0,03% С) мартенсита — марейджинг. Основное технологическое преимущество этого способа состоит в том, что после закалки прочность мартенсита относительно невелика: :-~785—980 Мн/м2 (80—100 кГ/мм2), а после отпуска при умеренных температурах ~500° С прочность возрастает до 1,96—2,06 Гн/м2 (200—210 кГ/мм2). В мартенситно-стареющих сталях на основе Fe — Ni старение происходит за счет интерме-таллидных фаз. Большое распространение получили Fe — Ni — Со сплавы, особенно Fe + 18% Ni + 9% Со + 5% Mo.

Это соотношение выполняется, в частности, для случая примесей внедрения в ниобии. При содержании в «-растворе углерода в количестве 5% (ат.) значение е = 1/2; прочность мартенсита должна достигать G/80, т. е. а ^2,45 Гн/м2 (250 кГ/мм2), что соответствует экспериментально приведенным величинам [268]. *

Типичным видом ТМО является НТМО2. Переохлажденный до 500—600°С аустенит деформируется и наклепывается. Чем больше продеформирован и, следовательно, упрочнен аустенит, тем выше прочность мартенсита (рис. 227). Для получения

В рассмотренных ранее случаях упрочнение (высокая плотность дислокаций) достигалось мартенситным превращением. Образующийся мартенсит в углеродсодержащих сталях имеет мелкоблочное строение и большие напряжения второго рода. Уменьшение содержания углерода уменьшает ширину размытия линий рентгенограммы мартенсита (уменьшает плотность дислокаций в мартенсите) и при очень малом содержании углерода (например, 0,03% С) прочность мартенсита (игольчатого феррита) не превосходит 100—120 кгс/мм2. Однако, если