Высокопрочных конструкционных

Сталь 10X11Н20ТЗР применяют в ииде листов для изготовления сварных элементов высокопрочных конструкций, работающих при температурах до 750—800 °С. Листовую сталь упрочняют закалкой с 1060—1080 "С и старением при 700 °С, 3—8 ч (в зависимости от толщины листа). Холодная деформация перед старением повышает временное сопротивление. Эту же сталь в виде поковок и сортового

Отработан ряд стандартных изделий Больше разработано высокопрочных конструкций

Сталь 2Х13Г9Н4 применяется для изготовления высокопрочных конструкций, гл. обр. из холоднокатаной профилиров. ленты. Прочность и твердость этой стали возрастают при холодной деформации более интенсивно, чем у хромоникежевой стали типа 18-8. Поэтому при холодной прокатке лент не следует допускать больших степеней деформации во избежание чрезмерной потери пластичности.

2Х13Н4Г9, выпускаемую в виде холоднокатаной ленты, применяют при изготовлении легких высокопрочных конструкций, соединяемых точечной или роликовой электросваркой. Ввиду высокого содержания углерода другие методы сварки для этой стали неприменимы из-за возможности появления в сварных соединениях склонности к межкристаллитной коррозии. В состоянии после закалки сталь 2Х13Н4Г9 имеет аустенитную структуру, переходящую при холодной пластической деформации в мартенсит (у -> а2). Это имеет большое значение, так как упрочнение достигается как путем наклепа, так и благодаря частичному мартенсит-ному превращению. В результате сталь в холоднокатаном состоянии сочетает высокую прочность с достаточно высокой пластичностью [31 ]. Изменение свойств некоторых нержавеющих хромомарганцовоникелевых сталей в зависимости от различных факторов показано на рис. 25—28 [28 и др. ].

Сталь ЭИ696А ввиду пониженного содержания Ti и В обеспечивает высокую стойкость сварных соединений против растрескивания. Ее широко применяют в качестве свариваемого материала при изготовлении элементов высокопрочных конструкций разнообразного назначения (детали корпуса газовых турбин, камер сгорания, кольца соплового аппарата, задняя опора турбин и т. п.), работающих при температурах от —183 до 75(ГС.

Типичным представителем хромомарганцевоникелевых сталей аустенитного класса является сталь 2Х13Н4Г9, в которой содержится вдвое меньше Ni, чем в таких сталях, как 1Х18Н9 и 2X18Н9. Кроме того, она отличается относительно высоким содержанием С, вследствие чего приобретает достаточную коррозионную стойкость только после проведения закалки в воде с температур 1000-1100 °С. В закаленном или наклепанном состояниях сталь 2Х13Н4Г9 имеет высокую сопротивляемость атмосферной коррозии. Ее обыкновенно производят в виде холоднокатаной ленты, а применяют, например, в самолетостроении для изготовления высокопрочных конструкций, которые соединяются посредством точечной или роликовой электросварки и работают в условиях влажной атмосферы. Из-за опасности возникновения МКК в сварных соединениях другие методы сварки для стали 2X1ЗН4Г9 неприменимы.

Сталь 10Х11Н20ТЗР применяют в виде листов для изготовления сварных элементов высокопрочных конструкций, работающих при температуре до 700— 750°С. Эту же сталь с большим количеством титана и алюминия, без сварки, используют для изготовления деталей газотурбинных двигателей, работающих при температуре 650— 700 °С. Листовую сталь упрочняют закалкой от 1060—1080 °С и старением при 700°С 3—8 ч (в зависимости от толщины листа). Холодная деформация перед старением повышает временное сопротивление.

В последние годы получили распространение хромо-марганцевоникелевые стали с азотом типа 17-8-4-N, которые применяются в качестве коррозионностойкого, а также нержавеющего и теплостойкого материала для высокопрочных конструкций.

На околоземной орбите конструкции летательных аппаратов подвергаются воздействиям термического и ионного излучения, глубокого вакуума и т.д. Например, конструкция международной космической станции за период эксплуатации (около 30 лет) должна будет выдержать около 175 тыс. циклов термического нагружения от +125 до -125 °С при движении станции на околоземной орбите [2]. Жесткие условия эксплуатации приводят к необходимости создания легких и высокопрочных конструкций летательных аппаратов, обладающих высокой пространственной стабильностью. Именно композиционные материалы на металлической основе с их высокой удельной жесткостью и низким коэффициентом термического расширения обладают необходимыми характеристиками для создания таких конструкций.

Аустенито-мартенситные стали широко применяются при изготовлении легких высокопрочных конструкций авиационной техники, работающих при обычных атмосферных условиях и при повышенных температурах, для обшивки сверхзвуковых самолетов и других летательных аппаратов. На рис. 137 показано изменение ЮО-f длительной прочности этих сталей в сравнении с другими нержавеющими сталями в зависимости от температуры испытания. Как видно, они достаточно прочны при температурах не выше 450

В наклепанном состоянии холоднокатаная сталь обладает хорошей пластичностью." Эта особенность холоднокатаной стали типа 18-8 в сочетании с хорошей свариваемостью точечной электросваркой делает ее ценным материалом для легких и высокопрочных конструкций, применяемых в авиастроении. Ее с успехом применяли для крепления выхлопных патрубков к самолету, для обшивки той части самолета, на которую действуют выхлопные газы, и в последнее время для обшивки сверхзвуковых самолетов, поверхность которых подвергается аэродинамическому нагреву.

Полиэфирные смолы, являющиеся продуктом полимеризации или поликонденсации сложных эфиров двухосновных кислот (малеиновой, себациновой, анилиновой), ангидридов (фталиевого, малеинового) и многоатомных спиртов (этиленгликоли, пропиленгликоли, диэти-ленгликоли), используют для высокопрочных конструкционных и электроизоляционных пластмасс. Они имеют термостойкость до 300° С, способны формоваться при низких давлениях.

Распространение в мировой практике строительства висячие системы покрытий получили в послевоенные годы. Их применению способствовало, наряду с необходимостью перекрытия больших пространств, повсеместное распространение высокопрочных конструкционных материалов.

В это время Орован [3] и Ирвин [4] независимо обнаружили, что «хрупкое» разрушение высокопрочных металлов сопровождается существенными пластическими деформациями в области, примыкающей к разрушенным поверхностям. Было также показано, что если энергию, рассеянную при образовании этой пластической области, ввести в теорию Гриффитса в том же виде, что и освобождающуюся упругую энергию (т.е. как энергию на единицу поверхности трещины), то модифицированная теория Гриффитса довольно точно предсказывает неустойчивый рост трещины для ряда высокопрочных конструкционных сплавов.

Несмотря на различную чувствительность материалов к КПН, в настоящее время следует считать установленным возможность коррозионного растрескивания для очень многих технических материалов, различие заключается лишь в составе агрессивных сред и в величине действующих растягивающих сил, как внешних, так и внутренних. Можно назвать некоторые виды деталей и материалов, для которых разрушения типа КПН являются характерными. Так, были зарегистрированы случаи коррозионного растрескивания деталей из высокопрочных конструкционных сталей, эксплуатируемых в авиационной и космической технике, например детали шасси самолетов [54]. Отмечалось коррозионное растрескивание стоек шасси, тяг, балок, тележек, опорных цапф и т. д.

аправленная кристаллизация — один из важных разделов научного поиска по созданию высокопрочных конструкционных материалов, которых сейчас уже немало. Среди них можно назвать двойные эвтектические сплавы и стеклокристаллические материалы.

чувствительность к надрезу определяется на плоских образцах с отверстием или с боковыми выточками. Распространены образцы с трещиной, наносимой при предварительном статическом или вибрационном нагружении. Такая трещина имитирует внутренние и поверхностные дефекты материала и позволяет оценивать при последующем испытании чувствительность высокопрочных конструкционных материалов к дефектам типа трещины.

Стеклотекстолиты марок ЭФ-32-301 с ЭДФ и др. применяют в производстве высокопрочных конструкционных и радиотехнических изделий, изготовляемых различными методами формования при удельном давлении 3^-5 кГ/сл2 и прессованием при 25-200 кГ/_см\

Современный этап разбития техники характеризуется интенсификацией производственных процессов, ужесточением эксплуатационных условий, увеличением единичных мощностей машин и оборудования, что обусловило разработку и применение высокопрочных конструкционных материалов. Вместе с тем, высокопрочные стали и сплавы, как правило, более склонны к коррозионно-механическому разрушению, в частности, коррозионной усталости, чем менее прочные, но термодинамически более стабильные металлы. Поэтому одной из важных задач борбы с коррозией является решение металлургической стороны проблемы, т.е. установление влияния природы, состава, строения металлов на их коррозионно-механическое разрушение с целью получения данных для оптимизации технологии производства конструкционных материалов.

В работе оптимизировалось соотношение между хромом и никелем в высокопрочных конструкционных Сг—Ш—Мо—V ста- ~ лях с целью повышения твердости диффузионного слоя.

Метод производства высокопрочных конструкционных модифицированных чугунов за-

Таблица 5Л Механические свойства высокопрочных конструкционных сталей