Определения мартенситностареющей стали
Мартенситно-стареющая сталь представляет собой сверхвысокопрочную сталь с безуглеродистым (или сверхнизкоуглеродистым) железоникелевым мартенситом в качестве матрицы и дисперсионно-твердеющими интерметаллическими соединениями после старения.
Сталь обладает хорошей формуемостью до высокопрочного старения, практически не деформируется после старения и обладает высокой прочностью и ударной вязкостью после старения.
Термическая обработка мартенситностареющей стали
Как правило, термическая обработка мартенситностареющей стали представляет собой отжиг на твердый раствор при температуре 820 ℃, а время выдержки рассчитывается в соответствии с размером ее поперечного сечения на 1 час каждые 25 мм.
Скорость охлаждения после отжига практически не влияет на микроструктуру и свойства стали.
Но перед обработкой старением мартенситностареющую сталь необходимо охладить до комнатной температуры. Обычно его выдерживают при температуре 480 ℃ в течение от 3 до 6 часов.
Процесс производства мартенситностареющей стали
Мартенситно-стареющая сталь представляет собой сплав Fe-Ni, не содержащий углерода и дополненный кобальтом, молибденом, титаном и другими элементами. Типичные марки стали, такие как железная основа, содержат 17–19% никеля, 7–9% кобальта, 4.5–5% молибдена и 0.6–0.9% титана. Этот тип сплава закаливают до мартенсита, а затем отпускают при 480-500°С.
В процессе отпуска легирующие элементы перенасыщаются в мартенсите, который выделяется из мартенсита с образованием интерметаллических выделений, что приводит к сильному эффекту дисперсионного упрочнения.
По аналогии с дисперсионным упрочнением алюминия, меди и других цветных сплавов этот процесс можно назвать обработкой старением. А поскольку исходная структура является мартенситно-стареющей, этот тип стали называют мартенситностареющей сталью.
Высокопрочная мартенситностареющая сталь может быть получена путем обработки старением. Процесс обработки обычно следующий: температура старения составляет 480 ℃, высокопрочная сталь может использоваться при 510 ℃, время старения составляет от 3 до 6 часов, а после старения охлаждение на воздухе. После обработки старением на мартенситной матрице осаждается большое количество диспергированных ультрадисперсных частиц интерметаллического соединения, что удваивает прочность материала с небольшой потерей ударной вязкости.
Для чего используется мартенситностареющая сталь?
1) Стареющая сталь обладает высокой прочностью и ударной вязкостью до старения, поэтому она используется для изготовления тонких оболочек ракет и ракет, конструкционных сталей для аэрокосмической промышленности, сосудов высокого давления и других высокотехнологичных областей, таких как авиация, аэрокосмическая промышленность и атомная энергетика.
2) Используя стабильные характеристики микроструктуры мартенситностареющей стали, даже после того, как температура слишком высока и усредняется, процесс размягчения происходит очень медленно, и он используется в качестве деталей двигателя, таких как кривошипы, шестерни, валы и автоматический ударник оружие.
3) Из-за равномерного расширения и легкости резки перед старением мартенситностареющая сталь может использоваться для изготовления быстроизнашивающихся узлов на сборочных линиях и для изготовления пресс-форм, таких как штампы для штамповки, экструзионные штампы из алюминиевого сплава и инструментальные материалы.
4) Стареющая сталь используется в спортивном инвентаре. Клинок, применяемый в фехтовании, обычно изготавливают из мартенситностареющей стали, так как скорость роста трещин в мартенситностареющей стали в 10 раз меньше, чем в углеродистой стали, и это снижает поломку клинка. У людей меньше шансов навредить.
5) Стареющая сталь использовалась в медицинском оборудовании для изготовления хирургических инструментов и шприцев для подкожных инъекций.
Хотя цена за килограмм мартенситностареющей стали дороже, чем у обычной стали, детали из мартенситностареющей стали имеют более низкую стоимость из-за высокого отношения прочности к массе, а стоимость обработки значительно ниже.
Спецификация мартенситностареющей стали
| Класс | Химический состав / % | Предел текучести/ МПа | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Co | Mo | Ti | Al | ||
| 18Ni (200) | 18 | 8.5 | 3.3 | 0.2 | 0.11 | 1400 |
| 18Ni (250) | 18 | 8.5 | 5 | 0.4 | 0.1 | 1700 |
| 18Ni (300) | 18 | 9 | 5 | 0.7 | 0.1 | 2000 |
| 18Ni (350) | 18 | 12.5 | 4.2 | 1.6 | 0.1 | 2400 |
| 18Ni(литой) | 17 | 10 | 4.6 | 0.3 | 0.1 | 1650 |
| 400 Сплав | 13 | 15 | 10 | 0.2 | 0.1 | 2800 |
| 500 Сплав | 8 | 18 | 14 | 0.2 | 0.1 | 3500 |
Свойства мартенситностареющей стали
Высокая прочность, хорошая твердость
Мартенситно-стареющая сталь – это сталь с самой высокой прочностью. Несмотря на высокую прочность, ударная вязкость выше, чем у других сверхвысокопрочных сталей того же уровня прочности. Это сталь с самой высокой прочностью и ударной вязкостью среди существующих материалов.
Простой процесс термообработки
Простой процесс термической обработки является еще одним преимуществом мартенситностареющей стали. Традиционный процесс представляет собой твердый раствор при температуре 850～870 ℃ с последующим охлаждением на воздухе или закалкой в воде. Скорость охлаждения мало влияет на структуру и производительность. Затем его нагревают до 480 ℃ для старения. Для высокопрочных марок стали можно использовать 510 ℃. Время выдержки от 3 до 6 часов. После старения охлаждается воздухом.
Хорошие сварочные характеристики
Отличные сварочные характеристики являются одним из важных преимуществ мартенситностареющей стали. Сварка в среде инертного газа является наиболее распространенным методом сварки. Характеристики сварки мартенситно-стареющей стали отличаются от предыдущей сверхвысокопрочной мартенситной стали. Он не требует предварительного и последующего нагрева, не дает сварочных трещин.
Хорошая холодная и горячая обработка
Горячая обработка проще, а обрабатываемость примерно такая же, как у стального слитка SU304. Для мартенситностареющей стали можно использовать наиболее часто используемые методы горячей обработки, такие как ковка и прокатка.
Преимущества мартенситностареющей стали
- Сверхвысокая прочность при комнатной температуре
- Простая термообработка для обеспечения минимальной деформации при термообработке
- По сравнению с закаленной сталью того же уровня прочности она обладает превосходной усталостной вязкостью.
- Низкое содержание углерода, что устраняет проблемы обезуглероживания
- Размер сечения является важным фактором в процессе закалки
- Легко обрабатывать
- Хорошие сварочные характеристики
- Обладает высокой прочностью и высокой ударной вязкостью
- Легкая обработка резки, низкая деформация при обработке
- Равномерная и стабильная усадка при термообработке
- Легкое азотирование
- Обладает хорошей коррозионной стойкостью и способностью к росту трещин
- Полированная отделка
Заключение
Мартенситно-стареющая сталь обладает не только высокой прочностью, но и хорошей пластичностью, вязкостью разрушения, свариваемостью, обрабатываемостью в горячем и холодном состоянии, коррозионной стойкостью под напряжением. Мартенситно-стойкая сталь широко используется в аэрокосмической, морской и атомной энергетике, в конструкционных деталях и инструментах.
