Корзина
+38(099) 276-76-75
+38(098) 276-76-75
+38(093) 276-76-75
Металлопрокат по оптимальной цене
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
Корзина

Легированная сталь.

 Простая углеродистая сталь есть сплав железа с углеродом. Как уже отмечалось, для закалки такой стали требуется достаточно быстрое охлаждение — 150—200 град/с, что невозможно обеспечить на крупном изделии. Наиболее сильным охладителем из технически доступных средств является холодная вода, и практически нет способов охлаждать быстрее, чем в воде. Закалка 9—11-дюймовых снарядов в воде, проводимая Д. Черновым, происходила лишь в поверхностном слое — всего на глубину 2—3 мм. Нередко в технике требуется значительно более глубокая или даже сквозная закалка. Вот тут и приходит на помощь легирование стали хромом, марганцем, никелем, молибденом, вольфрамом, медью и др.
 Мы уже знаем, что быстрое охлаждение требуется, чтобы избежать распада аустенита на феррит и цементит на пути от исходной температуры нагрева до мартенситной точки. Если не хватает для этого скорости охлаждения, нужно попытаться уменьшить скорость этого распада, и тогда аустенит будет переохлаждаться и при не очень быстром охлаждении — в масле, даже на воздухе, а главное — станет возможной закалка крупных изделий на большую глубину или насквозь. Вот эту задачу — замедления процесса распада аустенита на феррит и цементит, задачу уменьшения необходимой для закалки скорости охлаждения — и решает введение в состав стали одного, двух, а иногда трех и больше легирующих элементов.
 Приобретаемая при этом высокая твердость часто не требуется для готового изделия. Вслед за закалкой производится операция отпуска, сильно снижающая твердость, однако при этом устраняется свойственная закаленной стали повышенная хрупкость и в целом достигается оптимальное сочетание прочности и вязкости. В принципе высокой твердости отвечает и высокая прочность на разрыв; однако высокая прочность чаще всего сопровождается пониженной вязкостью и склонностью к хрупкому разрушению. Для ослабления хрупкости и применяют операцию отпуска — иногда на 150— 200, иногда выше, на 550—650 °С. При этом возрастает вязкость, снижаются внутренние напряжения, твердость падает, но в целом достигается некоторый оптимальный комплекс механических свойств. Практикой давно установлено, что этот оптимальный комплекс свойств во многих случаях соответствует структуре мартенсита и роль легирующих элементов, прежде всего, сводится к тому, что они позволяют получить эту структуру в крупных сечениях. Если бы существовал способ охлаждать сталь быстрее, чем охлаждает вода, во многих случаях можно было бы отказаться от легированных сталей потому, что легирующие элементы оказывают большей частью непрямое действие на свойства стали: они только помогают получать нужную структуру в результате операций закалки и отпуска. К сожалению, никто не придумал другого способа отнимать тепло от нагретого тела, кроме как через поверхность, и самым сильным охладителем является издавна холодная вода.        Сильнее охлаждает соленая вода, и этим иногда пользуются. В ранние времена полагали, что сильнее воды охлаждает ртуть. Это не подтвердилось, не говоря уже о неприменимости ртути из-за сильной токсичности ее паров.
Конечно, немало есть примеров, когда в технике и в быту используется прямое влияние легирующих элементов на те или иные свойства стали. Все мы давно привыкли к нержавеющим столовым ножам, вилкам и т. п. Режут нержавеющие ножи, впрочем, плоховато, быстро тупятся, но ржаветь не ржавеют. И это потому, что в них содержится 12—14 % хрома, который изменяет характер оксидной пленки на поверхности стали и тем предохраняет ее от ржавления. А режут плохо потому, что маловато углерода. Современные лезвия безопасных бритв также делаются из хромистой нержавеющей стали, но режут прекрасно: в них около 1 % углерода.
В химической и пищевой промышленности, да и в быту широко используется другой тип нержавеющей стали, легированной 18—20% хрома и 8—10% никеля. Углерода в такой стали — сотые доли процента, она относительно мягкая и пластичная, применяется для изготовления разного рода емкостей, груб, панелей и т. п. Великолепно сопротивляется действию ряда кислот, может применяться вместо золота в зубопротезировании. Это сталь особого класса. В ней используется то обстоятельство, что многие легирующие элементы, в том числе хром и никель, присутствуя в составе стали, заметно понижают точку d и, при достаточном их количестве, переводят эту точку в область глубоко отрицательных температур. Это означает, что при закалке такой стали аустенит легко переохлаждается до комнатной температуры, и сталь остается в этом аустенитном состоянии неопределенно долгое время. Твердость ее невелика, но она очень пластична, легко штампуется, прокатывается в лист, ленту и т. п. Замечательно, что такая аустенитная сталь немагнитная; это понятно: основу такой стали составляет немагнитная форма гамма-железа с присущей ей кристаллической решеткой гранецентрированного куба. В отличие от обычных сталей с объемно-центрированной решеткой эта сталь сохраняет вязкость до самых низких температур, т. е. не страдает хладноломкостью.
Легирующие элементы способствуют закалке крупных изделий. Это основано на их тормозящем влиянии, на скорость распада переохлажденного аустенита на феррит и цементит, благодаря чему удается сравнительно легко переохладить аустенит до точки d с тем, чтобы дальше он превращался в мартенсит. В данном случае легирующие элементы глубоко снижают точку d, и поэтому вообще устраняется мартенситное превращение. Когда изделие охлаждается до комнатной температуры и даже ниже, материал переохлаждается и возникает состояние, свойственное высоким температурам, можно говорить о новом классе сталей — аустенитных сталях с особыми, присущими только этим сталям физическими, химическими и механическими свойствами.

Предыдущие статьи