ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРИТНО-МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ С 12 % ХРОМА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРИТНО-МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ С 12 % ХРОМА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Моляров А.В., Рогачев С.О.

НИТУ МИСИС, Москва, Россия [email protected]

В работе проведено исследование закономерностей изменения кратковременных характеристик прочности и пластичности при повышенных температурах в интервале 20 - 720 °С целого ряда экспериментальных 12 %-ных хромистых сталей. Структура исследуемых сталей после стандартной термической обработки в виде закалки 1100 °С и последующего отпуска 720 °С в течение 2 ч представляла собой смесь зерен мартенсита отпуска и высокотемпературного 5-феррита в разном количественном соотношении. Проводили испытания на растяжение с использованием плоских пропорциональных образцов. Температуры испытаний выбраны так, чтобы получить значения механических свойств для всего диапазона рабочих температур.

Результаты механических испытаний показали, что исследуемые стали в зависимости от структуры имеют довольно высокий уровень характеристик кратковременной прочности - предела текучести и предела прочности во всем диапазоне температур испытаний, вплоть до температур их предполагаемой эксплуатации (650 - 720 °С). Так, для сталей с содержанием ферритной фазы 10 % и 40 % предел текучести при максимальной температуре испытания 720 °С составляет 205 МПа и 127 МПа, а при комнатной температуре испытания - 739 МПа и 367 МПа, соответственно.

Для всех исследованных сталей уровень снижения прочностных свойств с повышением температуры испытания плавный, без резких скачков и может быть описан монотонно убывающей зависимостью. При этом для большинства сталей в интервале температур 300 - 400 °С наблюдается замедление падения прочности или даже некоторое ее повышение, обусловленное процессом динамического деформационного старения. Начиная с температуры 500 °С происходит заметное снижение прочностных характеристик. Величина предела прочности и предела текучести при 500 °С составляет 70 - 80 % от первоначальной и, например, для стали с 10 % 5-феррита в структуре равняется 672 МПа и 615 МПа, соответственно. При дальнейшем повышении температуры испытаний разница в значениях величин пределов прочности и текучести уменьшается и при температуре 720 °С и выше их величины практически сопоставимы. Предел текучести с ростом температуры характеризуется более плавным уровнем снижения, чем предел прочности.

Показатели пластичности (относительное удлинение и поперечное сужение) имеют качественно аналогичный характер поведения при увеличении температуры испытания, что и прочность, но с обратной взаимосвязью - по мере снижения прочности пластичность возрастает. Минимальное значение относительного удлинения наблюдается в диапазоне температур 300 - 400 °С.

Таким образом, для исследуемых сталей температурная зависимость показателей кратковременной прочности (предела текучести и предела прочности) в интервале 20 - 720 °С имеет три характерных последовательных участка, средний из которых (300 - 400 °С) характеризуется процессом динамического деформационного старения.