Уровни прочности канатной стали. Технология упрочнения

1.19 Уровни прочности канатной стали. Технология упрочнения

Технология упрочнения.

Чем тоньше пластинки цементита в перлите, тем больше упрочнение. Пластинки тем тоньше, чем ниже температура распада переохлажденного аустенита. Оптимальную температуру изотермического распада надо быстро достичь и точно выдержать. Поэтому делается патентирование: протягиваемая проволока проходит через печь (или соляную ванну) нагрева и быстро охлаждается до температуры распада аустенита в ванне с расплавом свинца и солей. После волочения делается еще низкий отпуск для снятия напряжений.

К стали для патентирования (упрочнения) есть ряд жестких требований. Во-первых, чистота по легирующим элементам (Сr<0,10%; Ni<0,15%; Сu<0,2%), иначе изотермический распад аустенита за время пребывания в свинцовой ванне не закончится, а остаток аустенита на выходе из ванны даст хрупкий мартенсит или бейнит. Использование лома в шихте исключается.

Во-вторых, вытягиваясь при волочении, границы зерна исходного аустенита превращаются в ленты вдоль оси проволоки.

Если на них были сегрегации фосфора или наночастицы АlN или МnS, проволока расслаивается по этим лентам при скручивании (или при волочении). Поэтому когда-то сталь для пружин плавили только из древесноугольного чугуна (чистого по фосфору и сере).

Сегодня его заменило железо прямого восстановления.

В-третьих, важна чистота по неметаллическим включениям.

Если включения деформируемы и при холодном волочении (как МnS), то из округлых в слитке они превратятся в нити макроскопической длины и субмикронной толщины, а включения-дендриты - в пучок нитей, по которым и произойдет расслой. Канаты из стали 60 с округлыми сульфидами (от введения РЗМ) выдерживали 25000 перегибов, а с длинными включениями - только 18000..

Недеформируемое включение (как Аl₂О₃) при размере 100 мкм сравнимо с диаметром проволоки, которая в этом месте оборвется еще при волочении (и потому в готовой проволоке таких не находят). От оксидов размером 3…10 мкм растут трещины усталости в пружинах или в канате, поэтому важны как содержание кислорода и серы в расплаве, так и приемы раскисления десульфурации.

Наконец, нагревы перед патентированием требуют защитной атмосферы, так как даже тонкий обезуглероженный слой с малопрочным свободным ферритом- очаг усталостного разрушения. Если же окалину стравливают, то затем нужен подогрев или выдержка, чтобы вышел захваченный водород, иначе проволока может растрескаться еще при хранении.

1.20 Виды коррозионных повреждений нержавеющей стали

Коррозия - это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов или неэлектролитов (нефть и др.), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелоча, соли, влажная атмосфера, почва, морская вода).

Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называют коррозионностойкими (нержавеющими).

Нержавеющие стали разделяют на две основные группы: хромистые и никелевые.

Хромистые коррозионностойкие стали применяют трех типов: с 13, 17 и 27% Cr, при этом в сталях с 13% Cr содержание углерода может изменяться в зависимости от требований в пределах от 0,08 до 0,40%. Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода. Так, повышение концентрации углерода в стали приводит к образованию карбидов, уменьшая количество хрома в твердом растворе; при этом в стали возникает двухфазная структура.

Стали с 13% хрома подвержены коррозионному растрескиванию и точечной коррозии в средах, содержащих ионы хлора.

Так же нагрев закаленных сталей в интервале 500-800˚С приводит к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома M23C6 и обеднению в связи с этим указанных зон хрома ниже 12%-ного предела; это вызывает снижение электрохимического потенциала пограничных участков аустенитного зерна и их растворение в коррозионной среде. Коррозионное разрушение имеет межкристаллический характер, приводит к охрупчиванию стали и называется межкристаллитной (интеркристаллитной) коррозией (МКК).

Список литературы

1.         Лейкин А.Е., Родин Б.И. Материаловедение. Учебник для машиностроительных специальностей вузов. – М.: «Высшая школа», 1971.

2.         Петренко Ю.А., Каратушин С.И., Глазунов К. О. Материаловедение. Методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ для студентов специальностей 230100, 230300, 2307.12. – СПб.: Изд-во СПбГАСЭ, 2005.

3.         Колесник П.А., Кланица В.С. Материаловедение на автомобильном транспорте. Учебник для студентов высших учебных заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

4.         Рогачева Л.В. Материаловедение. – М.: Колос-Пресс, 2002.

5.         Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Изд. «Высшая школа», 1968.

6.         Шульте Ю.А. Хладостойкие стали. – М.: Металлургия, 1970.

7.         Ассонов А.Д. Технология термообработки деталей машин. – М.: Машиностроение, 1969.