Как производится сталь

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Легирование стали, никелем повышает её прокаливаемость; этому же способствуют присадки марганца, молибдена, хрома, бора. Никель увеличивает также, вязкость и пластичность стали, понижает температуру порога хладноломкости. Однако никель дорог, поэтому его вводят в сочетании с марганцем или хромом. Понижение порога хладноломкости достигается также присадкой хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия и циркония, которые образуют дисперсные труднорастворимые в аустените карбиды и препятствуют росту зерна аустенита. Рост зерна аустенита задерживается также присадкой алюминия, присутствующего в виде дисперсных оксидов. Молибден и вольфрам повышают, также стойкость стали к отпуску. Кобальт (как и никель) полностью взаимно растворим с железом, и способствует понижению количества остаточного аустенита в закаленной стали.

Особенности термической обработки легированной стали

 Температура нагрева легированной стали для закалки выше. Легированные стали имеют меньшую теплопроводность и требуют замедленного нагрева и более продолжительной выдержки для аустенизации в сравнении с углеродистой сталью. Все легирующие элементы (за исключение кобальта) уменьшают критическую скорость закалки, т. е. увеличивает инкубационный период переохлажденного аустенита - это определяет увеличение прокаливаемости заготовок. Увеличению устойчивости переохлажденного аустенита обеспечивает возможность получения структуры мартенсита при закалке охлаждением в масле, на воздухе и в горячих средах. Многие легирующие элементы повышают устойчивость мартенсита против отпуска, поэтому для достижения требуемой прочности легированные стали при отпуске нагревают до более высоких температур, чем углеродистые.

Термомеханическая обработка

 Некоторые марки легированной и углеродистой сталей упрочняют термомеханической обработкой (ТМО), при которой в единую операцию совмещают пластическую деформацию аустенита и закалку. После закалки производят низкий отпуск . Сталь после ТМО имеет повышенную прочность и ударную вязкость в 1,5-2 раза выше в сравнении со сталью той же марки после закалки и низкого отпуска.

В зависимости от температуры, при которой производят деформацию, различают высокотемпературную (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО) термомеханическую обработку. ВТМО применяют для углеродистой и легированной сталей. При этом сталь нагревают, выдерживают для аустенизации, деформируют прокаткой или ковкой для предупреждения поста зёрен аустенита их охлаждают. При НТМО деформацию производят при температурах ниже рекристаллизации в области повышенной устойчивости аустенита, что возможно лишь для легированных сталей; рекристаллизация при этом не может возникнуть.

Повышение прочности при ТМО определяется измельчением блоков зёрен аустенита и уплотнением дислокаций; эти особенности наследуются и мартенситом . НТМО дает наибольшее упрочнение (σв до 2800 МПа), однако при температурах НТМО аустенит менее пластичен, поэтому НТМО применяют для изделий простой формы (ленты, прутка) при небольших сечениях.