Микроструктура низколегированных сталей и ее влияние на их механические свойства

ТЕГИ: lowalloy | steel | grades |

Низколегированные стали являются важным подмножеством сталелитейной промышленности, характеризующимся наличием легирующих элементов, таких как марганец, кремний и медь, которые составляют менее 10% веса стали. По сравнению со своими нелегированными аналогами низколегированные стали обладают рядом желаемых свойств, таких как повышенная ударная вязкость, коррозионная стойкость и улучшенная свариваемость. В данной статье будет рассмотрена микроструктура низколегированных марок стали и ее влияние на их механические свойства на основе стандартных спецификаций.

Микроструктура низколегированных марок стали

Микроструктура низколегированных марок стали характеризуется наличием ферритной и перлитной фаз. Феррит представляет собой твердый раствор железа и небольшого количества других химических элементов, а перлит представляет собой смесь мелкозернистого феррита и цементита. Относительные количества этих двух фаз зависят как от химического состава, так и от термической обработки стали.

По мере увеличения количества легирующих элементов, таких как марганец и кремний, микроструктура низколегированных сталей имеет тенденцию к сдвигу в сторону большей доли феррита. Это увеличение содержания феррита может привести к снижению прочности и твердости, но также к повышению пластичности и ударной вязкости. И наоборот, увеличение количества углерода и легирующих элементов, таких как никель и хром, может способствовать образованию перлита и привести к повышению прочности и твердости, но снижению пластичности и ударной вязкости.

Механические свойства низколегированных марок стали

Механические свойства низколегированных марок стали сильно зависят от их микроструктуры. В частности, наличие и размер различных фаз, таких как феррит, перлит и бейнит, могут существенно влиять на прочность, твердость и ударную вязкость стали. Следовательно, правильная термическая обработка и выбор легирующих элементов необходимы для достижения желаемых механических свойств.

Например, предел текучести низколегированных сталей обычно находится в диапазоне от 275 МПа до 690 МПа, при этом большее количество легирующих элементов обычно приводит к более высокой прочности. Точно так же твердость низколегированных сталей может варьироваться от 120 до 300 HB, также в зависимости от химического состава и термической обработки. Наконец, вязкость низколегированных сталей характеризуется их ударопрочностью и вязкостью разрушения, которые в основном определяются наличием микроструктурных особенностей, таких как включения, трещины и пустоты.

Стандартные технические условия на низколегированные марки стали

Механические свойства низколегированных марок стали обычно определяются различными международными стандартами, такими как ASTM, AISI, EN и JIS. Например, ASTM A572 определяет максимальный предел текучести и предел прочности при растяжении для различных марок низколегированной стали. Точно так же AISI 4340 определяет химический состав и типичные механические свойства низколегированной стали со средним содержанием углерода. Эти стандарты обеспечивают общую основу для выбора и испытаний различных марок низколегированных сталей, обеспечивая их соответствие определенным требованиям к качеству и характеристикам.

Заключение

микроструктура низколегированных марок сталей является важнейшим фактором, влияющим на их механические свойства. Благодаря правильному выбору легирующих элементов и термической обработке низколегированные стали могут достигать баланса прочности, твердости и ударной вязкости, подходящего для различных применений. Соблюдая установленные стандарты, производители могут гарантировать, что их продукция соответствует необходимым требованиям качества и производительности.