Механические свойства при низких температурах

 

С понижением температуры против комнатной механические свойства металлов и их сплавов меняются, причем в зависимости от типа кристаллической решетки, структуры и чистоты металла, условий нагружения и др. факторов могут наблюдаться различные по характеру изменения.

При низких темп-рах сопротивление пластич. деформации (пределы текучести, прочности, твердость), как правило, возрастает; у материалов с решеткой объемноцентрированного куба (ОЦК) особенно сильно возрастает предел текучести, у материалов с решеткой гранецентрированного куба (ГЦК) предел текучести обычно увеличивается в меньшей мере, чем предел прочности. При низких температурах мало изменяются сопротивление хрупкому разрушению, модули нормальной упругости и сдвига. Пластичность и вязкость с понижением температуры обычно уменьшаются, что особенно сильно выражено у металлов с решеткой ОЦК, а у металлов и сплавов с решеткой ГЦК пластичность либо понижается слабо (жаропрочные сплавы на никелевой основе, нек-рые алюминиевые сплавы), либо возрастает (медь и ее сплавы).

Наиболее сильно с понижением темп-ры уменьшается ударная вязкость; у многих конструкционных сталей, никелевых и титановых сплавов наблюдается плавное падение ан, тогда как у железа, углеродистой стали, молибдена и нек-рых др. материалов падение ударной вязкости (или пластичности) происходит в узком интервале темп-р, называемом критическим температурным интервалом хрупкости. В этом интервале происходит переход от вязких волокнистых изломов к хрупким кристаллич. изломам с низкими значениями пластичности и вязкости.

Иногда этот переход выражен настолько резко, что говорят о критической темп-ре хрупкости. Образование хрупких разрушений при понижении темп-ры наз. хладноломкостью. Для нек-рых материалов темп-ра перехода в хрупкое состояние может быть значительно выше комнатной. Механич. природу хладноломкости объясняет известная схема А. Ф. Иоффе. У хладноломких металлов при понижении темп-ры предел текучести резко повышается и, начиная с нек-рой темп-ры (критич. темп-ры хрупкости), когда предел текучести становится выше сопротивления отрыву, могут наблюдаться только хрупкие изломы, в то время как у нехладноломких материалов предел текучести вплоть до самых низких темп-р может быть значительно ниже сопротивления отрыву. Для объяснения физич. природы хладноломкости выдвигается много гипотез (двойникования, примесей и др.).

Криогенные стали

 Криогенные стали обладают достаточной прочностью при нормальной температуре в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению при низких температурах. К этим сталям нередко предъявляют требования высокой коррозийной стойкости. В качестве криогенных сталей применяют низкоуглеродистые никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладноломкости. Для сварных конструкций, работающих при температуре до -196°С, используют стали с 6-7% Ni (ОН6А) и 8.5-9.5% Ni (ОН9А), обладающие низким порогом хладноломкости.

Из этих сталей изготовляют цилиндрические или сферические резервуары для хранения и транспортировки сжиженных газов при температуре не ниже -196°С.

Сталь 10Х14Г14Н4Т - s_в=620МПа, s_0.2=280МПа, d=45%, y=60%.

К криогенным сталям, наряду с 10Х14Г14Н4Т относят стали 12Х18Н10Т , 07Х21Г7АН5 и другие.

41

Инструмента́льная углеро́дистая сталь — сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.

Выпускается по ГОСТ 1435-99 следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А. Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А(в конце маркировки), к группе высококачественных сталей, более чистых по содержанию серы и фосфора, а также примесей других элементов — марки стали с буквой А. Буквы и цифры в обозначении этих марок стали означают: У — углеродистая, следующая за ней цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г — повышенное содержание марганца.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость.