Области и перспективы применения мартенситностареющих

сталей

Область применения мартенситно-стареющих сталей определяется растущей потребностью ряда передовых областей техники в высокопрочных материалах. Однако сравнительно высокая стоимость (примерно в 5 раз выше стоимости легированных высокопрочных сталей) и дефицитность ряда основных легирующих элементов ограничивают применение сталей этого класса теми отраслями, где они являются крайне необходимыми, а иногда и незаменимыми.

Мартенситностареющие стали целесообразно использовать, прежде всего, для изготовления деталей или изделий, которые должны обладать высокой удельной прочностью в сочетании высокой конструктивной прочностью и эксплуатационной надежностью. Их используют в ракетной технике, космонавтике, авиационной промышленности для изготовления корпусов ракет и ракетных двигателей, деталей крепежа ракет, различных деталей и узлов ракет и космических кораблей, деталей катапульт, шасси самолетов и вертолетов, крыльчаток реактивных двигателей самолетов и вертолетов, сосудов высокого давления и т.п.

Высокая хладостойкость позволяет применять мартенситностареющие стали для изготовления криогенных систем, деталей авиационной техники (в том числе шасси), гидрокрыльев и т.п. Хорошее сопротивление хрупкому разрушению и весьма высокая прочность сварных конструкций в сочетании с коррозионной стойкостью позволяют использовать мартенситностареющие стали, особенно коррозионностойкие, для производства корпусов батискафов, химических сосудов, аппаратов и т.п. Накоплено много данных о перспективности применения мартенситностареющих сталей в качестве пружинного материала.

Мартенситностареющие стали обладают высокой размерной стабильностью при термической обработке, т.е. практически не испытывают коробления. Поэтому из них можно изготавливать особо сложные и точные детали (например, элементы пресс-форм для литья). Эти стали можно использовать для изготовления штампов для горячего прессования и холодной высадки металлов, пресс-форм для литья под давлением алюминия, меди, латуни, циркония и других металлов и сплавов, а также пластмасс.

Совершенствование мартенситностареющих сталей ведется в трех основных направлениях: оптимизацией легирования, применением перспективных схем термической и термомеханической обработки, использованием мартенситностареющих сталей совместно с другими материалами.

В последние годы разработаны сверхвысокопрочные стали, отличительной особенностью которых является легирование 15-20 % Со и 6-15 % Мо при 8-25 % Ni. Это позволяет получить изделия со значением временного сопротивления около 3500 МПа. Холодная пластическая деформация таких сталей в сочетании с последующим старением увеличивает значение_вдо 4000 МПа. Разумеется, такая высокая прочность сочетается с пониженными пластическими свойствами (= 3-20 %).

Повысить пластичность и вязкость мартенситностареющих сталей разных систем легирования возможно путем качественной выплавки (использование двойных вакуумно-дуговых и вакуумно-индукционных переплавов и т.п.). Весьма полезным считается также микролегирование редкоземельными металлами и кальцием, поскольку при этом несколько ослабляется эффект зернограничного охрупчивания.

Совершенствование термической обработки ведется в направлении использования ступенчатой и многократной закалок, а также двойного старения (например, по режиму 560 °С, 1 ч + 400 °С, 2 ч), цель которого добиться наиболее полного проявления упрочняющего эффекта старения. В области применения термомеханической обработки перспективным представляется сочетание деформации стали в аустенитной области при температуре несколько выше точки М_нс целью получения мартенсита деформации и последующего старения. При этом механические свойства весьма высоки, поскольку мартенсит, образующийся в деформированном аустените, обладает повышенной дефектностью кристаллической решетки.

Мартенситностареющие стали нашли применение в композиционных материалах. В частности распространен композит алюминиевый сплав (матрица) - мартенситностареющая сталь (арматура).

Перспективно использование мартенситностареющих сталей в порошковой металлургии. Детали, изготовленные спеканием из Fe-Cr-Niстали и карбида типаТіС, имеют твердостьHRC67, достаточную пластичность и вязкость и могут быть использованы, например, в условиях высокотемпературного контактного воздействия.