Высокая прочность (ат=450—750 МПа) низколегированных строительных сталей должна сочетаться с малой склонностью к хрупким разрушениям. Как отмечалось ранее, одновременное повышение прочности и снижение хладноломкости является весьма сложной проблемой.. Решение ее осуществляется несколькими путями: карбонитридным упрочнением сталей, термической обработкой, контролируемой прокаткой, созданием малоперлитных и бейнитных сталей.
Карбонитридное упрочнение сталей представляет собой способ воздействия на структуру и свойства сталей посредством образования упрочняющих дисперсных карбонитрид – ных фаз при легировании стали ванадием и ниобием (иногда дополнительно алюминием и титаном) в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0,030 %).
Главными факторами карбонитридного упрочнения являются: собственно дисперсионное упрочнение, измельчение аустенитного и действительного зерна стали, а при определенной технологии — образование субзеренной структуры. Вследствие этого стали с карбонитридным упрочнением обладают наивысшей прочностью и наименьшей температурой перехода из вязкого в хрупкое состояние.
Рассмотренные выше стали повышенной прочности, 15ГФ, 15Г2СФ и 10Г2Б также относятся к сталям с карбонитридным упрочнением, поскольку упрочняющими фазами в них являются карбиды ванадия и ниобия, в которых часть атомов углерода замещена азотом за счет остаточного азота в стали (0,005—0,008 %).
Таблица И. Состав и механические свойства высокопрочных
Содержание основных
Марка стали |
С |
Sl |
Mn |
N |
14Г2АФ * 16Г2АФ * 18Г2АФпс* 12Г2СМФ 12ГН2МФАЮ |
0,12—0,18 0,14—0,20 0,18—0,22 0,09—0,15 0,09—0,16 |
0,3-0,6 0,3-0,6 0,4-0,7 0,4-0,7 0,4—0,6 |
1,2—1,6 1,3—1,7 1,3—1,7 1,3—1,7 0,9—1,3 |
0,015—0,025 0,015—0,025 0,015—0,030 Ост. 0,02—0,03 |
* Стали могут содержать повышенное содержание меди (0,15—0,25 %), тогда упрочнение.
Введение в сталь повышенного содержания азота (до 0,030%) приводит к образованию комплексных фаз — карбонитридов: V(С, 1N) и Nb (С, N), а также нитридов AlN. Стали с азотом и карбидообразующими элементами обладают значительно более высокими механическими свойствами. /
10*
147
В табл. 11 приведены данные о составе и свойствах основных высокопрочных сталей с карбонитридным упрочнением. Наиболее широкое применение из них нашла сталь 16Г2АФ. Нормализация этой стали обеспечивает получение мелкого зерна, вследствие чего сталь имеет по сравнению с другими строительными сталями (ВСтЗсп, 09Г2С и др.) наивысшую прочность и наименьшую температуру перехода из вязкого в хрупкое состояние (рис. 78).
Бт, мпа T50, к
Ч 6 8 10 12 П 16 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0
Размер зерна D”^ Lnd”/Z
Рнс. 78. Зависимость предела текучести