Конструкционные высокопрочные низкоуглеродистые стали мартенситног

на 50 МГ1а выше, чем в стали 07ХЗГНМЮА. Меньшие остаточные напряжения в стали 07ХЗГНМЮА обуслов­ лены более высокой способностью стали к релаксации напряжений.

5.2 Свойства и практика применения промышленных НМС

Химический состав сталей, механические свойства, качество проката (листов, прутков), труб и поковок регла­ ментируются техническими условиями ТУ 14-1-3370-82, ТУ 14-1-4891-90, ТУ 14-1-5160-92, ТУ 14-1-4229-87, ТУ 14-3-1551-88, ТУ 14-3-1794-91,ТУ 14-159-230-93, ТУ 3-1078-78, ТУ 3-РГ. 104-98, табл. 5.2 и 5.3.

Таблица 5.2

Химический состав промышленных НМС, вес %

Таблица 5.3

В России для термоупрочненных сварных конструк­ ций применяют в настоящее время стали типа 10ХСНДА, 14ХСНДУ, 12Х2НМФ, 20ГНМ, 14ХГН2МДАФБ. Со­ гласно СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» максимальная расчетная прочность <гт= 355 Н/мм2, а в = 490 Н/мм2

Зарубежный опыт показывает, что в последние 30 лет в США, Германии, Франции для основных несу­ щих сварных конструкций используют стали типа марки

стали с такой прочностью, обладая ограниченной свари­ ваемостью, имеют следующие технологические недос­ татки: необходим подогрев перед сваркой; ограничен ин­ тервал времени между сваркой и обязательным отпуском на заданные свойства; ограничены условия выполнения сварки при низких температурах.

Исследованием свариваемости НМС установлено, что благоприятное сочетание характеристик механиче­ ских свойств низкоуглеродистого мартенсита и возмож­ ность его получения в широком диапазоне скоростей ох­ лаждения обуславливают хорошую свариваемость в за­ каленном и отожженном состоянии [204-211]. В природе НМС отсутствует хрупкость в свежезакаленном сос­ тоянии.

Оценка склонности к образованию горячих трещин в сварных соединениях на пробах Холдкрофта - «рыбья кость» и Болленрата показала, что даже при сварке в термоупрочненном состоянии трещины не образуются. Механические свойства сварных соединений НМС обес­ печиваются непосредственно после сварки и после от­ пуска, применение которого целесообразно только для снятия напряжений в сложных конструкциях (табл. 5.4) [211,212,213,214].

НМС предназначены для изготовления сварных конструкций с прочностью ат > 800... 1200 Н/мм2: грузоподъемные механизмы, стрелы, опоры, фермы, мостовые конструкции, трубопроводы.

Руководящим документом РД 22-16-88 «Указания по выбору материалов для изготовления сварных сталь­ ных конструкций грузоподъемных кранов» разрешено применение НМС в условиях Крайнего Севера до ми­ нус 70 °С.

Технология изготовления сварных конструкций из НМС осуществлена в двух вариантах:

1.Изготовление свариваемых элементов в отожжен­ ном состоянии —» сборка и сварка конструкций —►безде- формационная упрочняющая термообработка (закалка на воздухе и отпуск) в сборке.

2.Изготовление термоупрочненных свариваемых

элементов из листа, труб, закаленных на металлургиче­ ском заводе —» сборка и сварка конструкции —*■отпуск.

Оба варианта реализуют высокие технологические свойства НМС, обусловленные структурой сталей:

-закаливаемость на спокойном воздухе с обеспе­ чением прочности на 20-25 % выше прочности извест­ ных отечественных сварных конструкций и на 15 % - за­ рубежных;

-хорошую свариваемость в термоупрочненном

иотожженном состоянии всеми способами сварки;

-отсутствие склонности к холодным и горячим трещинам;

-отсутствие деформации при термическом упроч­

нении;

-исключение экологически вредных закалочных жидких сред;

-возможность принятия оригинальных конструк­ торских решений с учетом технологических особенно­ стей НМС.

Разработанная технология, в отличие от сущест­ вующей технологии изготовления термоупрочненных конструкций из традиционных сталей, позволяет повы­ сить прочность <у0,2С 600 до 1200 Н/мм2и обеспечить при этом надежность и качество сварных соединений; обес­ печить бездеформационную термообработку; сократить трудоемкость сборочно-сварочных работ за счет высокой точности свариваемых элементов, исключения правки, подогрева под сварку, сокращения объема термообра­ ботки, контроля механических свойств, объема межцехо­ вых перевозок. Применение НМС снижает вес конструк­

ций на 10-30 %, сокращает трудоемкость изготовления на 20-50 %.

Назначение НМС 07ХЗГНМЮА можно свести к не­ скольким основным видам: сварные конструкции с пре­ делом текучести 650-800 МПа, от которых требуется хо­ рошая свариваемость без подогрева; сварные и несвар­ ные детали с малой жесткостью, которые должны закаливаться без деформации; точные термоупрочненные заготовки; шестерни и другие цементуемые детали с пределом текучести сердцевины стт > 1000 МПа, под­ вергаемые механической обработке в термоупрочненном состоянии. Химический состав НМС 07ХЗГНМЮА и ее критические температуры представлены в табл. 5.5.

Микроструктура стали в закаленном и отпущенном до 550 °С состоянии - малоуглеродистый пакетный мар­ тенсит, после отпуска 650 °С - феррит с небольшим ко­ личеством карбидов.

Основные показатели механических свойств, опре­ деляющие работоспособность, представлены в табл. 5.6- 5.8 и на рис. 5.9.

Предел усталости при испытаниях на симметричный изгиб гладких образцов из стали 07ХЗГНМЮА составил 650 МПа, надрезанных образцов - 340 МПа при прочно­ сти а в = 1150 МПа (образцы тип I и V по ГОСТ 2306-78).

Однородная мартенситная структура и отсутствие значительной концентрации напряжений обеспечили вы­ сокую антикоррозионную стойкость, табл. 5.9, 5.10. Тем­ пературная зависимость коэффициента термического ли­ нейного расширения находится в диапазоне значений ха­ рактерных для низкоуглеродистых сталей с относительно невысокой концентрацией легирующих элементов [215]: