Низколегированные стали


Впервые человек древнего мира познакомился с легированными сталями и применил их в своих практических целях для предметов труда и оружия, случайно встретившись в природе с метеоритами. Много исторических эпох, десятки веков потребовалось для того, чтобы практика производства и применения легированных сталей получила научный фундамент и стала бы повседневным делом металлургов, металловедов, машиностроителей, конструкторов и производственников. Несмотря на глубокую давность применения стали и стальных изделий, несмотря на изумительное искусство древних народов Индии, Ирака, Ирана,. Руси и Японии в производстве булатной стали, начало развития теории легирования относится всего лишь к 30-м годам прошлого столетия и связано с именем и трудами русского инженера и ученого П. П. Аносова, а практика обоснованного применения легированных сталей насчитывает не более ста лет. Только в 1870 г. была впервые предпринята попытка изготовления арочных фирм моста через реку Миссисипи, близ Санта-Луиса из хромистой (1,5—2,0% Сr) стали.
В 1882 г. английский металлург Гадфильд случайно обратил внимание на важные особенности, сообщаемые свойствам стали введением в нее кремния, а позднее и марганца [202, 203]. Впервые присутствие молибдена в железных сплавах (метеоритах) было обнаружено японцем Kote в 1831 г., а в 1894—1896 гг. молибден как легирующий элемент был впервые применен при выплавке среднеуглеродистой стали (0,54% С) на Путиловском заводе в Петербурге и при производстве броневых плит на заводе Шнейдера в Крезо [207,19]. В 1885 г. производство никелевой стали было освоено на заводах Франции [223], а затем Англии, России, Германии и США. Из никелевых сталей в США в период 1903—1908 гг. были изготовлены такие ответственные сооружения, как Блек-Уэльский мост в Нью-Йорке с наибольшей длиной пролета в 326,28 ж, Манхаттанский подвесной мост с пролетом в 448 м, мост через реку Святого Лаврентия в Квебеке и много других. Уже тогда, при постройке моста в Квебеке применение 3—3,5% никелевой стали повышенной прочности позволило сэкономить свыше 18000 т строительной стали.
В 1908 г. и последующих годах никельсодержащие стали (2,0— 2,5% Ni) были применены для строительства железнодорожных мостов фирмой Круппа в Германии и металлургами Шеффильда в Англии. Высокие свойства никелевых и никельсодержащих сталей привлекли к себе пристальное внимание специалистов военной промышленности Англии, Германии и России, в результате чего эти стали получают широкое распространение в производстве орудий, броневых плит, а также ответственных частей машин и механизмов.
К концу XIX столетия никелевые, причем именно чисто никелевые, стали выходят на первое место среди всех других, созданных к тому времени легированных марок строительной и конструкционной стали. В дальнейшем, с развитием научных исследований, кроме чисто никелевых сталей все большую известность и все большее применение начинают получать стали хромоникелевые, никельмолибденовые, никельванадиевые, хромистые, хромованадиевые, кремниевые и хромокремниевые, сложно легированные (Cr-Ni-Mo, Сг-Ni-V), комплекснолегированные (четырьмя элементами и более), микролегированные и др.
Для строительных конструкций широкую популярность, кроме никелевых сталей, приобретают стали медные, меднофосфористые, марганцовые, кремнемарганцовые, марганцовованадиевые и многие другие. В дальнейшем исследованиями, проведенными в институтах и на промышленных предприятиях различных стран мира, в период 30-х, а затем 50 -60-х годов нашего столетия, и практическим опытом изготовления и эксплуатации разнообразных машин и сооружений было установлено преимущество сложнолегированных (комплекснолегированных) сталей по сравнению с чисто никелевыми или среднелегированными никелем (свыше 2-2,5%). Эти преимущества сложнолегированных сталей заключаются: 1) в возможности получения на них комплекса более высоких механических и технологических свойств; 2) в меньшей их себестоимости. При этом под лучшими технологическими свойствами понимается: лучшая деформируемость в процессе горячей обработки давлением, лучшая обрабатываемость на станках и свариваемость, более высокая прокаливаемость, хорошая цементуемость при отсутствии анормальности в структуре цементованного слоя, меньшая склонность к образованию многочисленных металлургических пороков, меньшая чувствительность к условиям охлаждения.
Стремление к резкому сокращению применения чисто никелевых сталей и к снижению среднего содержания никеля в конструкционных марках стали, наблюдаемое в практике США, видно из графиков, приведенных на фиг. 1. Как видно из этих графиков, на смену никелевым и хромоникелевым маркам стали в XX столетни пришли стали хромистые, хромомолибденовые, хромоникель-молибденовые и в последнее десятилетие— микролегированные, бористые. Характерно, что, в отличие от практики промышленности Советского Союза, марганцовые и марганцовосодсржащие конструкционные стали (Мn>0,8%) в США не находят широкого применения. Происходит это главным образом из-за дефицитности ферромарганца, так как запасы марганцевых руд в странах Западного полушария крайне ограничены.
Решениe заданий по всем разделам материаловедения

гарантии решения задач по материаловедению заказать решение задач по материаловедению