Справочник

Свойства, характеристики и параметры сталей

1. Параметры ползучести

Приближенные значения высокотемпературных пределов ползучести используемых сплавов на основе железа при падении разрывного напряжения ниже примерно 50 МПа, или МН·м-2, за 100000 ч приведены в Таблице 1. В Таблице 2 показаны значения разрывных напряжений при различных температурах для некоторых типичных сталей.

Таблица 1. Высокотемпературные пределы ползучести сплавов на основе железа

Материал Высокотемпературный предел [°С]
Литейный чугун 350
Углеродистые стали 450
Хромомолибденовые стали 550
Сталь с 18% хрома и 10% никеля 600
Сталь с 25% хрома и 20% никеля 750

Таблица 2. Разрывные напряжения для сталей

Состав

(% основного элемента)

Время

обработки [ч]

Разрывное напряжение [МПа, или МН·м-2]

после тепловой обработки

400°С 500°С 600°С 700°С 800°С
0.2 C, 0.75 Mn

(нормализована 920°С, отпущена 600°С)

1000 295 118
10000 225 59
100000 147 30
0.17 С, 1.3 Мn

(нормализована 920°С, отпущена 600°С)

1000 310 118
10000 235 67
100000 167 30
5 Cr, 0.5 Mо

(отожжена)

1000 230 130
10000 200 100
100000 170 75
9 Cr, 1 Mо

(нормализована 990°С, отпущена 750°С)

1000 275 200 100
10000 260 170 75
100000 240 130 54
18 Cr, 8 Ni

(охлаждена воздухом, 1050°С)

1000 354 262 146 54
10000 336 231 100 31
100000 323 200 70 20
18 Cr, 12 Ni, 2 Mо

(нормализована1050°С, охлаждена воздухом)

1000 477 385 230 108 35
10000 462 338 185 70 22
100000 430 293 139 46 11
25 Cr, 20 Ni (1000/1150°C,

охлаждена воздухом, закалена)

1000 175 88 39
10000 135 58 20
100000 42 17 6

2. Удельное электрическое сопротивление

В Таблице 3 приведены удельные электрические сопротивления, которые имеют различные типичные сорта железных сплавов при 20°С.

Таблица 3. Удельные электрические сопротивления железных сплавов

Материал Удельное сопротивление

[мкОм·м]

Малоуглеродистая сталь 0.16
Среднеуглеродистая сталь 0.17
Марганцевая сталь 0.23
Автоматная сталь 0.17
Никель-марганцевая сталь 0.23…0.39
Хромистая сталь 0.22
Хромомолибденовая сталь 0.22
Никель-хромомолибденовая сталь 0.25…0.27
Нержавеющая, аустенит 0.69…0.78
Нержавеющая, феррит 0.60
Нержавеющая, мартенсит 0.55…0.70

Примечание: Удельные сопротивления уменьшались при тепловой обработке, которой подвергались металлы.

3. Усталость

Предел усталости для большинства материалов на основе железа составляет приблизительно 0.4…0.6 предела прочности на растяжение. На практике, однако, эти значения во многом зависят от условий на поверхности, связанных с составом.

4. Механические свойства мартенситно-стареющих сталей

B Таблице 4 приведены механические свойства мартенситно-стареющих сталей.

Таблица 4. Механические свойства мартенситно-стареющих сталей по классификации AISI-SAE

AISI Предел прочности

[МПа]

0.2% пробного

напряженения

[МПа]

Удлинение

[%]

Твердость

HB

200 1390 1340 11 450
250 1700 1620 9 520
300 1930 1810 7 570

5. Сопротивление коррозии

Фактором, ограничивающим применение материалов при высоких температурах, является коррозия поверхности, т.е. образование окалины, ведущее к окислению. Mатериалы с хорошим сопротивлением коррозии – это те, которые образуют непроницаемый окисный слой, способный сопротивляться дальнейшему проникновению кислорода в материал. B Таблица 5 приведена общая схема пределов окисления для различных сталей.

Таблица 5. Пределы окисления сталей

Материал Предел окисления [°C]
Углеродистые стали 450
Сталь 0.5% Mо 500
Сталь 1.0% Cr, 0.5% Mо 550
Сталь 12% Cr, Mо, V 575
Сталь 18% Cr, 8% Ni 650
Сталь 19% Cr, 11% Ni, 2% Si 900
Сталь 23% Cr, 20% Ni 1100

6. Критическое сечение

Критическим сечением называется такое, которое обеспечивает равномерную прокаливаемость при заданной скорости охлаждения. Mеханические свойства сталей зависят от размера поперечного сечения материала. На этом основании свойства материалов часто указывают в терминах размера поперечного сечения. Предельное очертание профиля – это максимальный диаметр круглого сортового проката, в центре которого можно получить требуемые свойства.

Причиной различия механических свойств, получающихся при различных размерах круглого проката у одной и той же марки стали, является то, что во время тепловой обработки скорости охлаждения в центре проката, как правило, различные, что приводит к изменению его размеров. B результате получаются различия и в микроструктуре, а отсюда следует также наблюдаемое различие в механических свойствах. Bообще, чем больше критическое сечение, тем меньше предел прочности на растяжение и больше относительное удлинение. B Таблице 6 приведено несколько типичных значений критического сечения.

Таблица 6. Эффект влияния критического сечения на свойства материала

Материал Критическое

сечение

[мм]

Предел прочности

на растяжение

[МПа]

Предел

текучести

[МПа]

Удлинение

[%]

Удар при

испытании Изода

[Дж]

Углеродистая сталь 29 770 590 25 60
152 700 490 25 40
Сталь Ni-Cr-Mо 29 1100 930 20 68
152 1000 850 20 68

7. Плотность

Плотность беспримесного чугуна равна 7.88·103 кг·м-3при 20°С . Добавки легирующих элементов при относительно малых их количествах изменяют это значение. Например, углерод, марганец, хром и алюминий уменьшают плотность, тогда как никель, молибден, кобальт и вольфрам увеличивают ее. Таким образом, углеродистые стали имеют плотность около 7.80·103 кг·м-3, легированные стали – около 7.81·103, ферритные и мартенситные нержавеющие – около 7.7·103, а аустенитные нержавеющие – около 8.0·103 кг·м-3.

8. Тепловые свойства

Тепловые свойства, т.е. удельная теплоемкость, тепловое сопротивление и температурный коэффициент линейного расширения изменяются с температурой. B Таблице 7 приведены средние значения этих параметров для температур в области 20°С.

Таблица 7. Тепловые свойства железоулеродистых сплавов

Материал Удельная

теплоемкость

[Дж·кг-1·°С-1]

Удельная

теплопроводность

[Вт·м-1·°С-1]

Температурный

коэфф. линейного

расширения

[10-6·°С-1]

Легированная сталь 510 37 12
Углеродистая сталь 480 47 15
Литейный чугун, серый 265…460 53…44 11
Нержавеющая, ферритная 510 26 11
Нержавеющая, мартенситная 510 25 11
Нержавеющая, аустенитная 510 16 16

Примечание: Преобразование Дж·кг-1·°С-1 в кал·г-1·°С-1 умножением на 2.39·10-4. Преобразование Bт·м-1·°С-1 в кал·см-1·°С-1·с-1 умножением на 2.39·10-3.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *