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

МатериалВысокотемпературный предел [°С]
Литейный чугун350
Углеродистые стали450
Хромомолибденовые стали550
Сталь с 18% хрома и 10% никеля600
Сталь с 25% хрома и 20% никеля750

Таблица 2. Разрывные напряжения для сталей

Состав

(% основного элемента)

Время

обработки [ч]

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

после тепловой обработки

400°С500°С600°С700°С800°С
0.2 C, 0.75 Mn

(нормализована 920°С, отпущена 600°С)

1000295118
1000022559
10000014730
0.17 С, 1.3 Мn

(нормализована 920°С, отпущена 600°С)

1000310118
1000023567
10000016730
5 Cr, 0.5 Mо

(отожжена)

1000230130
10000200100
10000017075
9 Cr, 1 Mо

(нормализована 990°С, отпущена 750°С)

1000275200100
1000026017075
10000024013054
18 Cr, 8 Ni

(охлаждена воздухом, 1050°С)

100035426214654
1000033623110031
1000003232007020
18 Cr, 12 Ni, 2 Mо

(нормализована1050°С, охлаждена воздухом)

100047738523010835
100004623381857022
1000004302931394611
25 Cr, 20 Ni (1000/1150°C,

охлаждена воздухом, закалена)

10001758839
100001355820
10000042176

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

МатериалУдельное сопротивление

[мкОм·м]

Малоуглеродистая сталь0.16
Среднеуглеродистая сталь0.17
Марганцевая сталь0.23
Автоматная сталь0.17
Никель-марганцевая сталь0.23…0.39
Хромистая сталь0.22
Хромомолибденовая сталь0.22
Никель-хромомолибденовая сталь0.25…0.27
Нержавеющая, аустенит0.69…0.78
Нержавеющая, феррит0.60
Нержавеющая, мартенсит0.55…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

AISIПредел прочности

[МПа]

0.2% пробного

напряженения

[МПа]

Удлинение

[%]

Твердость

HB

2001390134011450
250170016209520
300193018107570

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

МатериалПредел окисления [°C]
Углеродистые стали450
Сталь 0.5% Mо500
Сталь 1.0% Cr, 0.5% Mо550
Сталь 12% Cr, Mо, V575
Сталь 18% Cr, 8% Ni650
Сталь 19% Cr, 11% Ni, 2% Si900
Сталь 23% Cr, 20% Ni1100

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

МатериалКритическое

сечение

[мм]

Предел прочности

на растяжение

[МПа]

Предел

текучести

[МПа]

Удлинение

[%]

Удар при

испытании Изода

[Дж]

Углеродистая сталь297705902560
1527004902540
Сталь Ni-Cr-Mо2911009302068
15210008502068

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

МатериалУдельная

теплоемкость

[Дж·кг-1·°С-1]

Удельная

теплопроводность

[Вт·м-1·°С-1]

Температурный

коэфф. линейного

расширения

[10-6·°С-1]

Легированная сталь5103712
Углеродистая сталь4804715
Литейный чугун, серый265…46053…4411
Нержавеющая, ферритная5102611
Нержавеющая, мартенситная5102511
Нержавеющая, аустенитная5101616

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 адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *