Сталь з метастабільним аустенітним станом

Сталь з метастабі́льним аустені́тним ста́ном або ТРІП-сталь (англ. transformation-induced plasticity, TRIP) — високоміцна сталь, у якої через значну кількість нікелю, молібдену та марганцю після гартування від 1000…1100 °C не відбувається мартенситного перетворення (температура мартенситного перетворення є нижчою за кімнатну температуру), тобто структура залишається аустенітною. Головною особливістю цього матеріалу є наявність TRIP-ефекту, що проявляється у трансформації кубічної гранецентрованої ґратки аустеніту в об'ємноцентровану ґратку мартенситу в результаті колективного зсуву площин від прикладання навантаження. Цей ефект супроводжується підвищенням міцності і пластичності матеріалу й дозволяє ефективно поглинати енергію удару.

Хімічний склад

Ці сталі характеризуються найкращим поєднанням міцності та в'язкості. Тому їх можна вважати високонадійними конструкційними матеріалами. Поєднання високих механічних властивостей забезпечується хімічним складом (С до 0,3 %, Ni до 25 %, Mo до 4 %, Mn 10…12 %, Cr 10…12 %, Si до 2 %) та технологією обробки.

Основні марки сталі: 14Х14АГ12, 25Н25М4Г1, 24Н21Г2С2М4, 30Х9Н8М4Г2С2, 30Х10Г10.

Властивості

Міцність загартованих сталей є низькою. Вона зростає в результаті деформації з великими ступенями — 50 … 80 % при температурі, що не викликає рекристалізацію, — 400…600 °С. Якщо таку сталь після гартування піддати такому деформуванню, то наклеп викликає перехід аустеніту у нестабільний стан. Ступінь деформації обирається таким, щоб отримати у даній сталі нестійкий стан аустеніту, що при наступному охолодженні чи додатковому деформуванні буде викликати в сталі мартенситне перетворення (утворюється мартенсит деформації). Слід зауважити, що перехід аустеніту в мартенсит буде спостерігатись не у всьому об'ємі деталі, а лише у тих місцях, де з'являються локальні мікротріщини (у зонах потенційного шийкоутворення). Утворення мікротріщин супроводжується локальною пластичною деформацією її вершини, що викликає мартенситне перетворення та зростання міцності і руйнування у цьому місці припиняється. Через це деформація зосереджується у сусідніх об'ємах. Такий ефект самозміцнення в процесі експлуатації дозволяє деталям працювати тривалий час без загрози руйнування. Перетворення аустеніту в мартенсит не дає можливості локалізуватись деформації, шийка у зразка при випробуванні на розтяг не утворюється, завдяки чому у сталі реалізується висока пластичність.

У результаті такої обробки сталі набувають високої міцності (σ_в ≥ 1800 МПа, σ_0,2 ≥ 1400 МПа) при високій пластичності (δ ≥ 30 %).

Використання

Недолік таких сталей — висока вартість, необхідність проведення теплої деформації при 300…500 ºС, потреба у високопотужному технологічному обладнанні. Недоліком також є погана зварюваність, тому сфера застосування сталей обмежена виробництвом тросів, дротів, кріпильних виробів та інших навантажених деталей, особливо в автомобільній промисловості. Ця сталь використовується при виготовленні елементів каркасу безпеки (передні і середні бокові стійки), що відповідають за захист пасажирів від бокового і лобового ударів.

Див. також

• Високоміцна сталь
• Аустенітна сталь

Джерела

• Садовский В. Д. Остаточный аустенит в закаленной стали / В. Д. Садовский, Е. А. Фокина. — М.: Наука, 1986. — 113 с.
• Филиппов M.A., Литвинов B.C., Немировский Ю. Р. Стали с метастабильным аустенитом. — М: Металлургия, 1988. — 257 с.
• Малинов Л. С. Экономнолегированные сплавы с мартенситными превращениями и упрочняющие технологии / Л. С. Малинов, В. Л. Малинов. — Харьков: ННЦ ХФТИ, 2007. — 346 с.
• Гольдштейн М. И., Грачев Ю. Г., Векслер Ю. Г. Специальные стали: Учебник для вузов. — М.: МИСИС, 1999. — 408 с.