Отличие стали AHSS от HSS и других сталей

Разница между обычной быстрорежущей сталью и AHSS заключается в их микроструктуре: быстрорежущие стали – однофазные ферритные стали, а AHSS последнего поколения имеют многофазную микроструктуру, содержащую бейнит, мартенсит и остаточный аустенит, что позволяет им достигать уникальных механических свойств.

Посмотреть актуальные быстрорежущие стали, марки и ГОСТы можно здесь.

Последнее поколение высокопрочных сталей

• Микролегированные стали, которые обязаны своей повышенной прочностью добавлению ниобия и титана. Марки сталей названы в соответствии с минимальным пределом текучести.
• Бейнитные стали, названные по минимальному пределу текучести.
• Двухфазные стали с двумя фазами, одной ферритной и одной мартенситной: феррит мягкий и придает форму и легко поддаётся обработке, а мартенсит твердый и придает прочность.
• Стали со сложной фазой, микроструктура которых содержит меньше мартенсита, аустенита и перлита в ферритно-бейнитной матрице. Они обладают высокой прочностью.
• Профилегибочные стали, изготовленные специально для прокатки, имеют высокое отношение предела текучести к пределу прочности. Обладают высокой внутренней чистотой, с однородным распределением твердости в микроструктуре.
• Мартенситные стали, содержащие 100% мартенсита; они достигают очень высоких значений как предела текучести, так и предела прочности.
• TRIP – трёхфазные стали, о них подробнее ниже.
• TWIP – пластичные стали, о них тоже подробнее расскажем ниже.

Изучение и разработка вышеперечисленных сталей проистекает из потребности автомобильной промышленности сочетать механические характеристики с уменьшенным весом, чтобы повысить эффективность транспортного средства. Исследования и разработки по увеличению прочности привели к снижению пластичности, что в случае транспортных средств может стать проблемой в случае столкновения и аварий, что подтверждается краш-тестами.

Стали TRIP представляют собой трёхфазные стали со своеобразным механическим поведением, обусловленным превращением остаточного, не превращённого и метастабильного аустенита в мартенсит. Превращение и изменение свойств пластичности происходит во время деформации: при ударе, а также при штамповке аустенит превращается в твёрдый мартенсит. Этот механизм позволяет использовать прочностные характеристики стали TRIP, что очень важно для безопасности.

Стали TWIP деформируются за счет прорастания: образование ядер прорастания производит эффект, сравнимый с эффектом измельчения кристаллического зерна. TWIP имеют 17–25% марганца для стабилизации аустенита при комнатной температуре и для контроля энергии дефекта упаковки (ЭДУ) в пределах значений, при которых прорастание является основным механизмом деформации.

Прочность на растяжение может превышать 1600 МПа, пластичность очень высока, как и ударная вязкость. Ударная вязкость остается высокой даже при низких температурах и высоких скоростях деформации. Это означает отсутствие характерного для многих сталей перехода от вязкого разрушения к хрупкому, что предполагает снижение энергоемкости, необходимой для разрушения. Благодаря высокой прочности можно уменьшить участки сопротивления для снижения веса. Но это еще не всё: превосходная устойчивость к динамическим нагрузкам означает, что компоненты способны поглощать энергию во время столкновения в интересах безопасности.

Само название «высокая прочность» ясно указывает на сложность обработки из-за большей силы, которая должна прилагаться как при резке, так и при формовании. Следовательно, эволюция высокопрочных сталей сопровождается эволюцией инструментальных и штамповых сталей.