Цементуемые легированные стали

Цементуемые стали относятся к низкоуглеродистым сталям, содержание легирующих элементов в которых, как правило не превышает 5%. Функциональное назначение таких сталей — цементу­емые детали (зубчатые колеса, кулачки, оси, рычаги переключений и т.п.), ра­ботающие в условиях трения. После насыщения поверхности углеродом, закалки и низкого отпуска низкоуглеродистые стали наряду с твердой поверхностью (58-63 НК.С) имеют достаточно прочную и вязкую сердцевину, устойчивую к воздействию циклических и ударных нагрузок.

Хромистые стали 15Х, 20Х, а также содержащие дополнительно вана­дий (15ХФ) или бор (20ХР), образуют группу дешевых сталей нормальной прочности. Для уменьшения коробления их закаливают в ма­сле. В результате они приобретают структуру троостита или бейнита. Стали этой группы при­меняют для небольших деталей (сечением не более 25 мм), работающих при средних нагрузках.

Хромоникелевые стали 12ХНЗА, 20ХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А при­меняют для крупных деталей ответственного назначения. После закалки в масле эти стали в сечениях до 100 мм имеют структуру низкоуглеро­дистого мартенсита в смеси с нижним бейнитом, которая обеспечивает сочетание высокой прочности и вязкости.

Хромоникельмолибденовая (хромоникельвольфрамовая) сталь 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) наиболее высоколегирована и имеет высокие ме­ханические свойства. В этой стали отсутствует перлитное превращение, а температурный интервал бейнитного превращения практически сливается с мартенситным, поэтому при любом, даже очень медленном охлаждении получается структура мартенсита (или смеси мартенсита и бейнита). В качестве смягчающей операции проводят высокий отпуск на сорбит.

Механические свойства цементуемых сталей и их применение приведены в таблицах П10, П11.

Улучшаемые стали

Среднеуглеродистыелегированные сталиприобретают высокие механические свойства после термическо­го улучшения — закалки и высокого отпуска (500 - 650 °С) на структуру сорбита. Улучшение этих сталей в отличие от нормализации обеспечива­ет повышенный предел текучести в сочетании с хорошей пластичностью и вязкостью, высоким сопротивлением развитию трещины. Кроме то­го, улучшение заметно снижает порог хладноломкости.

Улучшаемые легированные стали применяют для большой группы деталей машин, работающих не только при статических, но и в условиях циклических и ударных нагрузок (валы, штоки, шатуны, кулачковые муфты, поршневые пальцы и др.).

Хромистые стали 40Х, 45Х, 50Х относятся к деше­вым конструкционным материалам. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость, повыша­ется порог хладноломкости этих сталей Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Стали прокаливаются на глубину 15 - 25 мм, их применяют для производства деталей небольшого сечения. Причем стали 45Х, 50Х из-за невысокой вязкости рекомендуются для изделий, работающих без значительных динамических нагрузок.

Хромокремнемарганцевые стали ЗОХГСА, 35ХГСА содержат по 1 % Сг, Мn и называются хромансилями. Это дешевые стали, сочетаю­щие хорошие технологические и механические свойства. Хромансили сва­риваются всеми видами сварки, хорошо штампуются, удовлетворительно обрабатываются резанием, прокаливаются в деталях сечением 30 - 40 мм. Их широко применяют в автомобилестроении (валы, сварные конструк­ции, детали рулевого управления).

Хромоникелевые стали 40ХН, 45ХН, 50ХН обеспечивают высокий комплекс механических свойств в деталях сечением 40 - 50 мм. Из-за присутствия никеля эти стали, в отличие от хромистых, имеют более вы­сокий температурный запас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разрушению.

Хромоникельмолибденовые (хромоникельвольфрамовые) стали 40ХН2МА, З8ХНЗМА, 38ХНЭМФА, а также 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) от­носятся к глубокопрокаливающимся сталям, предназначенным для дета­лей с поперечным сечением 100 мм и более.

Стали относятся к мартенситному классу, закаливаются на воздухе, обладают малой склонностью к хрупкому разрушению, хорошо работают при динамических нагрузках и в условиях пониженных температур. Кро­ме того, стали слабо разупрочняются при нагреве и могут применяться при температурах до 300 - 400 °С. Они предназначены для деталей наи­более ответственного назначения (валы и роторы турбин, тяжелонагруженные детали компрессорных машин, редукторов).

Недостатки этой группы сталей: высокая стоимость, пониженная обрабатываемость резанием, склонность к образованию флокенов.

Механические свойства и область применения улучшаемых сталей приведены в таблице П12, П13.