Конструкционные цементуемые стали

20Х, 15ХР, 20ХН, 20ХГР, 18ХГТ, 12ХНЗА, 18ХН4В др.

Цементации обычно подвергают стали с малым содержанием углерода (как правило, не более 0,15 – 0,25 %). Содержание легирующих элементов (мар­ганец, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и титан) 5 – 6 %.

Легирование одним компонентом (например, хромом) позволяет приме­нять после цементации закалку в масле (против закалки в воде углеродистых сталей), что уменьшает коробление и устраняет опасность образования трещин (стали 15Х, 20Х).

Увеличение степени легирования позволяет получать после цементации и термической обработки высокий комплекс механических свойств не только в поверхностном цементованном слое, но и в сердцевине крупногабаритных из­делий.

Существует несколько вариантов технологии окончательной термической обработки после цементации. Стали, склонные к росту зерна после цементации, подвергают полной закалке или нормализации с нагревом до температур 850 – 880 °С для измельчения зерна сердцевины деталей, упрочнения сердцевины и устранения цементитной сетки на поверхности (в случае ее образования). Вторую закалку проводят при температуре 760–780 °С для придания цементованному слою высокой твердости. Стали, не склонные к росту зерна при цемен­тации (18ХГТ, 25ХГТ и др.), подвергают ступенчатой закалке с подстуживанием на воздухе. Отпуск проводят при температуре 160 – 200 °С. После цемента­ции и окончательной термической обработки, обеспечивается получение по­верхностной твердости 56 – 64 НRС при сохранении вязкой сердцевины (35 – 45 НRС). Это определяет высокую конструктивную прочность изделий, благопри­ятное сочетание износостойкости поверхности с высокой сопротивляемостью динамическим разрушениям. Цементацию широко применяют для упрочнения зубчатых колес, валов коробки передач автомобилей и других деталей машин.

Сталь 12ХНЗА относится к перлитному классу. После цементации, закал­ки и отпуска на поверхности структура стали состоит из мартенсита и карби­дов. Структура сердцевины - феррит и сорбит.

Хром и марганец растворяются в феррите и в цементите. Повышают ус­тойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки, повышают про­каливаем ость сердцевины, но уменьшают прокаливаемость цементе ванного слоя.

Никель, молибден повышают прокаливаемость цементованного слоя, пластичность мартенсита. Никель несколько замедляет процесс науглероживания, увеличивает прочность, вязкость сердцевины изделия.

Ниобий, ванадий, цирконий, титан, алюминий образуют дисперсные карбиды и нитриды, которые способствуют измельчению зерна.

Бор повышает прокаливаемость и прочность стали, но снижаетее вяз­кость и пластичность.

Титан повышает устойчивость стали к перегреву.