Легированные стали нормальной и повышенной статической прочности

Из сталей нормальной и повышенной прочности наибольшее применение в машино- и приборостроении имеют низкоуглеродистые (цементуемые) и среднеуглеродистые (улучшаемые) стали, содержащие, как правило, в сумме не более 5% легирующих элементов.

Низкоуглеродистые (0,1 – 0,3%C) легированные стали (табл. 13.4) используют в состоянии небольшого упрочнения, т.е. после закалки и низкого отпуска со структурой (в зависимости от состава стали) низкоуглеродистого мартенсита или бейнита. Повышенные прочностные свойства сочетаются у них с хорошей пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к надрезам и высоким сопротивлением развитию вязкой трещины.

Функциональное назначение низкоуглеродистых сталей – цементуемые (нитроцементуемые) детали (зубчатые колеса, кулачки и т.п.), работающие в условиях трения. После насыщения поверхности углеродом, закалки и низкого отпуска низкоуглеродистые стали наряду с твердой поверхностью (58 – 63 HRC) имеют достаточно прочную и вязкую сердцевину, устойчивую к воздействию циклических и ударных нагрузок.

 

 

Таблица 13.4. Содержание элементов в легированных конструкционных сталях (ГОСТ 4543-71), %

Благоприятное сочетание прочности, пластичности и вязкости, а также высокая хладостойкость (порог хладостойкости лежит в области отрицательных температур) обусловливают применение низкоуглеродистых сталей и без поверхностного упрочнения. Механические свойства таких сталей (без поверхностного упрочнения) после двойной закалки и низкого отпуска, т.е. термической обработки цементуемых деталей приведены в табл. 13.5.

Таблица 13.5. Режимы термической обработки и механические свойства низкоуглеродистых сталей

При использовании этих сталей для деталей, от которых не требуется износостойкая поверхность, проводят однократную закалку по режиму I и низкий отпуск. Все стали, кроме 18Х2Н4МА, приведенные в табл. 13.5, относятся к перлитному классу.

Хромистые стали 15Х, 20Х, а также содержащие дополнительно ванадий (15ХФ) или бор (20ХР), образуют группу дешевых сталей нормальной прочности. Для уменьшения коробления их закаливают не в воде, а в масле. В результате они приобретают структуру троостита или бейнита и упрочняются несколько меньше (см. табл. 13.5). стали этой группы применяют для небольших деталей (сечением не более 25 мм), работающих при средних нагрузках.

К группе сталей повышенной прочности относятся комплексно-легированные, а также экономно-легированные стали с повышенным содержанием углерода (0,25 – 0,30%).

Хромоникелевые стали 12ХН3А, 20ХН3А, 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) более легирована и имеет высокие механические свойства.

В этой стали отсутствует перлитное превращение, а температурный интервал бейнитного превращения практически сливается интервалом мартенситного превращения, поэтому при любом, даже очень медленном охлаждении получается структура мартенсита (или смеси мартенсита и бейнита) отжиг для нее неприменим. В качестве смягчающей операции проводят высокий отпуск на сорбит.

Сталь 18Х2Н4МА относится к мартенситному классу, закаливается на воздухе и прокаливается практически в любом сечении. Ее применяют для крупных деталей особо ответственного назначения. Сталь 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) из-за присутствия молибдена (вольфрама) слабо разупрочняется при отпуске (рис. 13.13). Ее используют также в улучшенном состоянии при больших статических и ударных нагрузках.

Недостатками среднелегированных сталей, содержащих 3 – 4 %Ni, являются высокая стоимость и усложненный цикл химико-термической обработки.

 

 

Дата: 2019-02-18, просмотров: 601.