Износостойкие стали

Износостойкие конструкционные стали обладают высоким сопротивлением изнашиванию. Изнашивание – это процесс постепенного разрушения поверхностных слоев трущихся деталей, который приводит к уменьшению их размеров (износу). Их можно разделить на три группы:

• шарикоподшипниковые

• высокомарганцовистые

• графитизированные.

Шарикоподшипниковую сталь рекомендуют для работы в условиях истирающего износа (трения качения, трения скольжения). В подобных условиях работают детали типа ролико- и шарикоподшипников, валы, детали дорожных машин. Для увеличения прокаливаемости в состав стали вводит легирующие элементы (Сг, Si, Мп), содержание которых зависит от размеров деталей.

Маркировка: буквы ШХ и цифра, показывающая содержание хрома в десятых долях процента (ШХ6 - 0,6% хрома). Содержание углерода в них около 1%.

Основные требования: высокая твердость, износостойкость, сопротивление контактной усталости в сочетании с хорошей вязкостью. К этим сталям предъявляют повышенные требования в отношении количества неметаллических включений, пористости, карбидной полосчатости. Наличие этих дефектов может привести к выкрашиванию в зоне контакта поверхностей шариковкладыша.

Применение: шарики, ролики, кольца подшипников.

Термическая обработка: закалка с температуры 840-860°С в масло, нагретое до 60°С, отпуск при 150-170°С. Рабочая структура: мартенсит отпуска с равномерно распределенными карбида­ми типа (Fe,Cr)₃C. He допускается карбидная неоднородность

Износостойкая высокомарганцовистая сталь применяется для работы в условиях изнашивания при больших ударных нагрузках - 110Г13 или 110Г13Л. Это высокоуглеродистая, высоколегированная сталь аустенитного класса- сталь Гатфильда.

Состав стали: 0,9 - 1,3 %С; 11,5 - 14,5 % Мп; 0,3 - 1,0 %Si; < 0,05 S; < 0,12 % Р.

Отношение % марганца к % углерода должно быть не менее 10.

Она имеет невысокую твердость, которая при действии давления и ударов резко повышается, образуется поверхностный наклеп, а это приводит к росту твердости и износостойкости при сохранении хорошей вязкости.

Термическая обработка: закалка с нагревом до 1100°С, с охлаждение в воде. При нагреве избыточные карбиды (Fe, Mn)₃C, Мп₃С, присутствующие в структуре литой стали и снижающие ее свойства, растворяются в аустените. После охлаждения в воде сталь имеет аустенитную структуру.

Применение. Сталь широко используют для отливок, работающих в условиях ударно-разивного износа: траки гусеничных машин (тракторы, танки), щеки дробилок, зубья ковша экскаваторов, крестовины трамвайных и железнодорожных путей.

Графитизированнная сталь применяется для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях трения, скольжения. Эту сталь получают из высокоуглеродистой стали (1,5-2 % С) с повышенным содержанием кремния, который способствует графитизации.

Графит играет роль смазочного материала, предотвращающего схватывание контактирующих поверхностей.

32. Коррозионностойкие (нержавеющие) стали

Коррозионностойкими сталями называются стали, обладающие высоким сопротивлением электрохимической кор­розии. Коррозионностойкие стали бывают хромистые и хромоникелевые.

Хромистые стали применяют трех видов: с 13%, 17% и 27 % Сr. Содержание углерода колеблется от 0,08% до 0,4 %. После высокотемпературного нагрева, например при сварке, стали становятся склонны к межкристаллитной коррозии (МКК).

Межкристаллитная коррозия обусловлена тем, что часть хрома около границ зерна взаимодействует с углеродом, образуя карбиды. Концентрация хрома в твердом растворе становится < 12%, и сталь в этом месте начинает коррозировать. Чтобы этого избежать, проводится дополнительное легирование карбидообразующими элементами - Ti, Nb, V, Та, связывающими углерод.

Хромистые коррозионностойкие стали имеют высокую коррозионную стойкость во влажной атмосфере, водопроводной и речной воде, азотной кислоте, в пищевых кислотах и других агрессивных средах.

Стали марок 10X13, 12X13, 20X13 подвергают закалке от1000-1050°С и отпуску при 600-700 °С. Их применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, работающих в слабоагрессивных средах ( вода, пар).

Стали 30X13, 40X13 подвергают закалке от1000-1050°С и отпуску при 200-300 °С. Из них изготовляют режущий, мерительный и хирургический инструмент.

Стали с 17 %Сr и 28 %Сr не имеют превращения и являются ферритными сталями. Они имеют более высокую коррозионную стойкость во всех средах. Стали 12X17, 15X28 дополнительно легируют Ti, Nb, V для устранения межкристаллитной корро­зии. Используют для оборудования заводов легкой и пищевой промышленности, труб работающих в агрессивных средах, для кухонной посуды.