46.Легированные стали : улучшаемые стали , принцип легирования , маркировка , термообработка.

Улучшаемые стали- это среднелегированные стали с 0.3-0.5 %C , подвергаемые закалке и высокому отпуску . После такой термообработки сталь приобретает структуру сорбита , хорошо работает на удар . Углеродистые улучшаемые стали обладают небольшой прокаливаемостью (до 10мм) , поэтому механические свойства к центру снижаются. Закалку сталей обычно проводят в масло , отпуск при 550-650 градусах цельсия. Имеют высокую прочность , вязкость , малочувствительны к концентраторам. Основной легирующий элемент – Cr-0.8-1.1% , Mn –до 1.5% , Si до 0.9-1.2% , Mo-0.15-0.45% , Ni1-4.5% . Дополнительно легируют 0.1% Ti , V , Nb , Zr , для измельчения зерен и бор для увеличения прокаливаемости. Улучшаемые стали можно разбить на 5 групп , с увеличением номера группы растет степень легирования и прокаливаемость.

I-углеродистые стали 35 , 40 , 45 , имеющие критический диаметр D95 до 10мм , D95- диаметр , при котором достигается сквозная прокаливаемость и в структуре содержится не менее 95% мартенсита.

II-хромистые 30Х , 40Х –D95= 15-20 мм ; недостаток- склонность к отпускной хрупкости 2-рода . Эти стали требуют быстрое охлаждение после отпуска.

III- хромистые стали дополнительно легированные 1 или 2 элементами : 30ХМ , 40ХГ , 30ХГТ , D95= 20-25 мм . Для увеличения прокаливаемости дополнительно вводят Mn(40ХГ) , бор , молибден ( 30ХМ) вводят для снижения склонности к отпускной хрупкости 2-рода. Стали 20ХГС , 30ХГС , называют хромансилями , обладают высокой прочностью до 1200МПа , KCU=0.4МДж/м2.Недостатки-сколнность к отпускной хрупкости 2-рода.

IV- хромоникелевые стали содержащие до 1.5% Ni -40ХН , 40ХНМ. Их циклический диаметр D95= 40мм. Стали обладают большим запасом повышенной вязкости , чем предыдущие.

V- комплекснолегированные стали с 3-4 % Ni : 38ХН3М, 38ХН3МФА. Сравнительно дорогие , но относятся к лучшим маркам сталей . D95=100мм и более, низкая склонность к хрупкому разрушению. Недостаток – трудно обрабатываются резанием.

Улучшаемые стали — это углеродистые и легированные стали, содержащие 0,3…0,55% углерода, основным способом упрочнения для них является улучшение (закалка и высокий отпуск), обеспечивающее получение структуры сорбита. Содержание углерода определяет близкий уровень механических свойств 900… 1000 МПа, от ~ 650…750 МПа при высокой ударной вязкости (см. рис. 5.21) как углеродистых, так и легированных сталей. Но эти свойства для углеродистых и легированных сталей достигаются в разных сечениях в зависимости от уровня легирования. Для легированных сталей эти свойства можно получить для деталей большего сечения, упрочняемых во всем объеме. Углеродистые улучшаемые стали 35, 40, 45, 50, 55 имеют низкую прокаливаемость (до 10… 15 мм). В улучшенном состоянии они применяются для изготовления деталей небольшого сечения и простой формы. В отожженном или нормализованном состоянии эти стали используются для изготовления деталей большого сечения, работающих при невысоких нагрузках. Из сталей 40, 45, 50, 55 производят также детали, отдельные части (поверхности) которых работают на износ (шейки и шлицы валов, зубья шестерен и др.). Эти поверхности подвергают местной закалке ТВЧ.

Хромистые (35Х, 40Х, 45Х, 50Х) и марганцовистые (35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 45Г2) стали являются наиболее дешевыми среди легированных и применяются для средненагруженных деталей сечением до 30…35 мм. Хромомарганцевые (35ХГ2), хромокремниевые (ЗЗХС, 40ХС) и хромокремнемарганцевые (хромансили ЗОХГСА, 35ХГСА) стали имеют более глубокую прокаливаемость и приобретают после улучшения высокие прочностные свойства в деталях большего сечения — до 60…70 мм. Хромоникелевые стали (40ХН, 45ХН, 50ХН) используются для изготовления деталей с диаметром сечения до 70 мм, а хромоникельмолибденовые (30ХН2МА, 38ХНЗМА, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА) — до 100 мм и более. Эти стали предназначены для крупных деталей ответственного назначения (валы и роторы турбин, нагруженные детали компрессоров и др.). Хромомолибденоалюминиевая сталь 38Х2МЮА применяется для деталей, подвергаемых после улучшения азотированию. Это детали, работающие в условиях повышенного износа (гильзы цилиндров двигателей, шестерни, шпиндели шлифовальных станков и т.п.).

Маркировка легированных сталей. Марка легированной качественной ста­ли состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (X), никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алю­миний (Ю), ванадий (Ф), медь(Д), бор(Р), кобальт(К), ниобий (Б), цирко­ний (Ц). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирую­щего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1,5%. В конструкционных качественных легированных сталях две первые цифры марки показывают содержимое углерода в сотых долях процента. Кроме того, высококачественные легированные стал и име­ют в конце букву А, а особо высококачественные — Ш. Например, сталь марки ЗОХГСН2А: высококачественная легированная стальсодержит0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и никеля до 2%; сталь марки 95Х18Ш: особо высококачественная, выплавленная методом электрошла­кового переплава с вакуумированием, содержит0,9— 1,0% углерода; 17—19% хрома, 0,030% фосфора и 0,015% серы.Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улуч­шаемые и высокопрочные.