6.2 Конструкционные легированные стали, их маркировка и области применения

Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улучшаемые и высокопрочные.

Для тяжело нагруженных деталей небольших размеров (зубчатые колеса, оси, поршневые пальцы и др.) применяют низкоуглеродистые цементуемые легированные стали марок 20Х, 12Х2Н4А и др. После цементации, закалки в воде и низкого отпуска поверхность изделий приобретает высокую твердость (HRC 58...62), а сердцевина не упрочняется.

Улучшаемые среднеуглеродистые легированные стали – это стали, подвергаемые улучшению путем термической обработки, которая заключается в закалке с 82О...88О^СС в масле с последующим высоким отпуском (55О...65О°С). Для тяжело нагруженных деталей крупных сечений применяют легированные стали (марки 40ХН,30ХГСА и др.).

Для деталей с высоким пределом прочности используют высокопрочные комплексно-легированные и мартенситностареющие стали. Комплексно-легированные – это среднеуглеродистые стали, содержащие 0,25...0,6 % С, термоупрочняемые при низком отпуске или подвергаемые термомеханической обработке. Мартенситностареющие стали – безуглеродистые (не более 0,03 %) стали на основе железа с никелем, содержащие кобальт, молибден, титан, хром и другие элементы (марки Н12К15М10, Н18К9М5Т). Мартенситностареющие стали закаливают с температуры 800...860°С на воздухе с последующим старением при 45О...5ОО°С. Применяются для особо ответственных тяжело нагруженных деталей.

К конструкционным легированным сталям могут быть отнесены также рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие и др.

Рессорно-пружинные стали обладают высоким пределом текучести и высоким пределом выносливости при достаточной вязкости и пластичности. Для сталей, содержащих не менее 0,5 % С, это достигается закалкой с последующим средним отпуском (300...400°С).

К легированным рессорно-пружинным сталям относятся марганцевые (60Г, 65Г) и кремнистые (55С2, 60С2), идущие для изготовления плоских и круглых пружин, рессор, пружинных колец и других деталей, от которых требуются высокие упругие свойства и повышенное сопротивлений износу; хромованадиевые (50ХФА, 50ХГФА), применяющиеся для ответственных клапанных пружин, рессор легковых автомобилей и торсионных валов ткацких станков; сальниковых пружин, для пружин, работающих при повышенных температурах (до 30б°С) и переменных нагрузках.

Шарикоподшипниковые стали применяются для изготовления подшипников – ответственных деталей машин и механизмов. Они в значительной степени определяют точность и производительность металлорежущих станков, а также обеспечивают надежность и долговечность работы машин, в том числе автомобилей, тракторов, подвижного состава железных дорог и др. Основные требования к подшипниковым сталям: высокая статическая грузоподъемность, высокое сопротивление контактной усталости, износостойкость, высокое сопротивление малым пластическим деформациям и размерная стабильность.

Наибольшее применение для изготовления подшипников получили стали ШХ6 (1,05..1,15 % С и 0,4...0,7 % Сг) и ШХ15 (0,95...1,05 % С и 1,3... 1,65 % Сг). Для обеспечения достаточной прочности и выносливости стали ШХ6 и ШХ15 должны иметь после закалки и отпуска HRC 61...65, ШХ15СГ – HRC60...64.

К износостойким сталям относится высокомарганцовистая сталь марки 110Г13Л, известная под названием стали Гадфильда. Она содержит 0,9...1,4 % С; 11,5...15 % Мп; 0,3...1,0 % Si и небольшое количество серы, фосфора, хрома, никеля и меди. Высокая износостойкость этой стали сочетается с хорошей пластичностью и ударной вязкостью. Для получения такого сочетания свойств детали из стали 110Г13Л подвергают закалке при 1050...1100 °С в воде. Свойства ее после закалки: , %_, = 40...50 %, НВ 170...230. Сталь 110Г13Л используют для отливок, работающих в условиях ударно-абразивного износа, в частности для зубьев ковшей, экскаваторов, траков гусеничных машин, железнодорожных стрелок и крестовин, бронеплит и дробилок и т. п.