10.4. Стали, упрочняемые по всему сечению

Эти стали используют для изготовления деталей, испытывающих высокие нагрузки растяжения, изгиба, кручения. Их подразделяют на три группы.

Улучшаемые стали (см. 8.4) содержат и не болеелегирующих элементов (и др.). Эти стали предназначены для изготовления ответственных деталей машин (валов, штоков, рычагов и др.), работающих в условиях циклических или ударных нагрузок, концентрации напряжений, а в некоторых случаях и при пониженной температуре.

Поэтому они должны иметь достаточный предел текучести в сочетании с высокой ударной вязкостью, малой чувствительностью к надрезу.

Высокопрочные стали имеют предел прочности применяются для изготовления наиболее ответственных деталей в авиации (детали сварного каркаса, детали фюзеляжа, шасси), ракетной технике, судостроении и др. Среди них можно выделить:

• среднеуглеродистые комплекснолегированные низкоотпущенные стали ,,и др. ();

• среднеуглеродистые стали ,,,и др., получающие высокую прочность () после термомеханической обработки;

• мартенситостареющие стали – безуглеродистые () сплавы железа с, легированныеи др.:,,и др. (). Их упрочняющая обработка состоит в закалке и старении.Старение – процесс выделения избыточных фаз из пересыщенного твердого раствора, приводящий к существенному упрочнению сплава (по режиму старение аналогично отпуску, но приводит к прямо противоположным результатам; различают естественное старение при обычной температуре и искусственное при повышенной, последнее происходит значительно быстрее). В данном случае при старении происходит выделение из мартенсита упрочняющих интерметаллидных фаз.

Широкое применение высокопрочных сталей сдерживается их высокой стоимостью.

Рессорно-пружинные стали предназначаются для изготовления упругих элементов общего назначения.

В пружинах, рессорах и других деталях пружинного типа при значительных нагрузках и изгибе не допускается даже малая остаточная деформация. В связи с этим соответствующие стали должны иметь высокий предел упругости (текучести) и выносливости (см. 10.3). Этим требованиям удовлетворяют стали с повышенным содержанием углерода (), которые подвергают закалке и среднему отпуску на тростит (и др.). Хорошие результаты дает изотермическая закалка на структуру нижнего бейнита.

Повысить предел выносливости способна поверхностная обработка дробью или накатка роликами.

10.5. Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием

Обрабатываемость резанием характеризует прежде всего максимальную допустимую скорость резания. К дополнительным показателям относят степень чистоты получаемой поверхности, форму стружки и легкость ее отвода.

Допустимая скорость резания снижается с увеличением твердости стали, т.к. возрастают усилия резания и нагрев режущей кромки. Но обработка слишком пластичных сталей также затруднена из-за образования сплошной трудноломающейся стружки, которая скользит по передней поверхности инструмента, нагревает и изнашивает ее. Налипание мягкого металла на режущую кромку снижает чистоту получаемой поверхности.

Низкую обрабатываемость резанием имеют высокоуглеродистые стали и чугуны в равновесном состоянии (высокая твердость), медь и алюминий (высокая пластичность), аустенитные стали (высокая пластичность и низкая теплопроводность).

Были разработаны т. называемые автоматные стали, имеющие в своем составе добавки, способствующие образованию сыпучей, легко отводимой стружки:

• сернистые (,,и т.д.);

• свинцовосодержащие (,и т.д.);

• селеносодержащие (,и т.д.);

• кальцийсодержащие (,и т.д.).

В марках автоматных сталей цифра после букв А, АС или АЦ – содержание углерода в сотых долях процента.

Для автоматных сталей характерна анизотропия механических свойств, а для сернистых сталей, содержащих повышенные количества S и P – пониженная вязкость, пластичность и коррозионная стойкость. Это ограничивает применение автоматных сталей в ответственных целях.