2. Повышение качества существующих и разработка новых сплавов

2.1. Использование экономичных легирующих

Материалов

Ещё в начале нашего столетия никелевые стали считались наиболее приемлемыми для изготовления ответственных и тяжелонагруженных деталей. Однако позднее, с развитием теории и практики легирования чисто никелевые стали вытесняются более экономичными материалами, а содержание никеля в конструкционных сталях снижается.

На смену никелевым и хромоникелевым сталям пришли стали хромистые, хромомолибденовые, хромоникельмолибде- новые и сложнолегированные боросодержащие стали. Большую группу занимают марганцовистые стали, где учитывалось положительное влияние марганца вместе с «третьими» элементами. К положительным сторонам относится очень эффективное влияние его на положение критических и мартенситных точек стали, на его прокаливаемость и износоустойчивость. Марганец в 1,5 раза сильнее влияет на прокаливаемость, чем хром, в 2 раза эффективнее никеля или молибдена и в 9 раз активнее кремния. Уже одно это создает определенные предпосылки для широкого применения марганца в конструкционных сталях.

Повышение хладноломкости происходит при большой величине отношения , уменьшении содержания кислорода и фосфора.

Из числа других недорогих легирующих элементов, получивших за коротких срок широкую известность в металлургии, – бор. Замечательной особенностью бора является высокая эффективность его малых добавок, измеряемых тысячными долями процента. Именно бору металловедение обязано возникновением нового направления в учении о специальных сортах стали – микролегированию.

По своему влиянию на прокаливаемость стали бор в 600 – – 900 раз эффективнее марганца, в 400 – 600 раз – хрома, в 1500 – – 2000 раз эффективнее никеля.

Это привело к тому, что бор стал применяться частично или полностью взамен никеля, молибдена и ванадия в конструкционных сталях новых марок.

При равной прокаливаемости с обычными никельсодержащими конструкционными сталями бористые стали не только более экономичны, но и легче обрабатываются на станках, лучше свариваются.

Микролегирование бором получило теперь общее признание и применяется для производства стальных фасонных отливок, конструкционной и жаропрочной сталей, а также сплавов других видов и назначений.

Следует подчеркнуть также возросшее внимание к кремнию – одному из важных компонентов сложнолегированной стали.

Сталь хромансил (30ХГСЛ) комплексно легирована добавками хрома, кремния и марганца, что придаёт ей высокую прочность и прокаливаемость. Они применяются для отливки ответственных деталей с максимальной толщиной стенки до 80 – – 100 мм, работающих в условиях износа совместно с ударными нагрузками.

Сталь подвергается термической обработке – закалке с последующим средним или высоким отпуском. Она обладает хорошей жидкотекучестью, позволяющей получать отливки с минимальной толщиной стенки до 4 мм.

Однако отливки отличаются крупнозернистостью и склонны к образованию трещин и короблению.

Для улучшения структуры и технологичности свойств в сталь часто вводят небольшие добавки молибдена, титана и ванадия.

Хромоникелевые стали (30ХНМЛ и др.) по комплексу механических свойств занимают одно из первых мест среди конструкционных сталей. В машиностроении они используются для изготовления особо ответственных высоконагруженных деталей. Совместное влияние хрома и никеля проявляется в измельчении зерна при кристаллизации и фазовой перекристаллизации, значительном увеличении прокаливаемости, что делает сталь пригодной для изготовления крупногабаритных отливок. Сталь склонна к образованию горячих трещин, к недостаткам стали следует отнести также высокую стоимость за счёт содержания дефицитного никеля. Поэтому во всех возможных случаях хромоникелевую смесь следует заменять более дешёвой хромомарганцевой сталью.