3.1 Улучшаемые машиностроительные стали.

Улучшаемые стали содержат 0,3-0,5% С и небольшое (<10%) количество легирующих элементов Cr, Mn, Si, Ni, Mo и др. Эти стали применяются для изготовления деталей с повышенными требованиями к прочности, износостойкости при высоких удельных нагрузках, имеющих переменный характер. После закалки и высокого отпуска стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью, высокое сопротивление хрупкому разрушению, в том числе и при отрицательных температурах (низкий порог хладноломкости).

Прочность деталей в целом определяется глубиной закаленного слоя, которая определяется легированием: сталь 40Х прокаливается в сечении на глубину до 35 мм, сталь 40ХН – до 75 мм, а сталь 38ХНЗМФА – больше 100 мм.

В зависимости от легирования улучшаемые стали делятся на 6 групп:

1. Хромистые стали 30Х, 40Х, 45Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

Сталь 30Х имеет следующие свойства: σ_b=900 МПа, σ_0,2=700 МПа, δ=12%, ψ=45%.

2. Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0,9-1,2%) и марганцем (0,9-1,2%) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (например,40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до -60^оС), склонность к отпускной хрупкости и рост зерна аустенита при нагреве.

Сталь 40ХГТР имеет σ_b =1000 МПа, σ_0,2=800 МПа, δ=11%, ψ=45%.

3. Хромокремнемарганцевые стали (хромансили) обладают высоким комплексом свойств. Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали марки хромансиль применяют в виде листов, труб для ответственных сварных конструкций в самолетостроении. Стали хромансиль склонны к обратной отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве.

Сталь 30ХГС имеет σ_b =1100 МПа, σ_0,2=850 МПа, δ=10%, ψ=45%.

4. Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках.

Сталь 40ХН имеет σ_b =1000МПа, σ_0,2=800МПа, δ=11%, ψ=45%.

5. Хромоникелемолибденовые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкости, для устранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более крупные детали - в воде. Для устранения этого дефекта стали дополнительно легируют молибденом (40ХН2МА) или вольфрамом(40ХН2ВА).

Сталь 40ХН2МА имеет σ_b =1100МПа, σ_0,2=950МПа, δ=12%, ψ=50%.

6. Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью, вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Недостатками сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов (волосовидных трещин).Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин.

Сталь 38ХН3МФА имеет σ_в=1200 МПа, σ_0,2=1100 МПа, δ=12%, ψ=45 %.

Таблица 3.1

Применение улучшаемых сталей

№№ п/п	Марка стали.	Назначение
1	40Х	Детали, работающие при средних скоростях и удельных давлениях: шестерни, валы, шпиндели, червяки, роторы гидронасосов, рейки, кольца, втулки и другие детали.
2	30ХГС	Ответственные детали средних размеров, работающие в условиях износа: рычаги, толкатели, силовые сварные конструкции, валы, детали рулевого управления и другие детали.
3	40ХН	Ответственные детали, работающие при повышенных динамических нагрузках: валы, шпиндели, коленчатые валы, шестерни, болты, роторы, цилиндры и другие детали.
4	40ХН2МА 38ХН3МФА	Наиболее ответственные крупные детали: валы, роторы турбин, детали крупных редукторов, тяжелонагруженные детали компрессорных машин и насосов, цилиндры, червяки и другие детали.