41. Улучшаемые конструкционные легированные стали.

Среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3..0,5% углерода и легирующих элементов в сумме не более 5%. Эти стали используются после термического улучшения, т.е. после закалки и высокотемпературного отпуска. Закалка обычно проводится выше А_С3, выдержка, охлаждение в масле при 600..650°С. После термической обработки получается хороший комплекс механических свойств, особенно ударная вязкость. Улучшаемые стали можно условно разделить на 5 групп. С увеличением номера группы растёт степень легирования и размер сечения, в котором достигается сквозная прокаливаемость (сечения с мартенситной структурой). Выбор марки стали для той или иной детали определяется прокаливаемостью. Содержание постоянный примесей: Si – 0,17..0,37%, Mn – 0,5..0,8%, P,S < 0,035%.

Группы:

1. Сталь 35, 40, 45. Д_кр<= 10 мм.

2. Сталь 30Х, 40Х. (хрома около 1%). Добавка хрома увеличивает прокаливаемость до Д_кр = 15..20 мм.

3. Для дополнительного увеличения прокаливаемости хромистые стали дополнительно легируют Mnи B, а для снижения обратимой отпускной хрупкости легируют Mo. Стали 30ХМ, 40ХГ, 40ХР, 30ХГСА. Д_кр = 20..25 мм.

4. Стали хромо-никелевые, содержащие до 1,5% Ni. Ni увеличивает прокаливаемость и снижает порог хладноломкости. 40ХН, 40ХНМ. Д_кр~ 40 мм. Эти стали при пониженных температурах эксплуатации обладают большим запасом вязкости, чем стали предыдущих групп (Ni повышает пластичность).

5. Высоколегированные стали, содержащие Ni3..4%. Наиболее распространённые: 38ХН3М, 38ХН3МФА. Критический диаметр Д_кр~ 100 мм. Для деталей, подвергающимся ударным нагрузкам. Более высокое содержание Niснижает порог хладноломкости для более низких температур. Эта сталь имеет недостаток – склонность к флокинообразованию (дефекты – пустоты).

Термическое улучшение деталей применяется в автомобильном, тракторном и других производствах. После термического улучшения при сквозной прокаливаемости детали имеют повышенную надёжность и долговечность при эксплуатации. Детали упрочняются на заданный уровень прочности по контролируемой твёрдости. Примеры:

Марка стали	Детали	Твёрдость, HB
40, 45, 40Х	Фланцы, шатуны, тяги	205..240
40Х, 40ХН, 40ХН2МА	Шестерни, оси, валы, сошки, шатуны	240..285

Режимы закалки выбираются типично по диаграмме Fe-C. Отпуск выбирается в зависимости от заданной твёрдости в пределах 500..600°С. Для улучшаемых сталей, которые проходят отпуск в интервале температур обратимой отпускной хрупкости после высокого отпуска иногда проводят охлаждение в воде, если деталь не сложной конфигурации и большого размера. Мелкие детали охлаждаются в масле.

42. Пружинные конструкционные стали.

Предназначены для упругих элементов, пружин, рессор различного типа. Работа таких элементов характеризуется тем, что в них используется главным образом упругие свойства стали: сопротивление к малым пластическим деформациям. Для получения данных свойств, стали подвергаются закалке и среднетемпературному отпуску. Максимальные упругие свойства достигаются при сквозной прокаливаемости, т.е. после закалки мартенситная структура должна быть по всему сечению детали. Марку стали выбирают по показателю прокаливаемости. В зависимости от условий работы пружины бывают общего назначения и специального назначения (для работы в условиях повышенных температур или агрессивных сред). В группе стали общего назначения содержание углерода 0,5..0,65..0,7. Основные легирующие элементы: марганец, кремний, может быть ванадий и хром. Марки 65, 70, 60Г, 60С2, 50С2, 55СГ, 50ХГФА.

Основной легирующий элемент Кремний способствует сохранению структур типа троостита (именно при высоких температурах).Увеличение количества легирующих элементов в сумме приводит к увеличению прокаливаемости, и тем для большего сечения детали они используются.

Д ля пружин специального назначенияиспользуют специальные стали: 30Х13, 40Х13. Эти стали используются после закалки с высокой температурой 1000..1050°С (высокая – чтобы растворились карбиды). Для тех деталей, которые работают при комнатных температурах – проводится отпуск – 300..350°С (в районе отпускной хрупкости). В условиях повышенной температуры – отпуск 500..550°С.

На качество и работоспособность пружин влияет состояние поверхности: наличие трещин, плёнки, рисок. Это приводит к развитию усталостного разрушения. Улучшить стойкость пружин можно посредством поверхностного наклёпа (при такой обработке возникают напряжения сжатия). В агрессивных средах применяют марки стали: 12Х18Н10Т, 17Х18Н9. Присутствуют там хром и никель.