38. Цементуемые, у лучшаемые

и высокопрочные стали

Цементуемые стали (ГОСТ 4543-71) — это низко-

углеродистые (до 0,25 С), низко- (до 2,5%) и средне-

легированные (2,5—10% суммарное содержание ле-

гирующих элементов) стали. Они предназначены для

деталей машин и приборов, работающих в условиях

трения и испытывающих ударные и переменные на-

грузки.

Стали марки 15ХА с пределом прочности в МПа

предназначены для изготовления небольших дета-

лей, работающих в условии трения при средних дав-

лениях и скоростях. Для изготовления ответственных

деталей, работающих при больших скоростях, высо-

ких давлениях и ударных нагрузках, используется

сталь марок 18ХГ и 25ХГМ. Для крупных, ответствен-

ных, тяжелонагруженных деталей применяются стали

20ХН и 20Х2Н4А.

При изготовлении крупных, особо ответственных,

тяжелонагруженных деталей, работающих при боль-

ших скоростях с наличием вибрационных и динами-

ческих нагрузок, используется сталь с пределом про-

чности в МПа марки 18Х2Н4МА . Работоспособ-

ность таких деталей зависит от свойств сердцевины

и поверхностного слоя металла. Цементуемые стали

насыщают с поверхности углеродом (цементуют) и

подвергают термической обработке (закалке и отпус-

ку). Такая обработка обеспечивает высокую поверх-

ностную твердость (HRC 58—63) и сохраняет требуемую

вязкость и заданную прочность сердцевины

металла.

Улучшаемые легированные стали (ГОСТ 4543-

71) — среднеуглеродистые (0,25—0,6% С) и низколе-

гированные стали. Для обеспечения необходимых

свойств (прочности, пластичности, вязкости) эти ста-

ли термически улучшают, подвергая закалке и высо-

кому отпуску (при 500—600°С).

Улучшаемые и цементуемые стали после термичес-

кой обработки дают прочность до в МПа и вязкость

до КС = = 0,8—1,0 МДж/м2. Для создания новых сов-

ременных машин такой прочности недостаточно. Не-

обходимы стали с пределами прочности в МПа. Для

этих целей применяют комплексно легированные и

мартенситостареющие стали.

Комплексно легированные стали — это среднеуг-

леродистые (0,25—0,6% С) легированные стали, тер-

моупрочняемые при низком отпуске или подвергающиеся

термомеханической обработке.

Мартенситостареющие стали — это новый класс

высокопрочных легированных сталей на основе

безуглеродистых (не более 0,03% С) сплавов железа

с никелем, кобальтом, молибденом, титаном, хромом

и другими элементами. Мартенситостареющие стали

закаливают на воздухе от 800—860°С с последующим

старением при 450—500°С.

39. Углеродистые инструментальные

стали

Инструментальные стали — это особая группа

сталей, обладающих специфическими свойствами.

Эти стали предназначены для изготовления режуще-

го, измерительного инструмента, штампов.

По условиям работы инструмента к углеродистым

инструментальным сталям предъявляют следующие

требования:

1) стали для режущего инструмента (резцы, сверла,

метчики, фрезы и др.) должны обладать высокой

твердостью, износостойкостью и теплостойкостью;

2) стали для измерительного инструмента должны

быть твердыми, износостойкими и длительное время

сохранять размеры и форму инструмента;

3) стали для штампов (холодного и горячего дефор-

мирования) должны иметь высокие механические

свойства (твердость; износостойкость, вязкость), со-

храняющиеся при повышенных температурах;

4) стали для штампов горячего деформирования

должны обладать устойчивостью против образования

поверхностных трещин при многократном нагреве и

охлаждении.

Инструментальные углеродистые стали (ГОСТ

1435-74) выпускают следующие марки: У7, У8, У8Г,

У9, У10, У11, У12 и У13. Цифры указывают на содер-

жание углерода в десятых долях процента. Буква Г,

например У8Г, после цифры означает, что сталь имеет

повышенное содержание марганца, что обеспечивает

большую твердость сплава.

Марка инструментальной углеродистой стали высо-

кого качества имеет букву А, например У12А: инстру-

ментальная углеродистая сталь высокого качества,

содержащая 1,2% С. Инструменты, применение кото-

рых связано с ударной нагрузкой, например зубила,

бородки, молотки, изготовляют из сталей У7А, У8А.

Инструменты, требующие большой твердости, но не

подвергающиеся ударам, например сверла, метчики,

развертки, шаберы, напильники, изготовляют из ста-

лей У12А, У13А. Стали У7—У9 подвергают полной, а

стали У10—У13 — неполной закалке.

Недостатком углеродистых инструментальных

сталей является их низкая теплостойкость — способ-

ность сохранять большую твердость при высоких

температурах нагрева. При нагреве выше 200°С инс-

трумент из углеродистых сталей теряет твердость,

т.е. при повышенных температурах нужно применять

инструменты из других сталей.