Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали

бладают склонностью

о к обратимой отпускной хрупкости, для

устр

о вается отпускная

хруп

— приведены на

рис.

е стали. Нередко в хромо-

нике

о в очень больших сечениях

(100

в стью и вязкостью и низким

поро

в е ,

н рудность их обработки резанием и

боль н

о в 0 .

т .

рабатываемость резанием является одной из

важ

д массового производства (авто- и тракторостроения,

с кохозяйственного машиностроения, станкостроения и т. д.).

281

анения которой многие детали небольших размеров из этих

талей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более

рупные детали — в воде. Однако даже охлаждение в воде для

ногих крупногабаритных деталей из глубокопрокаливающихся

ромоникелевых сталей не приводит к достаточно быстрому

хлаждению внутренних частей, в которых разви

кость. Для предотвращения этого дефекта стали

ополнительно легируют молибденом (сталь 40ХН2МА) или

ольфрамом. Небольшие детали из этих сталей (см. табл. 8) после

ысокого отпуска можно охлаждать на воздухе, а более крупные

в масле. Механические свойства этих сталей

162.

Хромоникелемолибденованадиевы

левую сталь кроме молибдена (вольфрама) добавляют

анадий, который способствует получению мелкозернистой

труктуры. Примером сталей, легированных Cr, Ni, Mo и V, могут

лужить 38ХНЗМФ и 36Х2Н2МФА. Большая устойчивость

ереохлажденного аустенита обеспечивает высокую

рокаливаемость, что позволяет упрочнять термической

бработкой крупные детали. Даже

0—1500 мм и

более) в сердцевине после закалки образуется

ейнит, а после отпуска — сорбит. Указанные стали обладают

ысокой прочностью, пластично

гом хладноломкости (см. табл. 8). Этому способствует

ысокое содержание никеля. Молибд н, присутствующий в стали

овышает ее теплостойкость. Эти стали можно использовать при

емпературе 400—450 °С.

Недостатками высоколегированных хромоникелемолибденова-

адиевых сталей являются т

шая склонность к образованию флоке ов. При обнаружении

х хотя бы в одной поковке бракуют все поковки данной плавки.

оэтому, как правило, поковки подвергают противофлокенной

бработке — многократному нагре у при 64 —680 °С Стали

рименяют для изготовления наиболее ответственных деталей

урбин и

компрессорных машин, для которых требуется материал

собой прочности в крупных сечениях (поковки валов и

ельнокованых роторов турбин, валы высоконапряженных

урбовоз-духодувных машин, детали редукторов и т. д ).

8. СТАЛИ С ПОВЫШЕННОЙ ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬЮ

РЕЗАНИЕМ

Об

ных технологических характеристик стали. Хорошая

брабатываемость резанием повышает производительность труда

сокращает расход инструмента, что имеет особо важное значение

ля

ельс

Поэтому в промышленности ироко применяют так называемые

автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием

с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и

получить высокое качество обрабатываемой поверхности.

Наиболее часто применяют автоматные углеродистые стали

А12, А20, А40Г, имеющие повышенное содержание серы (0,08—

0,3 %), фосфор ≤0.05 %) и марганц (0,7—1,0 %). Сталь 40Г

содержит 1,2—1,55 % Μn.

Сера в томат й стали находитс в виде льфидов рганца

MnS, т. е. вытянутых вдоль прокатки включений, ко

способствуют образованию короткой и ломкой стружки. При

повышенном содержании серы уменьшается трение между

стружкой и инструментом из-за смазывающего действия

сульфидо

а а

ав но я су ма

торые

в марганца.

ти се атн

д зг н

нм), препятствующий схватыванию

ин

стали,

имеющие структуру пластинчатого перлита и крупное зерно. При

больших м. с.

364) свин вает

схватывани мента с обрабатываемой деталью. Для

улучшени в с

(н

К л

282

Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь

способствует об азованию ломкой стружки и получению

высокого качества оверхности.

Эти стали обладают большой анизотропией механических

свойств, склонны к рупкому разрушению, имеют пониженный

предел выносливос . Поэтому рнистые автом ые стали

применяют лишь ля и отовления еответственных изделий —

преимущественно нормалей или метизов. В настоящее время

разработан ряд новых сталей повышенной обрабатываемости,

легированных порознь или совместно Pb, Se, Те, Са, образующими

металлические и неметаллические включения свинца

оксисульфидов, силикатов и других оксидов определенного

состава, морфологии и дисперсности. Эти включения создают в

очаге резания как бы внутреннее смазывание — тончайший слой

(для свинца — 0,22

струмента с материалом обрабатываемой детали, что и

облегчает образование и отделение стружки.

Свинец присутствует в стали в виде дисперсных частиц,

улучшает обрабатываемость резанием инструментом из

быстрорежущей стали (см. с. 352) при пониженных и средних

скоростях резания (до 100—120 м/мин). Легированные стали,

содержащие 0,15—0,30 % Pb (АС12ХН, АСЗОХМ, АС38ХГМ и

др.), позволяют повысить скорость резания на 20—25 %, а при

сохранении постоянно скорости резания увеличить стойкость

инструмента в

2—7 раз в зависимости о состава и структуры

обрабатываемой стали. Наиболее легко обрабатываются

скоростях резания твердосплавным инструментом (с

ец в зоне резания плавится и испаряется, что вызы

е инстру

я обрабатываемости стали с по ышенным одержанием

серы

(0,06—0,12 %) легируют 0,04—0,10 % Se апример,

стали А45Е, А40ХЕ). Селен образует сравнительно крупные

сульфоселениды и селениды.

омплексное легирование серой и се еном позволяет в 1,5—

2 раза снизить расходы режущего инструмента или сократить

на

Ц45Х, АЦ40Г, АЦ40Г2, АЦ20ХНЗ и

др.)

л л

еном или комплексами этих добавок.

с в е

нтации (нитроцементации) на

и о

ти ст

ы т

та, когда происходит образование

сегр

283

20—30 % время обработки и уменьшить износ инструмента

на 30—35 %. Микролегирование селеном улучшает

обрабатываемость резанием труднообрабатываемых ферритных

и аустенит-ных сталей.

Применение нашли дешевые стали повышенной

обрабатываемости, содержащие кальций. Кальциевые стали (АЦ

— автоматная кальциевая) могут быть углеродистыми (АЦ20 ...

АЦ60) и легированными (А

Кальциевые стали обрабатываютс твердосплавным

инструментом при высоких скоростях резания (более 100 м/с).

Стойкость инструмента по ышается в 1,5—3 раза. Нередко

кальциевые стали дополните ьно егируют свинцом или

теллуром, а также сел

Присадки, повышающие обрабатываемость (S, Са, Pb, Se),

понижают кон труктивную прочность стали. С ин ц снижает

предел выносливости после цеме

% и после улучшения на 10 %. Сера и кальций снижают при

химико-термической обработке предел выносливости σ

-1

на 20 %,

предел контактной выносливост сталей, с держащих Pb, Са

и S, более чем в 2 раза. Глобулярная форма дисперсных

включений при однородно дифференцированной ферритно-

перлитной структуре менее резко снижает механические свойства и

улучшает обрабатываемость резанием. Значительная анизотропия

ударной вязкос в алях повышенной обрабатываемости не

позволяет рекомендовать их для деталей, работающих в

сложнонапряженном состоянии, а

также со значительными

концентрациями напряжений.

9. МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

СТАЛИ

В сокая конструк ивная прочность изделия

достигается только тогда, когда оно изготовлено из материала,

обладающего большой прочностью и высоким сопротивлением

хрупкому разрушению. Этим требованиям в значительной

степени отвечают безуглеродистые ≤0.03 % С) мартенситно-

стареющие стали (углерод и азот — вредные примеси, снижающие

пластичность и вязкость стали), упрочняемые закалкой и

последующим старением.

Мартенситно-стареющие стали представляют собой сплавы

железа с никелем (8—20 %), а часто и с кобальтом. Для

протекания процесса старения в мартенсите сплавы дополнительно

легируют Τι, ΑΙ, Mo и др. Высокая прочность мартенситно-ста ею-

щих сталей обязана образованию твердого раствора железа и

легирующих элементов (Ni, Со, Mo, A1 и др.), мартенситному

превращению, сопровождающемуся фазовым наклепом

и главным

образом старению мартенси

егации, метастабильных и стабильных фаз типа Fe

Mo, Ni

Mo,

Ti, NiAl (Fe, Co)

Mo и др. Высокое сопротивление хрупкому

разрушению объясняется пластичностью и вязкостью

безуглеродистого м тенсита («мартенсит амещения

Широкое применение в технике получила высокопрочная мар-

тенситно-стареющая ста

ар з »).

ль Н18К9М5Т (≤0.03 % С, ~18 % Ni,

~9 М 6 %

ивного (реечного) мартенсита, имеющего наряду с низкой

пр аст сть

р л с

тно-

ст

0 1 σ

али после закалки и старения имеют

ударную вязкость того же порядка, что и другие высокопрочные

стали (

рог

хладноло

°С ниже, распространения трещины КСТ значительно

выше, чем лей

÷ с т

изготовления пружин. При низких

тем

% Со, ~5 % о, ~0, Ti).

Сталь закаливают на воздухе от 820—850 °С. Нагрев до более

высоких температур ведет к росту зерна и снижению

пластичности. После закалки сталь состоит из безуглеродистого

масс

очностью хорошие пл ичность и вязко : σ

= 1100÷200

МПа; σ

0,2

= 950÷1100 МПа; δ = 18÷20 %; ψ = 70÷80 % и

KCU = 2,0÷2,5 МДж/м

. Таким образом, характерной

особенностью безуглеродистого ма тенсита яв яются вы окие

пластичность и вязкость. В закаленном состоянии мартенси

ареющие стали сравнительно легко обрабатываются давлением,

резанием и хорошо свариваются. Стали обладают хорошей

прокаливаемостью, и при закалке деформации изделий

незначительны.

Старение при 480—520 °С повышает прочность мартенситно-

стареющих сталей, но снижает пластичность и вязкость.

Механические свойства сталей после старения: σ

= 1900÷2100

МПа; σ

0,2

= 1800 2000 МПа; δ = 8÷12 %; ψ = 40÷60 %; KCU

= 0,4÷0,6 МДж/м

и 52 HRC.

Кроме стали Н18К8М5Т нашли применение менее

легированные мартенситно-стареющие стали: Н12К8МЗГ2,

Н10Х11М Т (σ

= 1400÷15 0 МПа), Н 2К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ (

= 1600÷ 1800 МПа) и др.

Мартенситно-стареющие ст

KCU = 0,35÷0,6 МДж/м

). Однако по

мкости t

у мартенситно-стареющих сталей на 60—80

а работа

у углеродосодержащих высокопрочных ста (0,25—

0,3 МДж/м

вместо 0,06—0,08 МДж/м

Вязкость разрушения К

1с

и мартенситно-стареющих сталей при

0,2

= 1800 2000 МПа со тавляе 50—70 МПа·м

1/2

, тогда как у

углеродосодержащих легированных сталей при том же значении

предела текучести —20—30 МПа·м

1/2

. Мартенситно-стареющие

стали имеют высокий предел упругости (

0,002

— 1500 МПа) и поэтому

могут применяться для

пературах прочностные свойства, как это обычно наблюдается в

стали, возрастают, но при сохранении повышенной пластичности и

вязкости. Это позволяет их использовать для работы при низких

температурах. Мартенситно-стареющие стали с 11—12 % Cr

относятся к коррозионно-стойким (03Н10Х11М2Т). Мартенситно-

стареющие

стали применяют в авиационной промышленности, в

ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для

упругих элементов, в криогенной технике и т. д. Эти стали

дорогостоящие.

84 2

10. В СОКОПРОЧНЫ СТАЛИ С ВЫСОК Й

ПЛАСТИЧНОСТЬЮ (ТРИП- ИЛИ ПНП-СТАЛИ)

Ы Е О

T y) или ПНП-сталями

(п

8 r i 2 % — д

(

п и о

п М

и М . При этом точка М становится выше

20 °

т е д е

м стн ни

де и

о н

(

о ость ПНП-сталей.

м ованные высокопрочные

285

Метастабильные высокопрочные аустенитные стали

азывают. ТРИП-сталями (TRIP от начальных букв —

ransformation Induced Plasticit

ластичность, наведенная превращением). Эти стали содержат

—14 % C , 8— 32 % N , 0,5— ,5 Μn, 2 6 % Mo, о 2 % Si

например, 30Х9Н8М4Г2С2 и 25Н25М4П). Отличительной

собенностью сталей является то, что после аустенитизации при

80—1200 °С температуры мартенситного превращения М

и М

начало образования мартенсита деформации) находятся ниже

0 °С, т. е. стали имеют аустенитную структуру.

Для придания стали высоких механических свойств после

устенитизации ее подвергают 80 %-ной деформации (прокатка,

олочение, гидроэкструзия и т. д.) при 250—550 °С (ниже

емпературы рекристаллизации). В процессе деформации аустенит

ретерпевает наклеп обедняется углер дом, что приводит к

овышению точек

н д д

С. При охлаждении, следовательно, аустенит становится ме-

астабильным и при го еформации протекает март нситное

ревращение. Поэтому при испытании на растяжение участки

усте-нита, где локализуется деформация, претерпевают

артенситное превращение, что пр

иводит к ме ому упрочне ю, и

формация сосредоточивается в соседн х (неупрочненных)

бъемах аусте- ита. Следовательно, превращение γ → α

мартенситное) исключает возможность образования «шейки», что

бъясняет высокую пластичн

Механические свойства ПНП-сталей: σ

= 1500÷1700 МПа,

0,2

= 1400÷1550 МПа, δ = 50÷60 %. Характерным для этой

руппы сталей является высокое значение вязкости

азрушения К

1с

и предела выносливости σ

-1

. При одинаковой или

лизкой прочности ПНП-стали пластичнее, а при равной

ластичности имеют более высокий предел текучести, чем

артенситно-старею-щие стали или легир

стали. Широкому применению ПНП-сталей препятствует их

высокая легирован-ность, необходимость использования мощного

оборудования для деформации при сравнительно низких

температурах, трудность сварки, анизотропия свойств

деформированного

металла и т. д. Эти стали используют для

изготов ения высоконагруженных деталей, проволоки, тросов,

крепежных деталей и др.

11. РЕССОРНО-ПРУЖИННЫЕ

СТАЛИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Рессорно-пружинные стали предназначены для

изготовления пружин, упругих элементов и рессор различного

назначения.

Стал кже горяче-

и холодн ляют

пружины ь

, те

н е

и поступают в виде проволоки и ленты, а та

окатаного проката или катанки, из которых изготов

. Стали для пружин (ГОСТ 14959—79) должны обладат

высокими сопротивлением малым пластическим деформациям

(σ

0,005

, σ

0,2

), пределом выносливости (σ

-1

) и релаксационной стойкостью

при достаточной пластичности и вязкости.

Для получения этих свойств стали должны содержать более

0,5 % С и быть подвергнуты термической обработке —

закалке и отпуску или деформационному упрочнению посл

патентиро-вания (см. с. 197).

В табл. 9 приведены режимы термической обработки и

механические свойства некоторых рессорно-пружинных сталей.

Путем легирования можно повысить температуру отпуска

(выше интервала развития необратимой отпускной хрупкости),

что позволяет наряду с высоким сопротивлением малым

пластическим деформациям получить хорошие пластичность и

вязкость.

Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокали

ваемостью. После закалки мартенситная структура должна быть

по всему объему. Присутствие после закалки немартенситных

продуктов превращения аустенита (бейнита, ферритно-карбидной

структуры феррита), а также остаточного аус нита ухудшает

все пружинные свойства. Чем мельче зерно, тем выше

сопротивле ие стали малым пластическим деформациям. Наличи

обезугле-роженного слоя

на готовых пружинах резко снижает

пределы упругости и выносливости.

Для пружин малого сечения, закаливаемых в масле

испытывающих невысокие напряжения, применяют

углеродистые стали 65, 70, 75, 85.

Под релаксацией напряжений понимают самопроизвольное затухающее

напряжений при постоянной суммарной деформации.

286

падение

Бо

лег

0,2

эле

зак

пр

ста 0

пр

зн стые стали (50С2, 55С2 и

60С2)

об

изгото

ста

гор

вы и. Дополнительное легирование кремнистых сталей

Сr, М

ск

пр

ре а н л о е

кр

эл

пр

Дл г я р

ст ая пр

кр ужин рекомендуется сталь

50ХФА, не склонная к перегреву и обезуглероживанию.

Однако эта сталь имеет малую прокаливаемость и может

применяться только для пружин с сечением проволоки, равным или

менее 5—6 мм. Для увеличения прокаливаемости сталь

легируют

марганцем (50ХГФА), который снижает ударную вязкость.

Оптимальная твердость рессор для получения максимального

предела выносливости 42—48 HRC; при более высокой твердости

предел выносливости снижается. Предел выносливости стали,

а следовательно, и долговечность рессор и пружин резко

снижаются при наличии на поверхности различных дефектов

(забоин, рисок, царапин и т. д.), играющих роль концентраторов

напряжений.

Срок службы рессор может быть повышен гидроабразивной и

дробеструйной обработками (ППД), создающими в

поверхностных слоях остаточные напряжения сжатия,

понижающие рабочие напряжения растяжения в наружных

волокнах. После дробеструйной обработки предел выносливости

повышается в 1,5—2 раза. Широка применяют пружины,

изготовленные из патентированной холоднотянутой проволоки (см.

с. 1

287

лее часто для изготовления пружин и рессор используют

ированные стали, содержащие 1,5—2,8 % Si, 0,6—1,2 % Мn,

—1,2 % Сr; 0,1—0,25 % V; 0,8—1,2 % W и 1,4—1,7 % №. Эти

менты обеспечивают необходимую прокаливаемость и

аливаемость, повышают релаксационную стойкость сталей и

едел упругости.

промышленности наиболее часто применяют кремнистые

ли 55С2, 6 С2А, 70СЗА. Поскольку кремний повышает

окаливаемость, задерживает распад мартенсита при отпуске и

ачительно упрочняет феррит, кремни

имеют высокие пределы текучести и упругости, что

еспечивает хорошие свойства. Кремнистые стали применяют для

вления пружин вагонов, многих автомобильных рессор,

нкостроении, для торсионных валов и др. Однако кремнистые

ли склонны к обезуглероживанию поверхностных дефектов при

ячей обработке и графитообразованию, что снижает предел

носливост

n, W, Ni увеличивает их прокаливаемость и уменьшает

лонность к обезуглероживанию, графитизации и росту зерна

и нагреве.

Стали 60С2ХФА и 65С2ВА, имеющие высокую

окаливаемость, хорошую прочность (см. табл. 9) и

лакс ционную стойкость, приме яют д я изг товл ния

упных высоконагруженных пружин и рессор. Когда упругие

ементы работают в условиях сильных динамических нагрузок,

именяют сталь с никелем 60С2Н2А.

я из отовлени автомобильных ессор широко применяют

аль 50ХГА, котор по технологическим свойствам евосходит

емнистые стали. Для клапанных пр

97) и холоднотянутой ленты

из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10. Высоки

механические свойства проволоки достигаются патентированием

и последующей протяжкой при степени деформации не менее 70 %

Временное сопротивлен проволоки после 95 %-ной дефор ци

(диаметр проволоки 1,4 мм) достигает 2600 МПа. Пружины посл

холодной нави

ие ма и

вки подвергают отпуску при 210—320 °С для

н ,

нно-

стойкие, немагнитные и жаропрочные) стали и др.

ая

Если применен электрошлаковый переплав, к марке стали добавляется бук »,

а при использовании вакуумно-дугового переплава — буква «ВД», например: Ш ,

ШХ15ВД.

288

снятия напряжений, повышения предела упругости

релаксационной стойкости.

Более часто приме яют сталь

поступающую в виде проволоки диаметром от 6,0 до 0,15 мм

имеющую σ

= 1360÷ 2200 МПа. Нагартованная лента имеет σ

= 7 0÷1200 МПа.

Кроме рассмотренных пружинных сталей общего назначени

в машиностроении широко применяют пружинные стали и сплавы

специального назначения. Кроме высоких механических свойст

и сопротивления релаксации напряжений они должны обладат

хорошей коррозионной стойкостью, немагнитностью

теплостойкостью и другими особыми свойствами. К этим сталям

относятся высоколегированные мартенситные (высокохромисты

коррозионно-стойкие стали), мартенситно-стареющие, аустенитны

(коррозио

12. ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫЕ СТАЛ

Подшипники качения являются ответственным

деталями многих машин (станков, автомобилей, тракторов

вагонов, электродвигателей и др.), определяющих их точность

производительность.

Подшипники качения работают в условиях качения шарико

(или роликов) по наружному и внутреннему кольцам. Наиболе

часто причиной отказа подшипников являются излом

разрушение тел качения и рабочих поверхностей колец, а такж

усталостное выкрашивание рабочих поверхностей элементо

подшипника.

Для изготовления тел качения и подшипниковых коле

небольших сечений обычно используют высокоуглеродистую

хромистую сталь ШХ15 (0,95—1,05 % С и 1,3—1,65 % Сг),

больших сечений — хромомарганцевокремнистую сталь ШХ15С

(0,95— 1,05 % С, 0,9—1,2 % Сr, 0,4—0,65 % Si и 1,3—1,65 % Μn

прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладаю

высокой твердостью, износостойкостью и сопротивление

контактной усталости. К сталям предъявляют высокие

требовани

по содержанию неметаллических включений, так как он

вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недопустим

также карбидн неоднородность.

Электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав, уменьшая

количество неметаллических включений (сульфидов, оксидов

др.), повышает долговечность подшипников

. Стали изготовляют

ва «Ш

Х15Ш

по

—

од

вк

уд

ст п п е

т и

ко ного аустенита детали подшипника

охлаж

ст

им

об

луче ьно я

ко

до

ст

Для изготовления деталей подшипников качения,

работающих применяют

цементуемые А . во

на

по

це

от

пр

тя я

же

пр

ре

за

ав

че

°С

ко

сл

об

ст

закалки твердостью 35—40 HRC. Кольца роликовых подшипников,

обра-

виде прутков, труб и проволоки. Для горячей штамповки стали

ставляются без отжига, для холодной механической обработки

в отожженном состоянии. После отжига стали получают

нородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими

лючениями вторичных карбидов. Такая структура обеспечивает

овлетворительную обрабатываемость резанием (К = 0,55 для

али Р18) и достаточную ластичность ри холодной штамповк

ариков

и роликов; вердость после отж га 179—207 НВ. Кольца,

арики и ролики проходят закалку в масле (30—60 °С) от 840—

0 °С и отпуск при 150—170 °С. Перед отпуском для уменьшения

личества остаточ

даются до температуры не выше 20—25 °С. Это повышает

абильность их размеров. Для подшипников, которые должны

еть особо высокую стабильность размеров

, иногда применяют

работку холодом при —70÷—80 °С.

Для по ния оптимал го сочетани прочности и

нтактной выносливости кольца и ролики подшипников

лжны иметь после закалки и отпуска твердость 61—65 HRC для

али ШХ15 и 60—64 HRC для стали ШХ15СГ, а шарики —62—66

при высоких динамических нагрузках,

стали 20Х2Н4 и 18ХГТ После газо й цементации

толщину 1,2—3,5 мм, высокого отпуска, закалки и отпуска при

0— 170 °С детали подшипника из стали 20Х2Н4А имеют на

верхности 58—62 HRC и в сердцевине 35—45 HRC.

Детали подшипника качения из стали 18ХГТ подвергают

ментации на толщину 0,9—1,8 мм. После закалки и низкого

пуска они имеют твердость 61—65 HRC.

В последние годы разработан и внедрен в массовое

оизводство процесс объемно-поверхностной закалки колец

желонагру-женных роликовых подшипников дл букс

лезнодорожных вагонов. Для изготовления этих деталей

именяют высокоуглеродистую сталь ШХ4 (0,95—1,05 % С,

15—0,3 % Si; 0,15— 0,3 % Мn; 0,35—0,5 % Сг) с

гламентированной прокаливае-мостью, имеющую перед

калкой структуру зернистого перлита.

Закаливаемые кольца нагревают в специальном

томатическом станке индукционным способом насквозь, после

го осуществляют короткую изотермическую выдержку при 850

. Закалка выполняется в закалочной камере, где поверхности

льца с большой скоростью омываются потоком воды. Затем

едует низкий отпуск при 160 °С 4 ч. После такой термической

работки (вследствие ограниченной прокаливаемости стали

Х4) на кольцах

толщиной 14 мм образуется закаленный слой со

руктурой мартенсита толщиной 2,5—3,5 мм, твердостью 60—63

C, а сердцевина получает структуру троостита и сорбита

289

ботанные таким способом, имеют высокие показатели

конструктивной прочности.

13. ИЗНОСОСТОЙКИЕ СТАЛИ

Для деталей, работающих на износ в условиях

абразивного трения и высоких давлений и ударов (например, для

траков некоторых гусеничных машин, щек дробилок, черпаков

землечерпательных машин, крестовин железнодорожных и

трамвайных путей и т. д.), применяют высокомарганцевую литую

аусте-нитную сталь 110Г13Л, содержащую 0,9—1 3 % С и 11,5—

14,5 % Mn.

Структура этой стали после литья состоит из аустенита и

избыточных карбидов (Fe, Mn)

35 δ = 4 ;

и се

ть ав

процессе работы изделий, подверженных кавитационной

эрозии, деформация и разрушение поверхностных слоев при

290

C, выделяющихся по границам зерен

чт с

о снижает прочность и вязкость тали. В свя и с этим литые

изделия закаливают с нагревом до 1100 °С и охлаждением в воде

При таком нагреве растворяются карбиды, и сталь после закалки

приобретает более устойчивую аустенитную структуру. Она

обладает следующими механическими свойствами: σ

= 800÷

1000 МПа; σ

0,2

= 250÷ 0 МПа; = 35÷45 %; φ 0÷50 %

180—220 НВ. Сталь с аустенитной структурой характеризуется

низким пределом текучести, составляющим примерно одну треть

от временного сопротивления, и сильно упрочняется под

действием холодной деформации.

Сталь 110Г13Л обладает высокой износостойкостью только

пр н а аи удар ых нагрузк х, когд происходит деформационное

упрочнение аустенита и образование ε-мартенсита с ГПУ-решеткой

При небольших ударных нагрузках в сочетании с абразивным

изнашиванием либо при чистом абразивно

м изнашивании мартен

ситное превращение не протекает и износостойкость стали

110Г13Л невысокая.

При повышенном содержании фосфора сталь 110Г13Л

хладноломка. При содержании в стали более 0,05 % Ρ по

границам зерен образуется хрупкая фосфидная эвтектика, на

которой зарождается и растет хрупкая трещина при низких

температурах, поэтому при использовани стали в верных

ра

йонах содержание фосфора должно бы р но или менее

0,02—0,03 %.

Высокой стойкостью при циклическом контактноударном

нагружении и ударноабразивном изнашивании обладает литая

сталь 60Х5Г10Л, претерпевающая при эксплуатации

мартенситное превращение.

Для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов,

судовых гребных винтов и других деталей, работающих в условиях

изнашивания при кавитационной эрозии, применяют стали с

нестабильным аустенитом 30Х10П0 и 0Х14АП2 и 0Х14П2М,

испытывающим при эксплуатации частичное мартенситное (γ → ε

мартенсит) превращение.

водят