Машинобудівні сталі

ЛЕКЦІЯ 3 ЦЕМЕНТОВАНІ Й АЗАТОВАНІ СТАЛІ

До цементованих належать низьковуглецеві, низько- й середньолеговані сталі, які в результаті зміцнення поверхневого шару й серцевини набувають достатньо високих механічних властивостей. Зміцнення поверхневого шару на певну глибину забезпечується за рахунок термодифузійного насичування вуглецем до концентрації 0,8...1,1 % із подальшою термічною обробкою — гартуванням і низьким відпусканням (див. п. 4.6.1). При цьому твердість поверхневих шарів досягає HRC 58...62.

 

Таблиця 5.5 Режими термообробки, механічні властивості й застосування цементованих сталей
Група Марка Температура термообробки, °С Механічні властивості після ХТО і ТО Твердість після цементації й ТО Приклади застосування
        Цементація Гарту­вання Відпус­кання σ0,2 σтч δ ψ серце­вини, НВ поверхні,HRC    
                    МПа %            
І - 820 800 800 200 200 200 250 270 320 420 450 550 25 2318 5550 45 1370 1500 1500 60...62 60...62 60...62 Малонавантажені деталі
II 15Г 15Х 15ХРА 20Х 20ХР 18ХГТ 20ХГР 15ХГНТА - - 930 930 930 930 930 800 880 860 - - - 200 180 180 180 200 200 200 200 300 500 550 650 650 800 800 700 500 600 750 800 850 1000 1000 950 17 12 15 11 11 - 910 45 45 50 40 45 50 50 50 - >1800 - >2120 >2120 >2400 >2300 - - 56...62 - 56...62 S6...62 58...62 - Деталі з підвище­ними міцністю й в'язкістю серцеви­ни
III ЗОХГТЦ ЗОХГТ 20ХФ 12ХНЗА 20ХГНР 14ХГ2СР 15ХНГ2ВА 15Х2Г2СВА 18Х2Н4В(М)А - Норм. 930 - - - 840 860 860 800 200 200 200 180 200 200 190 180 160 1100 750 800 700 1100 1070 1180 1150 1000 1500 940 900 950 1160 1170 1280 1240 1200 12,5 13,5 45 33 52 55 60 4843 44 45 - 2700 2400 - 3210 3500 3630 3630 3700 - 56...62 56...62 - - 56...62 56...62 56...62 58...63 Великогабаритні деталі з високими міцністю й в'язкі­стю серцевини
                         

 

 

У низько- й середньолегованих сталях у результаті цементації відбувається також зміцнення серцевини. Залежно від типу й вмісту легуючих домішок ступінь зміцнення серцевини різна. За цією ознакою цементовані сталі поділяють на три групи (табл. 5.5).

До першої групи сталей із незміцнюваною серцевиною нале­жать низьковуглецеві сталі (10, 15, 20). Із них виготовляють де­талі, які не потребують високої міцності серцевини, але не­обхідні високі зносостійкість і твердість поверхні.

Сталі з добавками хрому й ванадію (15Х, 20Х, 15ХФ, 20ХН), що дають змогу частково зміцнити серцевину, зменшити схильність до перегріву, належать до другої групи сталей зі слабозміцнюваною серцевиною. Внаслідок гартування після цемен­тації в поверхневих шарах утворюється мартенситна структура, а в серцевині — бейнітна. Завдяки цьому хромисті сталі мають вищі міцнісні властивості на поверхні й у серцевині, причому пластичні властивості серцевини дещо погіршуються.

Комплексно-леговані сталі третьої групи з домішками Сr, Мn, Ni і Мо після цементації й подальшого гартування істотно зміцню­ються за рахунок утворення в серцевині мартенситної структури. Хромонікелемолібденові (вольфрамові) сталі 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА прогартовуються на повітрі, що сприяє зменшенню жолоблення, а добавки W або Мо, крім того, підвищують прогартовуваність. Такі

сталі використовують для виготовлення великорозмірних особливо важливих деталей.

Характеристики деяких азотованих сталей
Марка Хімічний склад,% HRC Приклади застосування
    С Мо Сr Ni А1        
38Х2МЮА 0,35...0,42 0,15...0,25 і,35...1,65 - 0,7...1,1 69...71 Гільзи циліндрів двигунів внутріш­нього згоряння, колінчас­ті вали, шпинделі верстатів
40ХНМА 0,37...0,44 0,15...0,25 0,6...0,9 1,25...1,65 - 56...60    
34ХНЗМ 0,3...0,4 0,2...0,3 0,7...1,2 2,75...3,25 - 56...60    
30Х2В8Ф 0,3...0.4 0,5 2,2...2,7 До 0,35 — HV 1000... 1600    

До азотованих (табл. 5.6) належать середньовуглецеві й лего­вані сталі (див. п. 4.6.2), до складу яких входять елементи (Мо, Cr, Ni, А1), що утворюють з азотом міцні нітриди.