Свойства легированных улучшаемых сталей

Предел прочности σв =100... 130, кг/мм², σ₀₂=90...110кг/мм², КС=6...10 кг×м/см².

Для конструкционных улучшаемых сталей применяют следующие виды термической обработки:

Улучшение(закалка с последующим высоким отпуском при 550...650^оС). Структура - сорбит отпуска зернистый с повышенной ударной вязкостью. Для устранения отпускной хрупкости после высокого отпуска дают ускоренное охлаждение для крупных деталей в воде, а для мелких в масле, или используют стали с добавками Мо или W по 0,5%, например сталь 40ХНМ.

Нормализация.Структура - сорбит пластинчатый и феррит. Если деталь работает с высокими ударными нагрузками, то применяют улучшение, хотя это и дорогой вид термообработки. Если же деталь работает с невысокими ударными нагрузками, то дешевле применять нормализацию, так как охлаждение происходит на воздухе, но при этом получаем сорбит пластинчатый и ударная вязкость ниже.

Изотермическая закалка.Применяется для сталей, склонных к отпускной хрупкости, например для сталей - хромансилов. После изотермической закалки получаем структуру бейнита с 15...25% остаточного аустенита, при этом σ_в =140... 175, кг/мм², σ₀₂=135кг/мм², КС=3...4кг×м/см².

Улучшение (нормализация) + закалка ТВЧ + низкий отпуск при 150...200 С.

Такой сложной обработке подвергаются шейки коленчатого вала, головки шаровых пальцев, оси автомобиля и другие детали. Сердцевина этих изделий должна быть вязкой, чтобы хорошо гасила ударные нагрузки. Поэтому в сердцевине должна быть структура сорбита отпуска с зернистым строением, особенно если эти детали работают с высокими ударными нагрузками, например в грузовых автомобилях типа КамАЗ. Для получения такой структуры нужно давать термообработку улучшение. Поверхность этих изделий работает на износ, и поэтому здесь должна быть структура мартенсита. Для получения этой структуры после улучшения нужно сделать закалку токами высокой частоты с последующим низким отпуском.

11.3. Конструкционные рессорно-пружинные стали (0,5...0,8% С)

Эти стали должны обладать высоким пределом упругости, пределом выносливости при достаточной пластичности и вязкости, чтобы не было поломок, и в то же время, чтобы они при этом не деформировались.

Термическая обработка для этих сталей - сквозная закалка с последующим средним отпуском при 350...500^оС. При этом получаем структуру троостита отпуска с повышенным пределом упругости и твердостью 40...45 HRC.

Углеродистые стали: 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80.

Прокаливаемость у них небольшая, и применяются они для небольших рессор и пружин, чтобы насквозь прокалить.

Легированные стали: 50С2, 55С2, 60С2, 80С2.

Кремний, если он входит в твердый раствор, повышает предел упругости. Но кремний - графитизатор, что нежелательно. Во избежание графитизации эти стали легируют отбеливающими элементами, такими как марганец, хром и др., например 55С2ХГ, или используют стали без кремния, например 55ХГ, 55ХФ.

Для повышения предела выносливости проводят поверхностный наклеп: дробеструйную обработку, обкатку роликами и т.п. При этом на поверхности детали образуются остаточные сжимающие напряжения, идущие на компенсацию внешних растягивающих напряжений и тем самым повышающие предел выносливости.