Машиностроительные легированные и специального назначения

Стали

В группу машиностроительных легированных входят:

- цементуемые стали (состав 0,1-0,3% С, 0,2-4,4% легирующих элементов), которые после цементации, закалки и низкого отпуска обладают высокой поверхностной твердостью (58-63 HRC ) при вязкой сердцевине. По механическим свойствам после ТО различают среднепрочные ( ) марки 15ХФ, 20Х и др. и повышенной прочности стали ( ) комплексно (12ХН3А, 20ХН4А и др.) и экономно легированные (18ХГТ, 20ХГН и др.);

- улучшаемые, которые используются после ТО улучшения (закалка + высокий отпуск при Т = 500-650 С на сорбит) для изготовления ответственных деталей. Они содержат 0,3-0,5% С и легирующих элементов и должны иметь большие , вязкость и пластичность. Стали марок 30Х, 38Х и др. для средненагруженных небольших деталей; хромансили (30Х ГСА и др.) в автомобилестроении; 40Х Н, 50Х Н для динамических нагрузок и наиболее прочные хромоникельмолибденовые (40ХНМА, 38ХН3МФА) для особо ответственных крупных деталей.

К машиностроительным специального назначения сталям относятся:

- мартенситостареющие высокопрочные имеют . Это среднеуглеродистые комплексно легированные после низкого отпуска и ТМО (Н10Х11М2Т) и низкоуглеродистые, упрочняемые закалкой и старением стали ( и др.). Их высокая связана с образованием твердых растворов Fe и легирующих элементов и старением Мартенсита (выделяются фазы типа и др.). Применяется в криогенной технике, авиационной и ракетной технике, коррозийно-стойкие, технологичные, но дорогие.

- пружинные стали с высоким и выносливостью в сочетании с пластичностью и вязкостью могут быть углеродистыми ( и после закалки и отпуска на троостит) и легированными (Si, Mn, Cr, V, Ni) перлитного класса ( ). Марки 50С2; 60С2 ХФХ и наиболее прочные 70С3А, 60С2 Н2А.

Износостойкие конструкционные стали должны быть стойкими к контактной усталости и истиранию. Их состав: , легирующие элементы: Cr, Si, Mn для увеличения прокаливаемости. ТО: закалка и низкий отпуск (60-66HRc). Марки ШХ15ГС, 20Х2Н44, Г13А. Для деталей узлов трения скольжения применяется графитизированная сталь (1,5-2%С, графитизатор- Si). ТО: нагрев до 840 С, выдержка 4 ч, ступенчатое охлаждение.

Коррозийностойкие стали и сплавы бывают двух классов:

- хромистые (12Х13, 40Х13, 30Х13, Х25Т) ферритной, мартенситной и мартенситно-ферритной структуры. Их структура и свойства зависят от содержания Cr и С. Cr в окислительных средах переходит в пассивное состояние за счет образования на поверхности окисленных пленок, так, что при концентрации 12-14% Cr сталь становится коррозийностойкой. Стойкость к коррозии повышается при образовании твердого раствора С в Cr, после специальной ТО и чистовой обработки поверхности. Карбиды ее ухудшают.

- хромоникелевые стали аустенитной, аустенитно-ферритной и аустенитно-мартенситной структуры обладают более высокой коррозийной стойкостью только после закалки от 1110-1150 С (растворяются карбиды). Для устранения межкристаллической диффузии их дополнительно легируют Ti и Nb, а для повышения жаропрочности – Al и Si (40Х9С2 – сильхромы, 10Х13СЮ – хромали и 12Х18Н9Т - сильхромали). Марки 04Х18Н10, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Ю.

Жаропрочные (окалиностойкие) стали и сплавы эксплуатируются при . Их свойства обеспечиваются легированием Ni и Cr (основные); V, W, Ti, Mo, Nb, B и др., при которых образуются карбидные (TiC, VC, и др.) и интерметаллические фазы ( и др.). Легирование твердых растворов обуславливает торможение диффузии и рост температуры рекристаллизации. Стали с интерметаллическими соединениями более жаропрочны. Делятся на низко-, средне- и высоколегированные. ТО на пластичный перлит (16М, и др., ); сорбит и троостит (высокопрочные и др., ). Стали с интерметаллическим упрочнением более прочны.