Конструкційні леговані сталі

Сталі для цементації містять 0,1...0,3% вуглецю і легуючі еле­менти, що підвищують межу плинності та подрібнюють зерно. Їх використовують у стані найбільшого зміцнення, тобто після гартування та низького відпуску. Для отримання високої зносостійкості в деталях, що труться, наприклад, зубчасті колеса, кулачки тощо, поверхневий шар робочих поверхонь цементують. Після гартування та низького відпуску робоча поверхня має твер­дість 58...62 НRС, а серцевина — 30...42 НRС. Хромисті сталі 15Х, 20Х, а також 15ХФ і 20ХР, додатково леговані ванадієм і бором, утворюють групу дешевих сталей нормальної міцності, їх використовують для виготовлення невеликих деталей (діаме­тром не більше 25 мм), що працюють при середніх наванта­женнях.

Хромонікелеві сталі І2ХНЗА, 20ХНЗА, 20Х2Н4А використо­вують для виготовлення великих відповідальних деталей, сталь 18Х2Н4МА — для деталей, що несуть великі статичні та ударні навантаження. Високий вміст нікелю робить ці сталі дорогими і ускладнює термічну обробку. Їх замінюють оптимально леговані хромомарганцеві сталі з титаном (18ХГТ, 30ХГТ) і молібденом (25ХГМ), які мають дещо меншу в'язкість, але успішно працюють у зу­бчастих колесах автомобілів масового виробництва.

Поліпшені конструкційні сталі містять 0,3...0,5% вуглецю. Ви­сокі механічні властивості вони отримують після термічного зміцнення (гартування з високим відпуском) до структури сор­біту, їх використовують для багатьох деталей, що працюють не тільки при високих статичних, а й при циклічних навантажен­нях та при роботі з ударами (вали, штоки, шатуни і т.п.). Високі механічні властивості сталі при поліпшенні можливі лише за умови високої прогартовуваності та дрібного зерна. Для цього їх легують хромом, нікелем, молібденом, ванадієм і марганцем. Сталі 40Х, 45Х, 50Х є відно­сно дешевим конструкційним матеріалом. Збільшення вмісту вуглецю зменшує в'язкість і обмежує їх застосування при ди­намічних навантаженнях.

Дешевими є також хромомарганцевокремнисті сталі 30ХГСА, 35ХГСА. Вони мають високі не лише механі­чні, а й технологічні властивості: добре зварюються всіма спо­собами, штампуються, прогартовуються (при діаметрі до 30...40 мм), задовільно обробляються різанням. Із них виготовляють вали, зварні конструкції, деталі рульового керування.

Хромонікелеві сталі 40ХН, 45ХН мають комплекс високих механічних властивостей у деталях діаметром 40...50 мм, а при введенні молібдену або вольфраму (40ХНМА, 38ХНЗМА, а та­кож 18Х2Н4ВА) — до 100 мм, бо ці елементи зменшують крих­кість після відпуску з малою швидкістю охолодження. З них виготовляють вали і ротори турбін, вали редукторів, що несуть значне навантаження, тощо. Недоліком цих сталей є висока вартість, низька оброблюваність різанням і схильність до утво­рення флокенів (внутрішніх тріщин).

Ресорно-пружинні сталі. Для забезпечення високої межі пружності, витривалості та міцності в сталь, крім 0,5...0,7% вуглецю, вводять мар­ганець, кремній, ванадій та хром. Деталі піддають гартуванню та середньому відпуску. Зі сталей 55С2, 60С2, 70СЗА виготовляють пружини та ресори товщиною до 18 мм.

Для ресор легкових автомобілів, пружин клапанів та інших відповідальних пружин, які працюють при температурах до 300°С, використовують сталі 50ХГ, 55ХГР, 50ХФА, 50ХГФА. Для великих і особливо відповіда­льних пружин та ресор використовують сталі 60С2ХА, 70С2ХА, 60С2ХФА, 60С2Н2А.

Для пружин, що працюють при високих температурах в корозійному середовищі застосовують сталі 30Х13, 40КХНМ, 44НХТЮ, 68НХВКТЮ, 12Х18Н9Т та ін.

Для виготовлення деталей підшипників кочення, що працю­ють в умовах високих контактних навантажень, використову­ють підшипникові сталі. Їх маркують літерами "ШХ" та числом, що показує вміст хрому в десятих частках відсотка, а також літе­рами наявних крім хрому легуючих елементів. У цих сталях вміст вуглецю сягає 0,95...1,05%. Сталі ШХ6, ШХ9, ШХ15 призначена для виготов­лення деталей підшипників з розміром перерізу 10...20 мм, а ста­лі ШХ15СГ, ШХ20СГ — для деталей з більшим перерізом, бо вони прогартовуються на глибину понад 80 мм.