Улучшаемые стали

Для наиболее ответственных тяжелонагруженных деталей машин применяют легированные стали, подвергаемые улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском. Эти стали содержат 0,3–0,5% С, 1–6% легирующих элементов. Стали закаливают от 820–880 ºС в масле (крупные детали – в воде), высокий отпуск производят при 500–650 ºС с последующим охлаждением в воде, масле или на воздухе (в зависимости от состава стали). Структура стали после улучшения – сорбит зернистый. Наличие легирующих элементов обеспечивает этим сталям хорошую прокаливаемость и уменьшает склонность к отпускной хрупкости ІІ рода.

Улучшение обеспечивает высокую прочность в сочетании с высокой пластичностью. Так, простая и дешевая конструкционная легированная сталь 40Х после закалки с 860 ºС и отпуска при 500 ºС имеет следующие свойства: σ_В = 1000 МПа, σ_0,2 = 800 МПа, δ = 10 %, KCU = 500 КДж/м².

Для изготовления крупных изделий сложной формы, работающих при вибрационных и динамических нагрузках, применяются хромоникелевые стали марок 40ХН, 45ХН, 30ХН3А и др. Они содержат 0,5–0,8 % хрома и 1–3 % никеля. Отличаются хорошей прокаливаемостью, прочностью и вязкостью.

Хромистые и хромоникелевые стали склонны к отпускной хрупкости ІІ рода (обратимой), поэтому должны охлаждаться после высокого отпуска с большой скоростью (в воде или масле). Дополнительное легирование молибденом 0,2–0,5 % (или вольфрамом 0,5–0,8 %) снижает склонность к отпускной хрупкости.

Хромоникелевые и хромоникельмолибденовые стали (36Х2Н2МФА, 38ХН3МА и др.) являются наиболее качественными, их применяют для изготовления самых ответственных крупных изделий. Высокие свойства этих сталей достигаются вследствие их высокой прокаливаемости и наибольшей вязкости (σ_В = 1000–1200 МПа, σ_{0, 2} = 950–1100 МПа, δ = 12 %, KCU = 0,8 МДж/м²).

Из этих сталей изготавливают валы и роторы турбин, тяжелонагруженные детали редукторов и компрессоров.