Область применения. Поверхностное упрочнение деталей машин

Прокаливаемость

Поверхностное упрочнение деталей машин

Поверхностное упрочнение деталей машин может быть достигнуто и путем индукционной закалки поверхности. При этом используют стали с пониженной (ПП) или регламентированной (РП) прокаливаемостъю, имеющие прокаливаемость более низкую по сравнению со стандартными конструкционными сталями с таким же содержанием угле­рода. При этом после закалки получают мартенситную зону заданной глубины (даже при интенсивном охлаждении) с сохранением пластич­ной и вязкой сердцевины. Стали с пониженной и регламентированной прокаливаемостью имеют повышенное содержание углерода (0,5 – 1,0 %) для получения достаточного уровня твердости и прочности закаленного поверхност­ного слоя, обеспечивающего высокую износостойкость и контактную вы­носливость. Сам по себе углерод является элементом, который слабо влияет на прокаливаемость стали. Она обеспечивается содержанием в стали других металлов, таких как Ni, Cr, Mn, Cu и др., хотя их концентрации не выходят за пределы концентраций примесей качественных и высококачественных легированных и углеродистых сталей, обусловленных соответствующими ГОСТами. Оказалось возможным регулировать прокаливаемость, уменьшая допустимые концентрации примесей, указанных выше элементов. Вязкость мартенсита можно повысить за счет уменьшения концентрации вредных примесей, таких как S, P, N и О. Для этого в сталь вводят редкоземельные элементы, раскисляют сталь Al (1 кг/т) и снижают содержание неметаллических включений, выбирая соответствующие способы выплавки. Применяя указанные меры, можно добиться прокаливаемости стали (с содержанием углерода ~ 0,6 %) на глубину 2…3 мм.

Чтобы получить структуру мартенсита в сталях пониженной прокаливаемости, содержащих ничтожно малые количества легирующих элементов, требуются высокие скорости охлаждения аустенита. Высокой интенсивности охлаждения добиваются за счет больших скоростей движения воды (не менее 5 м / с) или струйным охлаждением под давление не менее 5 ати.

Вязкость мартенсита во многом определяется размером аустенитного зерна. Для получения высоких значений KCU и K_1C необходимо, чтобы размер зерна был не крупнее 13…14 балла. Такой размер аустенитного зерна можно получить только при скоростном нагреве стали токами высокой частоты.

Указанные выше закономерности легли в основу разработок нового класса сталей – пониженной прокаливаемости.

ГОСТом были утверждены стали пониженной и регламентированной прокаливаемости, представленные в табл. 23.

Сталь 58 применяется для изготовления шестерен c модулем более 5 и валов коробок перемены передач грузового автотранспорта и сельхозтехники. Глубина закаленной зоны составляет ~ 2 мм.

Сталь 47ТТ предназначена для изготовления валов диаметром более 30 мм и крупномодульных шестерен. Толщина закаленного слоя составляет 3…5 мм.

Сталь У6 – инструментальная сталь. Применяется для изготовления штампов для листовой стали.

Таблица 23