Конструкционные машиностроительные улучшаемые стали

Такими сталями являются углеродистые и легированные стали с содержанием углерода 0,3…0,5%. Стали применяют после закалки и высокого отпуска (такую термическую обработку называют улучшением). Стали имеют высокие пределы текучести и выносливости и достаточный запас вязкости. Их применяют для большой группы деталей машин, работающих не только при статических, но и в условиях циклических и ударных нагрузок (валы, штоки, шатуны, шпиндели, шестерни и др.). Высокие механические свойства при улучшении возможны лишь при обеспечении сквозной прокаливаемости, которая определяется количеством легирующих элементов (чем больше легирующих элементов, тем выше прокаливаемость). В условиях полной прокаливаемости механические свойства мало зависят от характера легированности и определяются в основном содержанием углерода, количество которого в улучшаемых сталях изменяется незначительно. Поэтому важной характеристикой при выборе сталей является прокаливаемость. Чем больше сечение детали, тем более легированную сталь необходимо выбирать.

Улучшаемые стали условно разделяют на группы. По мере увеличения номера группы растут степень легирования и, следовательно, размер сечения, в котором достигается сквозная прокаливаемость:

1. Углеродистые стали марок 40, 45 и др., обладающие небольшой прокаливаемостью, в сечениях до 12 мм при закалке в воде.

2. Хромистые стали 30Х, 40Х и др., применяемые для средненагруженных деталей небольших размеров. Прокаливаются на глубину до 20 мм. Введение бора увеличивается прокаливаемость.

3. Хромистые стали, дополнительно легированные марганцем, молибденом, титаном (30ХГТ, 30ХГС, 40ХГ и др.) для повышения прокаливаемости и улучшения технологических и механических свойств. Стали прокаливаются на глубину до 30 мм в масле и до 40 мм в воде. Стали, легированные хромом, кремнием и марганцем, сочетают хорошие технологические (хорошо штампуются, свариваются) и механические свойства.

4. Стали, легированные никелем до 1…1,5%. Они имеют повышенную прокаливаемость, высокую прочность и вязкость. Для улучшения свойств и повышения прокаливаемости стали дополнительно легируют молибденом, ванадием (40ХН, 40ХНМ и др.). Их применяют для деталей сечением до 70 мм.

5. Стали, содержащие никеля до 3% и дополнительно легированные Мо, W, V и др. элементами (30ХНЗ, 38ХН3МФ и др.). Их применяют для крупных изделий сложной конфигурации, работающих при вибрацинонных и динамических нагрузках. Химический состав углеродистых улучшаемых сталей регламентируется по ГОСТ 1055-88, легированных по ГОСТ 4543-71.