Улучшаемые стали

Улучшаемыми конструкционными сталями называются среднеуглеродистые стали (0,3-0,5%С). В них должно содержаться не более 5 % легирующих элементов. Эти стали используются после операции улучшения. Данная операция состоит из закалки и высокого отпуска. Закалка подобных сталей, как правило, проводится в масле. При отпуске температура улучшаемых сталей составит 550-650 °С.

После термической обработки улучшаемые стали обладают структурой сорбита, хорошо воспринимающего ударные нагрузки.

Улучшаемая сталь получает высокую прочность, вязкость, низкую чувствительность к концентраторам напряжения, а также сравнительно хорошую прокаливаемость.

При сквозной прокаливаемости, после одинаковой термообработки, свойства различных марок улучшаемых сталей обычно близки между собой. Поэтому выбор тех или иных марок улучшаемой стали обусловлен прокаливаемостью стали, обязательно учитывается сечение детали и сложностью ее конфигурации, также смотрим на наличие концентраторов напряжений.

Улучшаемые стали можно разбить на пять групп. С увеличением группы возрастает степень легирования и размер сечения, при котором будет достигнута сквозная прокаливаемость. Обычно содержание кремния в улучшаемых сталях будет составлять 0,17-0,37 %, марганца 0,5-0,8 %, фосфора и серы меньше 0,035 %.

Группа I. К ней относят углеродистые стали 35, 40, 45 Стали имеющие критический диаметр до 10 мм, при нем достигается сквозная прокаливаемость. Они содержат в своей структуре не менее 95 % мартенсита.

Группа II. К ней относятся хромистые стали 30Х, 40Х. Стали имеющие критический диаметр 15-20 мм. К недостатку сталей этой группы можно отнести склонность к отпускной хрупкости второго рода. Для этих сталей необходимо быстрое охлаждение после отпуска (охлаждение маслом, водой).

Группа III. К ней относятся хромистые стали. Как правило, их дополнительно легируют еще одним а иногда и двумя элементами З0ХМ, 40ХГ, 30ХГТ Критический диаметр 20-25 мм. Для увеличения прокаливаемости в хромистые стали можно дополнительно ввести марганец (40ХГ) и бор (40ХР). Молибден (30ХМ) вводят для уменьшения отпускной хрупкости второго рода. Высокие свойства имеют принадлежащие к этой группе стали, называемые хромансилями: 20ХГС, 30ХГС. Они хорошо свариваются при высокой прочности 1200 МПа и KCU = 0,4 МДж/м2. К их недостаткам можно отнести склонность к отпускной хрупкости второго рода.

Группа IV. К ней относятся хромоникелевые стали с содержанием до 1,5 % Ni: 40ХН, 40ХНМ. Их критический диаметр 40 мм. Эти стали при низких температурах эксплуатации обладают несколько большим запасом вязкости, чем стали находящиеся в предыдущих группах.

Группа V. К ней относятся комплекснолегированные стали, содержащие 3-4 % Ni: 38ХНЗМ, 38ХНЗМФА. Как правило, стали из этой группы достаточно дороги. Эти улучшаемые стали относятся к самым лучшим маркам. Критический диаметр составляет 100 мм и более. Они обладают низкой склонности к хрупкому разрушению. Из этих сталей изготовляются детали со сложной конфигурацией, подвергаемые ударным нагрузкам. Их недостатки, это склонность к флокенообразованию и трудность обработки резанием.