Методы упрочнения металлов

Повышены требования в  отношении чистоты и равномерности  распределения карбидов, в противном  случае может произойти выкрашивание. Стали подвергаются строгому металлургическому контролю на наличие пористости, неметаллических включений, карбидной сетки, карбидной ликвации. Термическая обработка включает отжиг, закалку и отпуск. Отжиг проводят после ковки для снижения твердости и подготовки структуры к закалке. Температура закалки составляет 790…880 oС в зависимости от массивности деталей. Охлаждение – в масле (кольца, ролики), в водном растворе соды или соли (шарики). Отпуск стали проводят при температуре 150…170oС в течение 1…2 часов. Обеспечивается твердость 62…66 НRC.

Из стали ШХ9 изготавливают  шарики и ролики небольших размеров, из стали ШХ15 – более крупные.

Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки (подшипники прокатных станов), изготавливают из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей глубокой цементацией  на глубину 5…10 мм. Для деталей подшипников, работающих в азотной кислоте  и других агрессивных средах, используется сталь 95Х18.

Стали для  изделий, работающих при низких температурах.

Для изделий, работающих при  низких температурах, необходимо применять  стали с пониженным порогом хладоломкости. Особенно сильно понижены температурные пороги хладоломкости в никельсодержащих сталях. Эффективными материалами являются низколегированные малоуглеродистые стали, которые обладают хорошей свариваемостью. В строительных металлоконструкциях наибольший эффект достигается при использовании термомеханически упрочненного проката.

Для обеспечения высокого комплекса механических свойств  деталей машин используются малоуглеродистые стали, легированные элементами способствующими  дисперсионному упрочнению и образованию  мелкозернистой структуры после  термической обработки, 10ХСНД, 15Г2СФ, 12ГН2МФАЮ.

Для работы при сверх низких температурах применяют криогенные стали и сплавы для изготовления емкостей для хранения и перевозки  сжиженных газов, имеющих очень  низкую температуру кипения (кислород – –183 oС, водород – –253 oС). Основными материалами для работы в подобных условиях являются аустенитные стали с повышенным содержанием никеля 10Х14Г14Н4Т, 10Х18Н10Т,03Х20Н16АГ6.

Износостойкие стали.

Для работы в условиях изнашивания, сопровождаемого большими удельными  нагрузками используется высокомарганцевая  сталь 110Г13Л, имеющая в своем составе 1…1,4% углерода, 12…14 % марганца. Сталь  имеет аустенитную структуру и относительно низкую твердость (200…250 НВ). В процессе работы, когда на деталь действуют высокие нагрузки, которые вызывают в материале напряжения, превосходящие предел текучести, происходит интенсивное наклепывание стали и рост ее твердости и износостойкости. При этом сталь сохраняет высокую вязкость. Благодаря этим свойствам сталь широко используется для изготовления корпусов шаровых мельниц, щек камнедробилок, крестовин рельсов, гусеничных траков, козырьков землечерпалок и т.д.

Склонность к интенсивному наклепу является характерной особенностью сталей аустенитного класса.

Автоматные  стали.

Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью  резанием.

Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь  серы, селена, теллура, кальция, которые  изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.

Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и  фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках  автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных  и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость  может быть повышена цементацией  и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены  для деталей, испытывающих более  высокие нагрузки.

У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость  инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.

Легированные хромистые  и хромоникелевые стали с присадкой  свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных  деталей в автомобильной и  тракторной промышленности.

Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.