Конструкционные (машиностроительные) цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали

Стали для холодной штамповки

Арматурные стали

Для армирования железобетонных конструкций применяют углеродистую или низколегированную сталь в виде гладких и периодического профиля стержней, так называемые арматурные стали.
Таблица 19

Некоторые арматурные стали

Класс стали	Сталь	sB, МПа	s0,2, МПа	d,%
A-I A-II A-III A-IV A-V A-VI	Ст3 (сп, пс, кп) Ст5сп2,18Г2С 35ГС, 25Г2С 80С, 2-ХГ2Ц 23Х2Г2Т 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР	380 500 600 900 (800) 1050(1000) (1200)	240 300 400 600(600) 800(800) (1000)	25 19 14 6(7) (7) (6)
Примечание. Без скобки даны гарантируемые свойства в горячекатаном состоянии, в скобках - после термомеханического и термического упрочнения.

Стали классов A-I A-II и A-III применяют для ненапряженных конструкций, а стали - A-IV -A-VI - для армирования предварительно напряженного железобетона.

В автомобильной и многих других отраслях промышленности для изготовления деталей широкого применяю холодную штамповку из листовой стали.
Для обеспечения высокой штампуемости отношение s_B/s_0,2 = 0,5-0,65 при y < 40 %. Чем больше углерода, тем хуже штампуемость. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0,02-0,04 %V) и 08Ю (0,02-0,07 Al). Введение ванадия и алюминия снижает склонность низколегированных сталей к деформационному старению, образуя нитриды. Для исключения деформационного старения после отжига холоднокатаный лист нередко подвергают дрессировке, т. е. небольшой пластической деформации (1 -2 %). Штампуемость зависит от величины зерна. Рекомендуется сталь с зерном номерами 6 - 8.
Для штамповки изделий, требующих повышенной прочности, применяют низколегированные "двухфазные стали" со структурой феррита и мартенсита (бейнита) в количестве 20 - 30 %.Такая структура получается в низкоуглеродистых сталях (0,06-0,12 %С) низколегированных (09Г2С, 09Г2, 16ГФР, 10Г2Ф, 12ХМ) после закалки в воде из меж критического интервала температур (Ас₁ - Ас₃).
При такой закалке сталь обладает высокой пластичностью, низким пределом текучести (менее 450МПа) и высоким временным сопротивлением более 700 МПа (s_B/s_0,2 = 0,5). Это облегчает выполнение глубокой штамповки без образования трещин, В процессе штамповки за счет деформационного упрочнения (наклепа) и старения s_B и s_0,2 существенно повышаются.
Холодная пластическая деформация сталей с ферритно-бейнитной (09Г2С, 09Г2) или ферритно-мартенситной (16ГФР) структурой обеспечивает повышение s_B на 10-15 МПА на каждый процент степени деформации. Однако отношение (s_B/s_0,2) после 10% ой деформации сохраняется на уровне 0,85-0,88 против 0,94--,96 для сталей с ферритно-перлитной структурой.

Цементацию (нитроцементацию) широко применяют для упрочнения средне размерных зубчатых колес, валов коробки передач автомобилей, валов быстроходных станков, шпинделей и многих других деталей машин.
Применяются только низкоуглеродистые стали, повышая их прокаливаемость введением легирующих элементов, таких как хром и марганец. Для измельчения зерна цементуемые стали микролегируют V, Ti, Nb, Zr, Al и N, которые, образуя карбиды, карбонитриды и нитриды, задерживают рост аустенитного зерна.
Для тяжелонагруженных деталей следует применять стали, легированными никелем (до 4 %), повышающий пластичность мартенсита, и молибденом (до 0,8 %), резко повышающий прокаливаемость цементованного слоя. Никель и молибден в отличии от марганца хрома не склонны к внутреннему окислению, которая снижает прокаливаемость цементованного слоя и ухудшает механические свойства.
В таблице 20 приведены состав, режимы термической обработки и механические свойства наиболее часто применяемых цементуемых сталей, предназначенных для изготовления изделий, работающих на износ в условиях знакопеременных ударных нагрузок.
Хромистые стали. Хром сравнительно дешевый элемент и широко используется для легирования стали. (15Х, 20Х), При закалке с охлаждением в масле, выполняемой после цементации, сердцевина имеет бейнитное строение. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.
Хромованадиевые стали. Введение ванадия (20ХФ) в пределах 0,1-0,2 % улучшают механические свойства и менее склонны к перегреву, малая прокаливаемость.
Хромоникелевые стали. Хромоникелевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью. Повышают вязкость сердцевины и цементуемого слоя. Малочувствительны к перегреву.
Хромомарганцевые стали. Марганец, сравнительно дешевый элемент, применяется как заменитель в стали никеля. Они применяются вместо дорогих хромоникелевых, хотя эти стали менее устойчивые к перегреву и имеют меньшую вязкость. Введение титана уменьшает склонность стали к перегреву (18ХГТ, 25 ХГТ)
Хромомаргацевоникелевые стали. Повышение прокаливаемости и прочности хромомарганцевых сталей достигается дополнительным легированием их никелем.
На ВАЗе широко применяются стали 20ХГМН (0,18-2,3 %C, 0,7-1,1 % Mn, 0,4 -0,7 %Cr, 0,15-0,25 % Mo), а также 19ХГН и 14ХГН, содержащие по 0,8 - 1,1 % Mn, Cr и Ni. После закалки и низкого отпуска эти стали имеют следующие механические свойства (таблица 21)
Таблица 21

Механические свойства сталей 20ХГМН, 19ХГН и 14ХГН

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	KCU, МДж/м^2
1100 -1200	850-950	7-8	0,6-0,8

Стали, легированные бором. Для цементации (нитроцементации) используют так же сталь, содержащая бор (0,001-0,005 %). Бор повышает устойчивость переохлажденного аустенита в области перлита и поэтому увеличивает прокаливаемость, только для доэвтектоидных сталей, но не улучшает прокаливаемость цементованного слоя. в промышленности применяют сталь 20ХГР, а также сталь 20ХГНР
Таблица 22

Механические свойства сталей 20ХГР и 19ХГНР

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	KCU, МДж/м^2
			0,9

Дата добавления: 2014-01-07