Конструкционные цементуемые стали
20Х, 15ХР, 20ХН, 20ХГР, 18ХГТ, 12ХН3А, 18ХН4В др.
Цементации обычно подвергают стали с малым содержанием углерода (как правило, не более 0,15÷0,25%). Содержание легирующих элементов (марганец, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и титан) 5÷6%.
|
Таблица 5.1
Химический состав, применение легированных сталей
Марка стали | Содержание элементов, % | Назначение стали | |||||
С | Si | Mn | Cr | Ni | Другие элементы | ||
12ХН3А | 0,09÷ 0,016 | 0,17÷0,37 | 0,3÷0,6 | 0,6÷0,9 | 2,15÷3,15 | - | Коленчатые валы, оси, штоки, диски, втулки, поршневые пальцы, ролики, шпиндели, и др. |
30ХГСА | 0,28÷ 0,35 | 0,9÷1,2 | 0,8÷1,1 | 0,8÷1,1 | - | - | Валики, шестерни, сварные конструкции, втулки, шатуны, фланцы и др. |
50ХФА | 0,46÷ 0,54 | 0,17÷0,37 | 0,5÷0,8 | 0,8÷1,1 | - | V 0,1÷0,2 | Тяжелонагруженные ответственные детали, пружины, работающие при температуре до 300 °С |
20Х13 | 0,16÷ 0,25 | До 0,8 | До 0,8 | 12,0÷14,0 | 0,6 | Cu 0,30 Ti 0,2 | Турбинные лопатки, клапаны гидравлических насосов |
40Х13 | 0,36÷ 0,45 | Режущий мерительный и хирургический инструмент, пружины | |||||
12Х18Н10Т | 0,12 | До 0,8 | 2,0 | 17,0÷19,0 | 9,0÷11,0 | Si до 0,8 Тi 0,6÷0,8 | Конструкционный материал для самолётов, немагнитные части аппаратуры управления. Сварные аппараты и сосуды, работающие в агрессивных средах |
ШХ15 | 0,95÷1,05 | 0,40÷0,65 | - | 1,30÷1,65 | - | - | Кольца и ролики подшипников качения |
110Г13Л | 0,9 | - | - | 11,5÷14,5 | - | Si 0,5÷1,0 | Черпаки, козырьки драг, зубья ковшей экскаваторов, гусеничные траки, стрелы и сердечники крестовин стрелочных переводов и т.п. |
Р18 | 0,7÷0,8 | 3,8÷4,4 | - | - | 0,40 | 1,0÷1,4 V 1,0 Mo 17,0÷18,5 W | Режущий инструмент: резцы, свёрла, фрезы, развёртки, метчики |
Х12 | 2,00÷2,20 | 0,10÷0,40 | 0,15÷0,45 | 11,50÷13,0 | 0,35 | Cu 0,30 W 0,20 V 0,15 | Холодные штампы высокой устойчивости против истирания; волочильные доски, глазки для калибрования, гибочные и формовочные штампы и т.д. |
5ХНМ | 0,5÷0,6 | - | - | 0,6÷0,8 | 1,4÷1,8 | 0,15÷0,3 Mo | Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 тонн |
|
|
Таблица 5.2
Термическая обработка, название микроструктуры и механические свойства легированных сталей
Марка стали | Термическая обработка | Название микроструктуры | Механические свойства | ||||||||
Закалк a t, ° C | Охлаждающая среда | Отпуск t, ° C | Охлаждающая среда | sВ, МПа. | s0,2, МПа. | δ, % | KCU, МДж/м2 | ||||
12ХН3А | 1. 860 2.760÷810 | Масло | 180 | Воздух или масло | Феррит + сорбит (в сердцевине). Мартенсит отп. + карбиды (поверхность) | 950 | 700 | 11 | 0,9 | ||
30ХГСА | 880 | Масло | 540 | Вода, масло | Сорбит отпуска | 1100 | 850 | 10 | 0,5 | ||
50ХФА | 840÷860 | Масло | 380÷550 | Воздух | Троостит отпуска | 1500 | 1100 | 6 | 0,31 | ||
ШХ15 | 840÷860 | Масло | 150÷170 | Воздух | Мартенсит отп. + карбиды | HRC 61÷65
| |||||
12Х18Н10Т | 1100 | Вода | - | - | Аустенит | 550 | 240 | 50 | 2 | ||
110Г13Л | 1100 | Вода | - | - | Аустенит +карбиды (литая). Аустенит (закаленная) | 800÷900 | 360÷380 | 34÷53 | 1,5-1,8 | ||
Р18 | 1260 | Масло | 560, 3-х кратный нагрев | Воздух | Мартенсит отп. + карбиды + аустенит | HRC 62÷64 | |||||
Х12 | 970 | Масло | 180 | Воздух | Мартенсит отп. + карбиды | 2150 | HRC 61÷63 | 0,15÷0,2 | |||
5ХНМ | 840÷860 | Масло | 560÷580 | Вода | Троосто-сорбит | 900 | 650 | 20÷22 | HRC 35÷38 |
сталей), что уменьшает коробление и устраняет опасность образования трещин (стали 15Х, 20Х).
Увеличение степени легирования позволяет получать после цементации и термической обработки высокий комплекс механических свойств не только в поверхностном цементованном слое, но и в сердцевине крупногабаритных изделий.
Существует несколько вариантов технологии окончательной термической обработки после цементации. Стали, склонные к росту зерна после цементации, подвергают закалке или нормализации с нагревом до температур 850÷880 °С для измельчения зерна сердцевины деталей. Вторую закалку проводят при температуре 760÷780 °С для устранения перегрева цементованного слоя и придания ему высокой твердости. Стали, не склонные к росту зерна при цементации (18ХГТ, 25ХГТ и др.), подвергают непосредственной ступенчатой закалке с подстуживанием на воздухе. Отпуск проводят при температуре 160÷200 °С.
|
|
После цементации и окончательной термической обработки (закалки и низкого отпуска), обеспечивается получение поверхностной твердости 56÷64 HRC при сохранении вязкой сердцевины (35÷45 HRC). Это определяет высокую конструктивную прочность изделий, благоприятное сочетание износостойкости поверхности с высокой сопротивляемостью динамическим разрушениям. Цементацию широко применяют для упрочнения зубчатых колес, валов коробки передач автомобилей и других деталей машин.
Сталь 12ХН3А относится к перлитному классу. После цементации, закалки и отпуска на поверхности структура стали состоит из мартенсита и карбидов. Структура сердцевины – феррит и сорбит.
Хром и марганец растворяются в феррите и в цементите. Повышают устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки, повышают прокаливаемость сердцевины, но уменьшают прокаливаемость цементованного слоя.
|
|
Никель, молибден повышают прокаливаемость цементованного слоя, пластичность мартенсита.
Никель несколько замедляет процесс науглероживания, увеличивает прочность, вязкость сердцевины изделия.
Ниобий, ванадий, цирконий, титан, алюминий образуют дисперсные карбиды и нитриды, которые способствуют измельчению зерна.
Бор повышает прокаливаемость и прочность стали, но снижает ее вязкость и пластичность.
Титан повышает устойчивость стали к перегреву.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 239; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!