9.4.1 Низколегированные строительные стали

Основным способом соединения деталей строительных конструкций является сварка, поэтому основным требованием к технологическим свойствам подобных сталей является хорошая свариваемость. Свариваемость сталей тем выше, чем меньше содержание углерода, поэтому в большинстве строительных сталей оно редко превышает 0.17%

Кроме того строительные стали потребляют обычно в очень больших количествах и их стоимость не должна быть слишком высокой. Поэтому основными легирующими элементами являются не очень дефицитные и дорогие кремний, марганец, хром. С другой стороны ограничение количества углерода приводит к снижению содержания перлита в этих сталях и понижению прочности, что необходимо компенсировать другими мерами воздействия на структуру. Этого достигают легированием в небольших количествах такими элементами, как ванадий, ниобий, азот, получая дополнительное упрочнение за счет измельчения структуры и образования мельчайших частиц карбонитридов.

Для неответственных конструкций (ограждения, стойки и др.) используют и углеродистые стали обыкновенного качества Ст2, Ст3 с пределом текучести до 240 Н/мм². Более ответственные конструкции (балки, фермы, колонны, листы, для обшивки судов, трубы газопроводов большого диаметра) изготавливают из низколегированных сталей, таких как 09Г2С, 10ХСНД, 14Г2САФ, 17Г2АФБ и др. Дополнительное легирование медью увеличивает коррозионную стойкость сталей в атмосферных условиях и в воде, в том числе и морской. Введение никеля позволяет обеспечить работоспособность конструкций без хрупкого разрушения при температурах до –60°С.

9.4.2 Машиностроительные стали

Эти стали используют для изготовления различных деталей машин –валов, осей, зубчатых колес, шестерен, рессор, пружин и т.д. Определить назначение этих сталей довольно просто по содержанию в них углерода.

9.4.2.1 Цементуемые стали

Содержание углерода обычно 0.12 – 0.25 %. Эти условия позволяют обеспечить достаточно высокую вязкость сердцевины и хорошую сопротивляемость динамическим нагрузкам при высокой твердости поверхности после цементации, закалки и низкого отпуска.

Для малоответственных деталей с практически не упрочняемой сердцевиной могут использовать и углеродистые стали 15, 20. Слабо упрочняемую сердцевину имеют хромистые стали 15Х, 20Х. Этап группа сталей имеет склонность к перегреву и после цементации их структура характеризуется крупным зерном, а после непосредственной закалки с использованием цементационного нагрева – повышенной хрупкостью поверхностного слоя, поэтому для них рекомендуют производить после цементации закалку с отдельного нагрева, что увеличивает энергозатраты (рис.8.).

Для ответственных деталей сечением до 50 – 70 мм гораздо эффективнее использовать наследственномелкозернистые стали с добавками титана типа 18ХГТ, 25ХГТ (титан образует труднорастворимые карбидные и карбонитридные включения, сдерживающие рост зерна аустенита при нагреве). Это позволяет проводить закалку таких деталей с использованием нагрева под цементацию после подстуживания на 100 – 150 °С (рис 8. __)

Детали, работающие в условиях значительных динамических нагрузок и имеющие большое сечение, рекомендуют изготавливать из сталей повышенной прокаливаемости, которые имеют в составе никель, например 12ХН3А, 20Х2Н4А. Дополнительное легирование таких сталей вольфрамом или молибденом еще более увеличивает прокаливаемость и прочность в больших сечениях (18Х2Н4ВА, 18Х2Н4МА). Однако для сталей такого типа закалку после цементации делают обязательно с дополнительного нагрева и с промежуточным высоким отпуском (рис 8.__).