9.4.2.2 Улучшаемые стали

Содержание углерода обычно – 0.3 – 0.5%. Используют для изготовления деталей, которые работают в условиях динамических нагрузок (валы, оси и др.). В таких условиях необходимо сочетание достаточно высоких прочностных свойств, пластичности и вязкости. Обеспечить это возможно закалкой с высоким отпуском, т.е. термическим улучшением, отсюда и название данной группы сталей. Важнейшей характеристикой этих сталей является прокаливаемость, от которой зависит прочность после термической обработки в различных сечениях. Критический диаметр различных улучшаемых сталей приведен в табл. 9.2.

Таблица 9.2 – Прокаливаемость различных улучшаемых сталей

Марка стали	45	40Х	40ХР	35ХМ	35ХГСА	40ХН	40ХНМА	38ХН3МА
dкрит,мм	15	15-20	30	30-35	40-45	70	100	300

Хром входит в состав почти всех улучшаемых сталей, однако есть и марганцовистые стали, например 40Г2. Для повышения прочности и прокаливаемости дополнительно могут ввести кремний – 38ХС, 35ХГСА (вязкость не очень высока), или никель, часто в сочетании с молибденом – 40ХН2МА, 38Х2Н2МА, молибден, кроме того, снижает склонность сталей к отпускной хрупкости. Дополнительное легирование ванадием и азотом повышает прочность и вязкость сталей за счет образования карбонитридных фаз – 30Х3МФ, 30ХН3МФА.

К этой же группе относятся и стали для азотирования, вязкость сердцевины которых обеспечивается именно предварительным улучшением Легированы такие стали элементами, образующими наиболее твердые нитриды, например хромом, ванадием, молибденом алюминием – 38Х2МЮА, 40ХФА, 38Х2ВФЮА.

9.4.2.3 Рессорно-пружинные стали

Содержание углерода – 0.5 – 0.7%. Это позволяет после закалки и среднего отпуска получить структуру троостита отпуска и наиболее высокие упругие свойства. Легирование необходимо в основном для повышения прокаливаемости, поскольку в упругих элементах конструкций (пружины, рессоры) структура должна быть одинаковой по всему сечению. Поэтому для пружин малого сечения можно использовать углеродистые стали, например 70, а для более крупных – стали легированные в основном кремнием и марганцем, иногда – хромом (60С2А, 60Г2, 50ХФА и др.). Не допускается появление обезуглероженного слоя и поверхностных дефектов. Дополнительное упрочнение можно создать путем поверхностного наклепа, например дробеструйной обработкой.

9.4.2.4 Шарикоподшипниковые стали

Это практически единственные конструкционные стали с заэвтектоидной структурой. Фактически по структуре и свойствам эти стали соответствуют инструментальным из-за специфики условий работы подшипников – высокие контактные нагрузки и интенсивный износ поверхности. Типичные представители – ШХ15 (1,5% хрома), ШХ15СГ – для шариков до 30 мм. При изготовлении роликов большего диаметра используют сталь ШХ20СГ, а подшипники, работающие в агрессивных средах изготавливают из стали 95Х18. Термическая обработка состоит из закалки от температур 840 – 860 °С и отпуска при температурах ниже 200 °С. Твердость после этого не должна быть менее 62 HRC.