Конспект лекций Часть 2 Омск 2006 (075. 8) Ббк 34. 202: 34. 206я73 Б95

1.2. Легированные конструкционные стали

Конструкционные легированные стали в свою очередь делятся на стали повышенной обрабатываемости резанием, стали низколегированные, цементуемые (нитроцементуемые) и стали улучшаемые.

Легированные конструкционные стали повышенной обрабатываемости резанием (автоматные стали). В углеродистых конструкционных автоматных сталях повышено содержание серы и фосфора, что обеспечивает образование короткой и ломаной стружки, получение гладкой блестящей поверхности при резании. Большое распространение получили легкообрабатываемые легированные стали, содержащие свинец и кальций (Ц – кальций), способствующие лучшему отделению стружки. Свинец, при содержании его 0,1 – 0,3 %, позволяет на 25 – 30% повысить скорость резания.
В автомобильной промышленности для деталей, изготовляемых из прутков на металлорежущих автоматах, широко применяют автоматные стали, содержащие свинец и кальций, – АС12ХН, АС38ХГМ, АС19ХГН, АЦ20ХГНМ, АЦ40ХГНМ, АСЦ30ХМ и др.
Низколегированные конструкционные стали содержат не более 0,22 % углерода и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов марок 14Г2, 17ГС, 18Г2С, 10ГТ. Стали 14Г2, 17ГС, 10ХСНД в основном используются для штампованных изделий и металлических сварных конструкций, а 18Г2С, 10ГТ – для армирования железобетонных конструкций.
В судо-, вагоно- и мостостроении широко применяют низколегированные низкоуглеродистые стали марок 09Г2С, 10ХНДП, 10ХСНД и др. Для отливки деталей рам тележек вагонов и корпусов автосцепок используют сталь марки 20ГФЛ. Эти стали обладают хорошими технологическими свойствами, достаточно высокой прочностью (в 1,5 – 2 раза выше, чем у углеродистой стали), хорошей свариваемостью, более высокой стойкостью к коррозии. Применение низколегированных сталей вместо углеродистых позволяет экономить 20 – 30% металла. Стоимость большинства марок низколегированной стали всего на 10 – 15 % выше углеродистой.
Легированные конструкционные цементуемые стали – это низколегированные стали (не более 0,3 % углерода), они обязательно подвергаются химико-термической обработке (цементации, нитроцементации, борированию и т. п.) с последующей закалкой и отпуском, применяются для изготовления деталей, требующих высокой поверхностной твердости и прочной вязкой сердцевины. После закалки и отпуска поверхностный слой должен иметь твердость не ниже HRC58 – 62.
Стали хромистые, хромованадиевые, хромоникелевые 20Х, 15ХФ, 20ХГНР и т. п. применяют для изготовления деталей небольших и средних размеров, работающих на износ при повышенных нагрузках (втулки, валики, оси, мелкие зубчатые колеса, кулачковые муфты, поршневые пальцы и др.).
Хромоникелевые 12ХН3А, 20Х2Н4А, хромомарганцетитановые 18ХГТ, 25ХГТ, хромоникельмолибденовые 18Х2Н4МА стали применяются для деталей средних и больших размеров, работающих на износ при ударных и знакопеременных нагрузках. В частности, из сталей марок 12ХН3А и 20ХН3А делают шестерни зубчатой передачи колесомоторного блока локомотивов и электропоездов.
Хромоникелевые стали могут работать при отрицательной температуре, малочувствительны к перегреву, хорошо прокаливаются, но они дороги из-за дефицитности никеля, и их часто заменяют хромомарганцетитановыми 18ХГТ, 25ХГТ и т. п. К этой же группе относятся стали более сложного химического состава, такие как 15ХГН2ТА, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА и их заменители 20Г2Р и 06ХГР.