Цементируемые стали

Для изготовления тех деталей, которые должны работать под действием разнообразных динамических нагрузок и в условиях трения (поверхностного износа), применяются низкоуглеродистые стали, с содержанием менее чем 0,2 % С. Их подвергают как цементации и закалке, так и низкому отпуску.

Твердость поверхности произведенной детали должна составлять приблизительно 20-40 HRC. В отличие от плохо прокаливающихся углеродистых сталей во время цементации и термообработки легированных сталей получается дополнительное упрочнение сердцевины. Это упрочнение будет тем больше, чем больше легирована сталь.

В зависимости от величины упрочняемости сердцевины цементируемые стали делятся на группы:

  • с неупрочняемой сердцевиной. К ним можно отнести углеродистые стали под марками 10, 15, 20. Они применяются для низкоответственных деталей с неупрочняемой сердцевиной и деталей малых размеров. Под цементированным слоем во время закалки аустенит преобразуется в феррито-перлитную смесь.
  • со слабоупрочняемой сердцевиной. К ним можно отнести низколегированные хромистые стали под марками 15Х, 20Х, обладающие слабоупрочняемой сердцевиной. Дополнительное легирование небольшими добавками ванадия (сталь 15ХФ) позволяет получить еще более мелкое зерно, что в свою очередь помогает улучшить как пластичность, так и вязкость стали.
  • с сильноупрочняемой сердцевиной. Стали этой группы используются для производства деталей, испытывающих большие ударные нагрузки. Также используется для изделий имеющих большое сечение или сложную конфигурацию, или для деталей, подвергающихся действию больших знакопеременных нагрузок. В состав этих сталей вводится никель: 20ХН, 12ХНЗА, 12Х2Н4А. Вследствие дефицитности никеля его иногда меняют на марганец, вводя в сталь помимо него небольшое количество ванадия или титана, чтобы измельчить зерно (18ХГТ).

Хромоникелевые стали также легируются вольфрамом или молибденом. Это помогает дополнительно стабилизировать переохлажденный аустенит, и как следствие от этого еще больше возрастает величина прокаливаемости стали. При закалке в масле сердцевина деталей получает структуру мартенсита. Подобные стали применяют для крупных, сильнонагруженных деталей наподобие зубчатых колес, осей и т.д. Такие детали обладают устойчивостью к динамическим нагрузкам.