Улучшение стали – комплекс операций по проведению термической обработки, в который включены закалка и высокий отпуск.
В результате закалки сталь обычно приобретает микроструктуру мартенсита (с некоторым количеством остаточного аустенита). Иногда в стали после закалки может получаться структура сорбита. Так как мартенсит обладает высокой твердостью и прочностью, имеет низкую пластичность, то механическая обработка его затруднена, к тому же вероятно разрушение из-за хрупкости.
В процессе термического улучшение стали отпуск приводит к распаду мартенсита закалки и образованию сорбита отпуска, вследствие чего уменьшаются внутренние напряжения в стали.
В результате улучшения повышаются:
• прочность стали;
• пластичность;
• вязкость ударная;
• прочность усталостная;
• снижается порог хладноломкости.
| Улучшаемые стали |
К данной группе сталей относятся углеродистые и легированные стали, содержащие 0,3-0,55 % углерода, для которых основным способом упрочнения является улучшение.
В результате такой термической обработки стали приобретают, как указывалось выше, высокие предел текучести и ударную вязкость, а также более низкую чувствительность к концентраторам напряжений и повышенный предел выносливости. Для обеспечения требуемой конструктивной прочности однородная структура сорбита и высокий комплекс механических свойств должны быть получены по всему сечению детали. Прочностные свойства зависят от содержания углерода. Выбор стали для деталей определенного сечения обусловливается ее прокаливаемостью, которая зависит от содержания легирующих элементов. Поэтому для конкретного изделия сталь подбирают так, чтобы ее прокаливаемость (критический диаметр) соответствовал диаметру (или наименьшему размеру) сечения изготовляемой детали.
Углеродистые улучшаемые стали 35, 40, 45, 50, 55 имеют низкую прокаливаемость (до 10-15 мм) и применяются для изготовления деталей небольшого сечения и простой формы.
Легированные улучшаемые стали применяют для средне- и тяжело нагруженных деталей машин большого сечения (в зависимости от прока- ливаемости), работающих при динамических и циклических нагрузках, а также для деталей сложной формы с целью снижения критической скорости охлаждения при закалке. Состав некоторых марок улучшаемых сталей и их прокаливаемость приведены в табл. 9.5 и 9.6.
Хромистые стали (35Х, 40Х, 45Х, 50Х) и марганцовистые стали (35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 45Г2) являются наиболее дешевыми и применяются для средненагруженных деталей сечением до 30-35 мм. С увеличением концентрации углерода их прочность возрастает, а пластичность и ударная вязкость уменьшаются. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, для предупреждения которой их после высокого отпуска рекомендуется охлаждать более быстро (в воде или масле).