Пониженной прокаливаемости

* Легированную сталь используют в основном для изготовления ответственных деталей при особо высоких требованиях по механическим свойствам сердцевины или изделия в целом; при этом заготовки изделии в большинстве случаев подвергают термическому улучшению. В последнее время для изготовления шестерен, подвергаемых поверхностной закалке, в ряде случаев используют сталь с пониженной прокаливаемостью (например, сталь марки 55ПП). ** Твердость закаленного слоя после низкотемпературного отпуска.

Закалку отдельных зубьев при нагреве т. в. ч. можно производить при т„;>: ^Э=2,5 мм. Закалка с нагревом т. в. ч. при вращении колеса требует правильного выбора химического состава стали и режима закалки во избежание сквозного прокаливания зубьев у их оснований. Режим термообработки при закалке отдельных зубьев с нагревом т. в. ч. должен быть выбран так, чтобы в поверхностном слое возникали собственные напряжения сжатия. Такой цели служит, например, следующий режим: при одной частоте прогревается весь зуб до температуры несколько ниже точки Аа и при другой частоте очень быстро нагревается поверхностный слой необходимой толщины до закалочной температуры, т. е. выше АС3. После закалки и образования мартенсита в поверхностном слое термическая усадка сердцевины при дальнейшем охлаждении образует в твердом поверхностном слое собственные напряжения сжатия. Той же цели служит применение стали с пониженной прокаливаемостью. Последующий наклеп выкружки зубьев может повысить прочность зубьев до прочности цементованных зубьев.

При требовании высокой прочности поверхностного слоя используют нитроцементуемые, цементуемые, азотируемые, а также закаливаемые и с пониженной прокаливаемостью (упрочняемые в поверхностном слое) стали. Так, в качестве цементуемой углеродистой стали используются качественные и высококачественные стали марок 15, 20. После цементации, закалки в воде и низкого отпуска поверхность стали имеет высокую твердость (HRC 58...62), обеспечиваемую мартенситной структурой, а сердцевина не упрочняется, так как в ней сохраняется ферритно-перлитная микроструктура.

Для получения при высокочастотной закалке тонкого твердого слоя, равномерного по обводу на поверхности шестерен, К. 3. Шепеляковский предложил применять мелкозернистые стали с пониженной прокаливаемостью, у которых ограничено содержание марганца и кремния, а также хрома, никеля, меди и пр. и создана устойчивая наследственная мелкозернистость путем модифицирования алюминием, титаном и пр. Например, сталь марки 55ППц

к получению мелкозернистой стали, обладающей пониженной прокаливаемостью. При дальнейшем увеличении содержания алюминия (сверх 0,10—0,12%) измельчение зерна прекращается, но так как твердый раствор продолжает обогащаться алюминием, прокаливаемость стали повышается.

Из 'рис. 67 и 68 видно, что микротвердость стали плавок, имеющих более высокую прокаливаемость, колеблется в более узких пределах, чем плавок с пониженной прокаливаемостью.

Следовательно, сталь плавок, имеющих повышенную прокаливаемость, химически более однородна, чем сталь плавок с пониженной прокаливаемостью.

ления микротвердости и скоростью кристаллизации: в стали плавок с повышенной прокаливаемостью микротвердость имеет более однородное распределение и, наоборот, в стали плавок с пониженной прокаливаемостью менее однородное (более «размытое») .

Из рис. 82 и 83 видно, что в мартенсите плавок с пониженной прокаливаемостью, имеющем более мелкие блоки мозаики, зафиксировано углерода меньше, чем в мартенсите плавок с повышенной прокаливаемостью, имеющем более крупные блоки. Такие же результаты получены нами и на стали ЗОХГТ.

Имея в виду сказанное, рассмотрим данные рис. 84. Ширина линий (ПО) и (220) мартенсита при пониженной прокаливаемости существенно больше ширины тех же линий при повышенной прокаливаемости. Это соотношение сохраняется как при равной,скорости охлаждения (т. е. на равных расстояниях от охлаждаемого торца), так и при равной твердости. Действительно, на расстоянии 6 мм от охлаждаемого торца твердость стали плавки с повышенной прокаливаемостью составляет HRC 66, а плавки с пониженной прокаливаемостью HRC 60. Между тем ширина линии (220) плавки с пониженной прокаливаемостью около 190 мм, а плавки с повышенной прокаливаемостью около 140 мм, т. е. почти на 30% меньше. В таком же соотношении находятся и значения ширины линий (110). При одинаковой твердости, например HR.C 64 (т. е. при равной концентрации углерода в мартенсите обеих плавок), ширина линии (220) стали при пониженной прокаливаемости —220 мм, а при повышенной ~170 мм. Ширина линии (НО) при пониженной прокаливаемости также больше ширины линии при повышенной прокаливаемости.

Таким образом, из рис. 84 следует, что значительное уширеяие линий (ПО) и (220) мартенсита плавок с пониженной прокаливаемостью не связано с содержанием углерода, поскольку в мартенсите более глубоко прокаливающихся плавок его растворено больше, чем в мартенсите плавок с пониженной прокаливаемостью.

2. Инструментальные стали пониженной прокаливаемости . 412

закалилась она только в поверхностном (светлом) слое. Видно, что глубина закаленного слоя везде одинаковая. Сталями пониженной прокаливаемости являются углеродистые стали с

Инструментальные стали разделяются на четыре категории: 1) пониженной прокаливаемости (преимущественно углеродистые) ; 2) повышенной прокаливаемое™ (легированные); 3) штамповые; 4) быстрорежущие.

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ПОНИЖЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ

Состав инструментальных сталей пониженной прокаливаемости указан э табл. -15.

Состав инструментальных сталей пониженной прокаливаемости (ГОСТ 1435—54, ГОСТ 5950—63)

Для глубинного нагрева используют специально разработанные стали пониженной или регламентированной прокаливаемости (РП). Это достигается ограничением содержания примесей (Mn, Si, Cr, Ni и др.), получением устойчиво-мелкого зерна аустенита, наличием в стали нерастворимых частиц A1N, TiC и др. Применяют стали пониженной прокаливаемости (55ПП), содержащей 0,55—0,63 % С и <0,5 % примесей (Si, Mn, Cr и Си) и регламентированной прокаливаемости (47РП), содержащей 0,44—0,51 % С; 1,0—1,2 % Мп; 0,06—0,12 % Ti.

ности в результате износа, случайных царапин и повреждений. Такой же результат, как цементация, дает закалка сталей пониженной прокаливаемости (ПП), например сталей типа 55 ГШ. При охлаждении с 800°С в 10%-ном растворе NaCl, поверхностный слой закаливается на мартенсит (HRC 58 - 62) на глубину 1 — 1,5 мм. Сердцевина приобретает сорбитную структуру (HRC 30-35). Способ выгодно отличается от цементации производительностью и дешевизной и обеспечивает более мелкое зерно, чем цементация.

К сталям пониженной прокаливаемости относятся углеродистые стали У7...У13, рассмотренные раньше

Закалка шестерен применяется, в основном, в автомобильной промышленности для среднемодульных шестерен из сталей пониженной прокаливаемости, а также для мелкомодульных шестерен неответственного назначения, допускающих сквозную закалку зубьев (например, венец маховика автомобильных двигателей, работающий только при пуске). Процесс закалки шестерен для одновременного нагрева тел сложной формы (см. рис. 15) отличается неравномерностью нагрева зубьев и впадин. Шестерни малого модуля требуют охлаждения в масле. Шестерни из стали пониженной прокаливаемости специальной выплавки допускают охлаждение водяным душем [8]. Сердцевина зуба при этом на мартенсит не закаливается, сохраняя вязкость и приобретая повышенные механические свойства. Время нагрева выбирают около 1 мин с удельной мощностью (0,1—0,15 кВт/см2). Это позволяет закаливать с одновременного нагрева сравнительно большие шестерни. На рис. 30 показан макрошлиф поперечного разреза шестерни с зубьями модуля 6 мм. Во впадине отчетливо виден мартенситовый слой толщиной около 1 мм с подслоем около 2 мм, получившем в результате закалки повышенные механические свойства, что обеспечивает зубьям высокооборотной шестерни

б) специального назначения—для котлостроения и сосудов, работающих под давлением, для мостостроения, автоматная, пониженной прокаливаемости;