Расшифровка сталей и сплавов

Химический состав

Сталь марки 60С2А кроме железа содержит около 0,6% углерода, от 1,6 до 2% кремния, от 0,6 до 0,9% марганца, до 0,3% хрома, до 0,25% никеля и до 0,2% меди. Кроме этого допускаются примеси серы и фосфора в количестве до 0,025%.

Назначение легирующих компонентов

Сталью называется сплав железа с углеродом в количестве до 2,06%. Увеличение количества углерода повышает чувствительность к термообработке, прокаливаемости, возможности получить большую прочность и твёрдость. Но вместе с тем снижается пластичность, металл становится хрупким, неспособным выдерживать ударные нагрузки.

Чтобы сбалансировать свойства материала, получить одновременно противоположные характеристики (твёрдость и вязкость, прочность и коррозионную стойкость) снизить влияние примесей, от которых невозможно полностью избавиться, в состав стали 60С2А входят легирующие компоненты. Они позволяют нивелировать недостатки вносимые высоким количеством углерода. А в чем-то заменять его, получая даже более высокие результаты.

Кремний вводится в состав с целью раскисления. Обладая большим, чем железо сродством к кислороду, он вытесняет его из окислов в расплаве.

Кроме раскисления в количествах до 1% кремний благотворно влияет на прочность и упругость.

Марганец, подобно кремнию, вытесняет железо из окислов. Кроме этого он не даёт образовываться сульфидам железа, повышающих склонность к образованию закалочных трещин, возникающих при термическом упрочнении деталей сложной формы.

Включение марганца в лигатуру до 1%, подобно кремнию, повышает прочность и ударную вязкость. В больших количествах он вызывает рост зерна, снижающих прочностные показатели, в частности способность держать ударные нагрузки.

Таким образом, кремний совместно с марганцем взаимно дополняют друг друга в составе. Они совместно увеличивают прочность, выносливость и вязкость. Но не дают развиваться причинам, приводящим к повышенной хрупкости сплава.

Хром так же, как и кремний с марганцем имеет большее, чем железо сродство к кислороду. Он оказывает содействие защите расплава от окисления, увеличивает прокаливаемость.

Никель участвует в защите сплава от коррозии и, в небольших количествах, снижает склонность к закалочным трещинам.

Медь в небольших (до 1%) количествах повышает прочность и стойкость против коррозии. В более высоких концентрациях она приводит к выпадению интерметаллидов по границам зёрен, что существенно меняет механические свойства при отпуске.

Особенности других типов конструкционных сталей

Конструкционные сплавы, относящиеся к категории износостойких, содержащие в своем составе значительное количество легирующих добавок, могут быть низко- и высокоуглеродистыми. Из таких сталей, отлично противостоящих не только механическому изнашиванию, но и кавитационной коррозии, производят элементы дробильного оборудования, траки, лопасти насосного оборудования и др. Наиболее популярными марками этих сплавов являются ОХ14АГ12, ОХ14АГ12М, 12Х18Н9Т, Г13.

Углеродистые стали, которые относятся к категории автоматных (А40Г, АЦ40Г2, АЦ45Х и др.), включают различные элементы: 0,6–1,5% марганца, 0,05–0,16% фосфора, 0,05–0,3% серы. Углерода в таких сплавах содержится до 0,45%. Значительно улучшить их качественные характеристики позволяет добавление таких элементов, как селен, свинец и кальций. Из этих конструкционных углеродистых сталей, не отличающихся высокой прочностью, изготавливают детали для автопрома: болты, шпильки, шайбы и др.

Сферы применения некоторых пружинистых сталей

Пружинистые стали (50ХФА, 55С2, 60С2ХФА, 65ГЮ, 70С2ХА и др.) в полном соответствии со своим названием отличаются хорошей вязкостью и пластичностью, также их характеризуют высокая прочность и упругость. Сюда относятся как низколегированные, так и среднеуглеродистые сплавы, в которых содержится 0,6–0,8% углерода. При их сваривании могут образовываться трещины. Такие стали используются для производства пружин и рессор различного назначения.

К категории улучшаемых относят конструкционные стали, внутреннюю структуру которых составляет мартенсит в форме мелких игл. В плотной структуре таких углеродистых сплавов отсутствуют неметаллические включения, а также карбидная ликвация и сетка. Главными достоинствами этих низколегированных и высокоуглеродистых сталей (содержание углерода – до 1,05%) являются повышенная твердость и износостойкость. Отличительной особенностью маркировки таких сплавов является то, что она всегда начинается с литеры «Ш» (ШХ4, ШХ15Ш, ШХ15СГ и др.).

Сталь марки ШХ15 применяется для производства изделий. от которых требуется износостойкость, высокая твердость и контактная прочность

Сталь 60с2а пружинная

Нержавеющая пружинная сталь – дешевая, с большой упругостью, выносливостью к износу, при этом у нее нет отпускной хрупкости. Этот сплав не деформируется от механических нагрузок. Эффективно эксплуатируется при повышенной влажности, так как имеет нержавеющее покрытие. Ее применяют при температуре не более 250 градусов, используется для производства изделий из металлопроката.

Из нержавеющей стали производят оборудования в морской промышленности, в медицине, и пищевом производстве. Ее применение в этих отраслях обусловлено коррозиеустойчивой сплава.

Интересно: устойчивость связана с большим содержанием молибдена и хрома. Сплав имеет хорошую сопротивляемость к образованию трещин под большой нагрузкой.

Марка нержавеющей жаропрочной стали используется при выработке тонколистовой прокатки, цельнотянутых труб и различных инструментов пищевой и химической индустрии.

Механические характеристики

Сечение, мм	sТ|s0,2, МПа	σB, МПа	d5, %	y, %	кДж/м2, кДж/м2	Твёрдость по Бринеллю, МПа	HRC
Бочки валков рельсобалочного и сортового станов в состоянии поставки
500	—	—	—	—	—	255-302	—
Валки диаметром до 600 мм. Посадка в печь при 650 °С (выдержка 4 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 820-860 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе до 400 °С, затем с печью до 360 °С (выдержка 10 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 630-660 °С (выдержка 50 ч), охлаждение со скоростью 40 °С/ч до 400 °С, затем с 15 °С/ч до 120 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе (указано место вырезки образцов)
—	460-520	810-900	15-18	30-38	240-390	229-255	—
Бочки валков рельсобалочного и сортового станов в состоянии поставки
950	—	—	—	—	—	229-285	—
Валки диаметром до 600 мм. Посадка в печь при 650 °С (выдержка 4 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 820-860 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе до 400 °С, затем с печью до 360 °С (выдержка 10 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 630-660 °С (выдержка 50 ч), охлаждение со скоростью 40 °С/ч до 400 °С, затем с 15 °С/ч до 120 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе (указано место вырезки образцов)
—	510-550	860-910	15-17	32-36	270-290	241-255	—
Валки в состоянии поставки
600	440-550	800-910	≥18	≥38	≥350	—	—
Валки диаметром до 600 мм. Посадка в печь при 650 °С (выдержка 4 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 820-860 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе до 400 °С, затем с печью до 360 °С (выдержка 10 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 630-660 °С (выдержка 50 ч), охлаждение со скоростью 40 °С/ч до 400 °С, затем с 15 °С/ч до 120 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе (указано место вырезки образцов)
—	440-550	800-910	15-20	36-41	270-440	229-255	—
—	430-540	810-920	12-18	28-36	240-340	229-255	—
Валки станов. Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ + Низкий отпуск + Охлаждение
—	—	—	—	—	—	—	51-63
Валки диаметром св 600 мм. Посадка в печь при 630-660 °С (выдержка 8 ч), охлаждение на воздухе до 330-360 °С, нагрев со скоростью 100 °С/ч до 820-860 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе до 330-360 °С (выдержка 6 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 630-660 °С (выдержка 40-50 ч), охлаждение на воздухе (указано место вырезки образцов)
—	390-580	710-950	14-21	28-51	150-590	207-269	—
Валки станов. Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ + Низкий отпуск + Охлаждение
—	—	—	—	—	—	—	42-57
Валки диаметром св 600 мм. Посадка в печь при 630-660 °С (выдержка 8 ч), охлаждение на воздухе до 330-360 °С, нагрев со скоростью 100 °С/ч до 820-860 °С (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе до 330-360 °С (выдержка 6 ч), нагрев со скоростью 100 °С/ч до 630-660 °С (выдержка 40-50 ч), охлаждение на воздухе (указано место вырезки образцов)
—	390-580	710-940	14-20	28-52	180-590	207-255	—
—	≥450	≥840	≥15	≥23	≥160	≥241	—

Стали конструкционные теплоустойчивые

К теплоустойчивым конструкционным относятся стали, используемые в энергетическом машиностроении для изготовления котлов, сосудов, паронагревателей, паропроводов, а также в других отраслях промышленности для работы при повышенных температурах. Рабочие температуры теплоустойчивых сталей достигают 600—650 °C, причём детали из них должны работать без замены длительное время (до 10000-20000 ч.).

При давлениях 6 МПа и температурах до 400 °C используются углеродистые котельные стали (12К, 15К, 18К, 20К). Для деталей энергоблоков, работающих при давлении до 25.5 МПа и температурой до 585 °C применяются стали, легированные хромом, молибденом, ванадием. Содержание углерода 0.08-0.27 %. Термообработка этих сталей заключается в закалке или нормализации с обязательным высоким отпуском.

Химический состав

Сталь марки 60С2А кроме железа содержит около 0,6% углерода, от 1,6 до 2% кремния, от 0,6 до 0,9% марганца, до 0,3% хрома, до 0,25% никеля и до 0,2% меди. Кроме этого допускаются примеси серы и фосфора в количестве до 0,025%.

Назначение легирующих компонентов

Сталью называется сплав железа с углеродом в количестве до 2,06%. Увеличение количества углерода повышает чувствительность к термообработке, прокаливаемости, возможности получить большую прочность и твёрдость. Но вместе с тем снижается пластичность, металл становится хрупким, неспособным выдерживать ударные нагрузки.

Чтобы сбалансировать свойства материала, получить одновременно противоположные характеристики (твёрдость и вязкость, прочность и коррозионную стойкость) снизить влияние примесей, от которых невозможно полностью избавиться, в состав стали 60С2А входят легирующие компоненты. Они позволяют нивелировать недостатки вносимые высоким количеством углерода. А в чем-то заменять его, получая даже более высокие результаты.

Кремний вводится в состав с целью раскисления. Обладая большим, чем железо сродством к кислороду, он вытесняет его из окислов в расплаве.

Кроме раскисления в количествах до 1% кремний благотворно влияет на прочность и упругость.

Марганец, подобно кремнию, вытесняет железо из окислов. Кроме этого он не даёт образовываться сульфидам железа, повышающих склонность к образованию закалочных трещин, возникающих при термическом упрочнении деталей сложной формы.

Включение марганца в лигатуру до 1%, подобно кремнию, повышает прочность и ударную вязкость. В больших количествах он вызывает рост зерна, снижающих прочностные показатели, в частности способность держать ударные нагрузки.

Таким образом, кремний совместно с марганцем взаимно дополняют друг друга в составе. Они совместно увеличивают прочность, выносливость и вязкость. Но не дают развиваться причинам, приводящим к повышенной хрупкости сплава.

Хром так же, как и кремний с марганцем имеет большее, чем железо сродство к кислороду. Он оказывает содействие защите расплава от окисления, увеличивает прокаливаемость.

Никель участвует в защите сплава от коррозии и, в небольших количествах, снижает склонность к закалочным трещинам.

Медь в небольших (до 1%) количествах повышает прочность и стойкость против коррозии. В более высоких концентрациях она приводит к выпадению интерметаллидов по границам зёрен, что существенно меняет механические свойства при отпуске.

3 Группы конструкционного проката и сферы его применения

Почти все конструкционные сплавы – низколегированные. В них содержится 2–3 % добавок. Низколегированная КС подразделяется на различные категории по определенным признакам. Чаще всего ее делят на три группы по сфере применения. С этой точки зрения низколегированные стали бывают:

1. Подшипниковыми. В них содержится около 1,5 % хрома (больше не допускается) и до 1 % углерода. Из названия понятно, что такие сплавы используются для изготовления подшипников. Данные детали машин испытывают повышенные локальные нагрузки. Поэтому легированные подшипниковые КС всегда дополнительно обрабатывают на высокую твердость и стремятся снизить в них карбидную неоднородность до минимума.
2. Теплоустойчивыми. Такие стали нашли свое применение в энергетическом машиностроении. Из них делают паропроводы и промышленные нагреватели, сосуды, которые функционируют при температурах до +650 °С. Теплоустойчивый прокат обладает уникальными свойствами. Только он позволяет изготавливать детали, способные работать до 20 тысяч часов без замены в условиях высоких температур. Эти стали содержат минимум углерода (до 0,27 %) и легируются комплексно (ванадий + молибден + хром). Заметим, что они подвергаются нормализации и высокому отпуску (иногда выполняется закалка металла).
3. Рессорно-пружинными. Эти низколегированные стали обладают высокой релаксационной стойкостью. Они также характеризуются повышенной сопротивляемостью к деформациям пластического плана. Пружины и рессоры, изготавливаемые из сталей данной группы, закаливают на мартенситную структуру и дополнительно упрочняют, используя методику пластической холодной обработки. Без данных видов доводки рессорно-пружинные стали не выпускаются.

Конструкционные сплавы

Как видим, низколегированные КС всех групп проходят добавочную термообработку. Она имеет огромное значение и всегда выполняется по наиболее рациональной технологии. За счет этого готовые сплавы получают требуемую структуру, а затраты на легирование и последующую обработку (термическую) являются сравнительно невысокими. Легированные КС по своей стоимости ощутимо дороже обычных конструкционных сплавов. По этой причине их применяют только в ситуациях, когда стандартный прокат не годится для выпуска особо ответственных деталей. Если же легированный сплав можно заменить на обычный конструкционный, лучше использовать последний.

Стали повышенной обрабатываемости (автоматные)

К сталям с повышенной обрабатываемостью или автоматным сталям относят стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные селеном (Se), теллуром (Те) или свинцом (Pb). Указанные элементы способствуют повышению скорости резания, уменьшают усилие резания и изнашиваемость инструмента, улучшают чистоту и размерную точность обработанной поверхности, облегчают отвод стружки из зоны резания и т. д. Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах.

Стали с повышенным содержанием серы и фосфора обладают пониженными механическими свойствами и их используют для изготовления малонагруженных неответственных деталей (например, метизов).

По мере развития технологий лазерной резки были разработаны специальные конструкционные стали для лазерной резки. Их отличительной особенностью является более предсказуемое поведение листа после резки (пониженный уровень внутренних напряжений в металле).

Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь, в т.ч. сталь ШХ15 изготавливается по ГОСТ 14959-79

Классификация рессорно-пружинной стали

По способу обработки проката:

• горячекатаный и кованый;
• калиброванный;
• со специальной отделкой поверхности;
• горячекатаный круг сталь 40х с обточенной или шлифованной поверхностью.

По химическому составу стали:

• качественная;
• высококачественная — А.

По нормируемым характеристикам и применению:

• 1, 1А, 1Б;
• 2, 2А, 2Б;
• 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г;
• 4, 4А, 4Б.

Марки рессорно-пружинной качественной стали

Марки стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.

Заменители некоторых марок стали:

• 65Г — 70, У8А, 70Г, 60С2А,9ХС,50ХФА, 60С2, 55С2;
• 50ХФА — 60С2А, 60ХГФА, 9ХС.

Применение рессорно-пружинной стали

Работа в качестве пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов и аналогичных деталей.

Свариваемость: рессорно-пружинная конструкционная углеродистая и конструкционная легированная сталь не применяется для сварных конструкций.

Это интересно: Расчет веса металла по размерам — листа, трубы, проката

Химический состав

В состав стали входят:

• С – 0,6%;
• Si – 1,6-2%;
• Mn – 0,6-0,9%;
• Cr – 0,3%;
• Ni – 0,25%;
• Cu – 0,2%;
• S и P – до 0,025%.

Остальная часть химического состава стали 60С2А представлена железом. Сталь – это сплав Fe и C при содержании последнего в количестве менее 2,06%. При увеличении процента углерода в составе материал становится более чувствительным к температурной обработке, прокаливаемым, прочным и твердым. К отрицательным последствиям относятся снижение пластичности, ударной вязкости и повышение хрупкости.

Для улучшения свойств металла предусматривается введение легирующих добавок. В результате сплав получается твердым и вязким, прочным и устойчивым к коррозии.

Кремний Si используется в качестве раскислителя, замещая молекулы кислорода в стали 60С2А. Это делает сталь более прочной и упругой. Марганец Mn вводится с этой же целью, он препятствует образованию сульфидов железа. В результате снижается количество трещин при закалке изделий. При содержании марганца более 1% происходит рост зерна, что приводит к уменьшению однородности структуры и прочности.

Хром Cr применяется в качестве легирующего компонента благодаря способности вытеснять кислород. Он образует карбиды железа, препятствует корродированию сплава, улучшает прокаливаемость. Никель Ni также повышает антикоррозионные свойства пружинной стали 60С2А и снижает красноломкость. Аналогичными свойствами обладает медь Cu. При увеличении ее содержания в составе более 1% происходит выделение интерметаллидов, которые снижают технологичность металла при отпуске.

Тщательно выверенный состав обеспечивает такие свойства стали, как прочность, упругость, ударная вязкость, антикоррозионные качества.

Механические свойства стали 60С2А

Прочностные свойства 60С2А определяются режимами проведенной термообработки. Поскольку интерес представляют эксплуатационные характеристики деталей, в статье не рассматриваются показатели стали в отливках. Они представляют практический интерес только для технологов крупных металлообрабатывающих предприятий, занимающихся изготовлением металлопроката.

Здесь будут рассмотрены прочностные показатели товарной стали в виде круга и ленты.

Как уже говорилось в общем описании марки 60С2А, оптимальные показатели достигаются при закалке в масле и последующем отпуске с целью снятия внутренних напряжений.

Круглая сталь после закалки и отпуска имеет предел прочности 12,7 кг/кв. мм, условный предел текучести 11,7 кг/кв. мм. Близость предела текучести к пределу прочности говорит о высоких упругих свойствах стали.

Предел выносливости 60С2А при симметричном цикле на растяжение равен 49 кг/кв. мм, на кручение 29,5 49 кг/кв. мм.

Чтобы понимать значение приведённых чисел, стоит вспомнить, что предел прочности стали 3 составляет около 37 кг/кв. мм.

Для чего вырабатывают пружинный сплав?

Для выработки деталей могут использовать как легированную сталь, так и углеродистую, они обладают повышенной упругостью, вязкостью, выносливостью и пластичностью. Благодаря свойствам этих видов стали ограничивается упругая деструкция.

Рессорно-пружинные стали доступные, технологичные, имеющие высокий предел релаксационной стойкости.

Интересно: для получения качественных изделий из углеродистой и легированной стали ее закаливают при температуре 420-520 градусов, при этом получается эффект структуры троостита.

Рессорно-пружинные стали сопротивляются непрочному разрушению, и отличаются повышенной пластичностью. Их применяют для выработки изделий с высокой стойкостью к износу, например:

• зажимные цанги;
• тормозной прокат;
• кромки;
• пружины и рессоры;
• упорные шайбочки;
• торсы подшипников;
• фрикционные диски;
• шестеренки.

Исключения в обозначениях

Качественные стали имеют некоторые исключения в обозначениях. К ним относятся:

Качественные углеродистой стали

• 15К, 20К, 22К – применяются в строении котлов;
• 20-ПВ – имеет в своем составе 0.2 процента углерода и медь с хромом. Из нее выполняются трубы для систем отопления;
• ОсВ – содержит добавки никеля, хрома и меди. Из нее изготавливают оси железнодорожных вагонов;
• А75, АСУ10Е, АУ10Е – применима для деталей в часовых механизмах.

Из вышеперечисленного следует, что перед использованием изделия из углеродистой стали необходимо обратить внимание на его маркировку. Так можно определить его физико-химические свойства и область предназначения

Зная значение маркировки металлической продукции, не возникнет трудностей при подборе конкретного вида для любых целей.

Механические свойства стали 60С2А

Прочностные свойства 60С2А определяются режимами проведенной термообработки. Поскольку интерес представляют эксплуатационные характеристики деталей, в статье не рассматриваются показатели стали в отливках. Они представляют практический интерес только для технологов крупных металлообрабатывающих предприятий, занимающихся изготовлением металлопроката.

Здесь будут рассмотрены прочностные показатели товарной стали в виде круга и ленты.

Как уже говорилось в общем описании марки 60С2А, оптимальные показатели достигаются при закалке в масле и последующем отпуске с целью снятия внутренних напряжений.

Круглая сталь после закалки и отпуска имеет предел прочности 12,7 кг/кв. мм, условный предел текучести 11,7 кг/кв. мм. Близость предела текучести к пределу прочности говорит о высоких упругих свойствах стали.

Предел выносливости 60С2А при симметричном цикле на растяжение равен 49 кг/кв. мм, на кручение 29,5 49 кг/кв. мм.

Чтобы понимать значение приведённых чисел, стоит вспомнить, что предел прочности стали 3 составляет около 37 кг/кв. мм.

Теплоустойчивая качественная конструкционная сталь ГОСТ 20072-74

Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь теплоустойчивая изготовляется согласно ГОСТ 20072-74.

Классификация теплоустойчивой стали

По видам обработки сталь подразделяют:

• горячекатаная;
• кованая;
• калиброванная;
• калиброванная шлифованная.

По состоянию материала:

• без термической обработки;
• термически обработанная — Т;
• нагартованная — Н (для калиброванной стали).

По назначению:

• а — для горячей обработки давлением;
• б — для холодной механической обработки (обточки, строжки, фрезерования и другой обработки по всей поверхности);
• в — для холодного волочения (подкат).

Марки теплоустойчивой конструкционной стали

Марки стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х1М1В1ТР, 20Х1М1В1БР, 20Х1МФ, 18Х3МВ, 20Х3МВФ, 15×5, 15Х5М, 15ХВФ, 12Х8ВФ.

Обозначение марок стали: наименование состоит из обозначения элементов и следующих за ними цифр, указывающих среднюю массовую долю легирующего элемента в целых единицах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед буквенным обозначением указывают среднюю или максимальную массовую долю углерода и стали в сотых долях процента. Сталь, полученную методом электрошлакового переплава, обозначают через тире в конце наименования марки буквой — Ш.

Применение теплоустойчивой конструкционной стали

Изготовление деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 6000С в течение длительного времени.

Свариваемость: ограниченно или трудносвариваемая.

Расшифровка марки

В обозначении марки стали присутствует набор букв и цифр, каждая из которых обозначает процентное содержание элементов и их название:

• Масса углерода, которая выражается сотыми долями процента;
• Одна или несколько букв выражают легирующий элемент;
• Доля процента, округленная до целого значения.

Содержание элементов в стали 60С2А, %:

С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu
0.58−0.63	1.6−2.0	0.6−0.9	<0.025	<0.025	<0.3	<0.25	<0.2

При выборе такого материала, как рессорно-пружинная сталь, очень важно правильно подобрать химсостав и механические свойства. ГОСТ на изделия из рессорно-пружинной стали определяется сортаментом и рядом других параметров

На химсостав и свойства оказывает влияние содержание входящих элементов:

1. C-углерод, определяет структуру и характеристики, повышенное содержание углерода приводит к хладноломкости, снижает вязкость. Пластичность и прочность падает при содержании углерода более 1%. Углерод оказывает влияние на механические свойства, такие как ковкость, свариваемость, механическая обработка.
2. Si-кремний, является раскислителем и одним из главных легирующих элементов, который способствует износостойкости, термическому упрочнению, играет роль в увеличении упругости, текучести. Оказывает влияние на закаливаемость.
3. Mn-марганец, влияет на качество, являясь раскислителем, который применяют для удаления серы, фосфора и кислорода. Благоприятно влияет на структуру металла и механические свойства: свариваемость, ковкость.
4. Cr-хром, является легирующим элементом. Хром увеличивает устойчивость к оксидированию и коррозии, повышает прочность при высоких температурах, а также увеличивает стойкость к абразивному износу.
5. Ni-никель, является элементом, который повышает прочность. Никель увеличивает коррозионную стойкость, повышает способность к термическому упрочнению, способствует увеличению вязкости и прочности.
6. Cu-медь, повышает устойчивость к коррозии, увеличивает прочностные свойства. При повышении содержания меди ухудшается качество поверхности при горячей обработке.
7. S-сера, является нежелательным элементом, повышение содержания серы увеличивает красноломкость, отрицательно влияет на пластичность, свариваемость и ударную вязкость.
8. P-фосфор, ухудшает пластичность и вязкость, повышает склонность к хладноломкости. Однако повышенное содержание фосфора улучшает механическую обработку.

Шарикоподшипниковая качественная конструкционная сталь ГОСТ 801-78

Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь шарикоподшипниковая изготовляется согласно ГОСТ 801-78.

Классификация шарикоподшипниковой стали

По требованию к качеству поверхности и в зависимости от дальнейшей обработки:

• для холодной механической обработки — ОХ;
• для горячей обработки давлением — ОГ;
• для холодной высадки — ХВ;
• для холодной штамповки — ХШ.

По форме, размерам и предельным отклонениям:

• горячекатаный круг сталь 40х — ГОСТ 2590-88;
• горячекатаный квадрат — ГОСТ 2591-88;
• заготовка квадратная — по действующим нормативным документам;
• горячекатаная полоса — ГОСТ 103-76;
• калиброванный круг квалитета h11 с дополнительными размерами — ГОСТ 7417-75;
• круг со специальной отделкой поверхности квалитета h11 групп В и Г — ГОСТ 14955-77.

По состоянию материала:

• без термической обработки;
• термически обработанная.

Марки шарикоподшипниковой конструкционной стали

Марки стали: ШХ15, ШХ4, ШХ15 СГ, ШХ20 СГ.

Обозначение марок стали: Ш — подшипниковая, Х — легированная хромом, цифра — содержание хрома, СГ — легированная кремнием и марганцем. Например, сталь шарикоподшипниковая и рессорно-пружинная ШХ15.

Заменители некоторых марок стали:

• ШХ15 — ШХ9, ШХ12, ШХ15 СГ;
• ШХ15 СГ — ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.

Применение шарикоподшипниковой стали

Изготовление деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения. Особой популярностью пользуется ШХ15.

Свариваемость: сваривается способом КТС.

Термомеханическая обработка рессор и пружин

При высокотемпературной темомеханической обработке (ВТМО) рессорных сталей температуру аустенитизации принимают на 100–150 °С выше АС3, степень деформации 25–60 % при одновременном обжатии и до 70 % при дробной деформации. Оптимальные режимы ВТМО выбирают эмпирически для каждого изделия. В результате ВТМО достигается возрастание статической и усталостной (в том числе и малоцикловой) прочности, сопротивления разрушению, пластичности и ударной вязкости; понижение температуры порога хладноломкости, устранение обратимой отпускной хрупкости и уменьшение водородного охрупчивания при нанесении гальванических антикоррозионных покрытий.

Повышение комплекса свойств при ВТМО установлено для широкого круга пружинных сталей с различной степенью легирования: кремнистых (55С2, 60С2), хромомарганцевых (50ХГА), сталей марок 50ХФА, 45ХН2МФА и др. Наибольшая эффективность от ВТМО достигнута на сталях, содержащих карбидообразующие элементы – хром, ванадий, молибден, цирконий, ниобий и т. п. (стали марок 50ХМФ, 50Х5СМЗФ и др.).

При ВТМО возможно использование различных схем деформации (прокаткой, волочением, экструзией, штамповкой), но ввиду анизотропии упрочнения необходимо, чтобы направление, в котором достигнуто максимальное упрочнение совпадало с направлением действия максимальных напряжений при эксплуатации, т. е. схемы главных напряжений при ВТМО и в эксплуатации должны быть близки.

Важным преимуществом ВТМО, расширяющим область ее применения, является наследование субструктуры, созданной этой обработкой, даже после повторной закалки.

Перспективным методом обработки пружинных сталей является дополнительное упрочнение холодной пластической деформацией, осуществляемой после ВТМО.

В результате окончательного отпуска при 250 °С сохраняются прочностные характеристики стали и повышается ее пластичность.

Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) позволяет получить высокий комплекс пружинных свойств на углеродистых (У7А) и легированных сталях (70С2ХА и др.), что связано как с наследованием мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита, так и с развитием бейнитного превращения в процессе пластической деформации. Наиболее сильно после НТМО возрастает предел упругости. Эффект упрочнения при НТМО, как правило выше, чем при ВТМО. С точки зрения практического выполнения НТМО является более сложной обработкой.

Свойства стали после НТМО, особенно предел упругости и релаксационная стойкость, могут быть повышены в еще большей степени путем холодной пластической деформации с обжатием 10 % и старения.

Стабильность субструктуры и устойчивость упрочнения при нагреве стали после НТМО значительно меньше, чем после ВТМО. Повторная закалка почти полностью снимает эффект НТМО.

Недостатком НТМО является то, что рост упрочнения часто сопровождается снижением пластичности, повышением чувствительности к концентраторам напряжений.