Теоретико-методологические подходы и практические разработки в области термического упрочнения проката: исторический обзор

Теоретико-методологические подходы и практические разработки в области термического упрочнения проката: исторический обзорК концу пятилетия 1966-1970 гг. предлагалось упрочнять около 5 млн. тонн проката в год. Ориентировочные расчеты показывали, что термическому упрочнению подлежало не менее 25 % от общего количества проката, производимого в стране. Прочитать остальную часть записи »

Микроструктура после закалки

Микроструктура после закалкиПри повышенных температурах испытания наилучший комплекс механических свойств закаленной и отпущенной стали наблюдается при температурах испытания свыше 300°С (определены характеристики ав,8, \|/ и ак). Предел прочности практически не снижается при температуре 300°С. Авторы считают, что во многих случаях легированные конструкционные стали могут быть заменены низкоуглеродистыми нелегированными, закаленными на высокую прочность. Указывается на более низкую стоимость последних.

Прочитать остальную часть записи »

Твердость стали

Твердость сталиОбъектом исследования были круглые образцы диаметром 10 мм из стали Юс 0,13 % С наследственно мелкозернистой, резко закаленные с различных температур в пределах от 360°С до 950°С в 8-10 % водном растворе едкого натра. Прочитать остальную часть записи »

Низкоуглеродистая сталь в виде различных изделий

Низкоуглеродистая сталь в виде различных изделийТвердость стали после такой термообработки повышается весьма мало. В новом издании этой книги (1934 г.) приводятся американские нормы (ASST) на термически обработанную сталь марки 1010, SAE с 0,05-0,15 % С, согласно которым предел прочности этой стали после закалки в воде находится в пределах 56,3-63,3 кг/мм2 (до 70,3 кг/мм2). В 1944 г. было опубликовано сообщение о закалке низкоуглеродистой стали марки 1020 в 35 % растворе едкого натра, в результате которой можно достигать значений предела текучести до 90 кг/мм2 и временного сопротивления до 130 кг/мм2. После подобной закалки сталь может подвергаться холодной правке и приобретает ряд положительных качеств, свойственных легированным и высокоуглеродистым сталям, не имея некоторых отрицательных свойств последних. В докладе К. П. Корягина (1948 г.) сообщалось, что на заводе им. Ворошилова (Куйбышевская обл.) внедрена в производство закалка в 5-10 %) растворе едкого натра деталей из листовой стали марок 08 и 10 и винтов из стали 15, с последующим отпуском при 150°С (сталь 10) и 200°С (сталь 15). Нагрев деталей под закалку производился в соляной ванне с температурой 91О-930°С. Время нагрева деталей толщиной 0,6 мм — от 3 до 5 минут.

Получены значения предела прочности для стали 15 — от 150 до 180 кг/мм2 при температуре охлаждающей среды не выше +5°С и от 120 до 160 кг/мм2 (при температуре не выше +20°С) и для стали 10 не ниже 90 кг/мм2 (при температуре не выше 20°С) и до 150 кг/мм2 (при температуре не выше +5°С). Микроструктура образцов после закалки с отпуском — слабоигольчатый мартенсит.

Результаты дальнейших исследований К. П. Корягиным термообработки низкоуглеродистой стали на мартенсит опубликованы в 1960 году. В работе М. Е. Блантера, К. П. Корягина и О. В. Мартишина (1960) приведен ряд новых данных.

Основная особенность этой работы — осуществление распада аустенита в процессе охлаждения по мартенситной кинетике, в то время как в подавляющем большинстве исследований имело место либо промежуточное, либо перлитное превращение.

Основные исследования по упрочняющей термической обработке

Основные исследования по упрочняющей термической обработкеОднако в машиностроении применяют, в основном, средне-углеродистые стали. Что же касается сталей низкоуглеродистых, то, например, в сельскохозяйственном машиностроении Ст.2 характеризуется как сталь высокой пластичности и свариваемости, применяющаяся для деталей, не испытывающих больших напряжений, но требующих большой вязкости (штампуемые, гибочные) — крепежные изделия, детали шатунов и колес, кронштейны, рычаги; Ст. З, как обладающая хорошей вязкостью и ковкостью, хорошо штампующаяся и сваривающаяся, применяющаяся для изготовления деталей обыкновенного качества (без термического упрочнения).

В автомобилестроении из низкоуглеродистых сталей (сталь 15, 20) изготовляли преимущественно детали, подвергающиеся затем цианированию или цементации, с последующей закалкой и отпуском (валики, , собачки рычага ручного тормоза и др.), т. е. детали, от которых требовалась высокая твердость поверхности в сочетании с высокой вязкостью сердцевины.

В связи с освоением на металлургических заводах производства термически упрочненного проката различных профилей предстоит большая работа в области более широкого использования в машиностроении деталей из низкоуглеродистой термически упрочненной стали, что даст снижение веса машин и повышение надежности их в эксплуатации.

Примером специфического использования в машиностроении термического упрочнения поковок из среднеуглеродистых сталей может явиться закалка их с ковочного или штамповочного нагрева.

Этой теме был посвящен ряд работ, однако в наш обзор эти работы не включены, так как они относятся к среднеуглеродистым сталям.

Низкоуглеродистые стали в поковках или штамповках закалке с отпуском в машиностроении до сих пор не подвергали, их обычно только нормализуют (напр., поковки из стали Ст.20 для грузового автомобиля ЗИЛ: вилка тяги, палец кронштейна, вилки переключения всех передач и т. д.). По механическим свойствам низкоуглеродистых термически улучшенных сталей имеется много справочных материалов.

Сведения об изменении механических свойств стали (Ст.1 — Ст.5) в зависимости от температуры закалки и отпуска приведены во многих справочниках по машиностроению. Низкоуглеродистая сталь в виде различных изделий, в том числе и в виде поковок в термически упрочненном состоянии находит себе специфическое применение, в частности, например, при низких температурах в сосудах высокого давления, в котлотурбиностроении.

Весьма подробные данные о механических свойствах при низких температурах в горячекатаном и термически обработанном состояниях для сталей Ст.2 — Ст.4 и Ст. ЗС; Ст.4С, и т, д. приведены в справочнике С. И. Гудкова и для стали 20, 25 и 30 — в справочном пособии П. Ф. Кошелева и С. Е. Беляева.

Сталь 20 в нормализованном состоянии применяется в турбино — и моторостроении (трубы, поковки, крепежные детали, корпуса форсунок и др.). Аналогичные данные для стали 10, 15, 20, 25 и т. д. приведены в справочнике по свойствам сталей, применяемых в котлотурбостроении. В станкостроении низкоуглеродистая сталь применяется либо без термической обработки, либо после цементации или цианирования.

В соответствии с изложенным, в литературе можно лишь изредка встретить указания на работы по термическому упрочнению поковок или штамповок из низкоуглеродистой стали.

В монографии Н. А. Минкевича Свойства, термическая обработка и назначение стали и чугуна, изданной в 1932 г. указывается, что в США стали с очень малым содержанием углерода после напева выше точки Ас3 на 20-30°С охлаждаются в воде с целью облегчения обрабатываемости их режущими инструментами.