Група легованих конструкційних сталей для термохімічної обробки, в яких після цементації або ціанування, а також термообробки очікується отримання твердої і зносостійкої поверхні виробу при збереженні досить високої пластичності серцевини. З цієї причини вони найчастіше використовуються і називаються сталями для зубчастих коліс.

Термохімічна обробка сталі для цементації

Твердість і зносостійкість поверхні досягаються шляхом насичення вуглецем на глибину від 0,8 до 1,5 мм і термообробкою, наступними етапами якої є гартування і відпуск. Сталі цієї підгрупи характеризуються досить низьким вмістом вуглецю в хімічному складі – макс. 0,25% в порівнянні з іншими легованими конструкційними сталями (наприклад, сталями для зміцнення).

У порівнянні з іншими методами загартування поверхні, такими як азотування, ціанування або поверхневе загартування, при вуглецевій поверхні виробу при дослідженні властивостей і твердості матеріалу в глибину серцевини параметри знижуються не різко, а поступово. Однак слід пам'ятати, що для запобігання утворенню надвтектоїдального шару рекомендується використовувати м'яко діючі засоби для цементації поверхні матеріалу.

Процес цементації залежно від марки сталі проводиться в діапазоні температур від 880 до 1050 °C. Подальший процес гартування для серцевини становить 880-920 °C, який можна розпочати відразу після цементації. Загартування вуглецевих шарів проводиться при температурі 780-820 °C. Відпуск здійснюється при температурі близько 150-200 °C.

Хімічний склад

Найбільш поширеними легуючими добавками в сталях для гартування є хром у концентрації 0,7-2,1%, марганець (Mn), молібден (Mo) і нікель (Ni). Крім хрому, додаються також елементи, що поліпшують і запобігають погіршенню заданих властивостей, такі як титан (Ti), ванадій (V), вольфрам (W) і бор (B). Хром, нікель і марганець підвищують загартовуваність сталі і пластичність серцевини. Бор, що додається в хромо-марганцеві сталі, підвищує пластичність термообробленого шару матеріалу. Всі сталі для цементації виробляються в заспокоєному стані.

Застосування

Для менших зубчастих коліс та інших дрібних компонентів в умовах спокійної роботи використовуються хромомолібденові марки 14HG, 16HG, 20HG і 18ХГТ через нижчі характеристики міцності серцевини. Також хромісті сталі, такі як 15H, 17Cr3, 20H або 28Cr4, мають такі ж низькі параметри. Додавання титану в марку 18ХГТ стримує процес зерноутворення в сталях з високим вмістом марганцю, дозволяє підвищити температуру цементації і скорочує тривалість першого етапу термообробки.

Для більших компонентів, таких як вали і зубчасті колеса, використовуються хромомолібденові і хромомолібденові сталі, такі як 14HGM, 15HGM, 18HGM, 19HM і 17HGN, які характеризуються досить високою міцністю поверхні і великою пластичністю серцевини. З перерахованих вище, в умовах, схильних до додаткових сильних і змінних перевантажень і ударів, де потрібна максимальна міцність і пластичність серцевини, найкращим вибором є хромонікелеві або хромонікелеві марки, додатково збагачені вольфрамом або молібденом, такі як 16ХГ, 20ХГ, 18ХГТ, 18ХГМ, 15ХН, 17ХНМ, 20ХНМ, 08Х18Н10, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА.

Норми

ВВищеописані леговані сталі для гартування визначають стандарти PN-58/H-84029, PN-72/H-84035, PN-89/H-84030 і євронорма PN-EN 10084, відповідно до яких поставляються:

Холоднокатані стрічки для цементації за EN 10132-2, GOST 2283-79
Труби для цементації без шва за EN 10297-1, GOST 8732-78, GOST 8731-74
Листи для цементації, прокатні за EN 10051, GOST 19903-2015
Поковки та вільно ковані прутки для гартування за PN-79/H-94500, PN-60/H-94010, EN 10250-3, GOST 8479-70
Вальцьовані стрижні для цементації за PN-60/H-93013, EN 10263-3, GOST 2590-200
Прутки зі світлою поверхнею для гартування за EN 10277-4, GOST 2590-2006
Проволока і катка для цементації за EN 10263-3, GOST 17305-91, GOST 30136-95