1. Низколегированные стали.Согласно ГОСТ 19282–73, установлено 28 марок такой стали. Они содержат 1,5…2,5 % легирующих элементов, которые определяют измельчение перлитной составляющей их, а также растворяются в феррите, что сопровождается улучшением механических свойств стали в сравнении с углеродистой (табл. 6), массовое содержание углерода в этих сталях ограничено 0,12…0,22 % для обеспечения хорошей их свариваемости.
Из низколегированных сталей получают листовой, широкополосный прокат, сортовой и фасонный прокат, арматуру гладкого и периодического профиля, поковки, штамповки. Эти заготовки используют или без термической обработки (однако с соблюдением установленных режимов прокатки и последующего охлаждения) или после прокатки их подвергают нормализации для повышения прочности и вязкости; некоторые марки стали поставляют после закалки и высокого отпуска, что значительно повышает их прочность. Приведем несколько конкретных примеров применения низколегированной стали.
Для конструкции зданий и сооружений, работающих в особо тяжелых условиях длительных и вибрационных нагрузок (балки металлургических и машиностроительных цехов, конструкции эстакад) рекомендуются стали марок 10ХСНД, 15ХСНД, термообработанная сталь 10Г2С1; для балок перекрытий без динамических нагрузок, сварных конструкций ферм – стали марок 14Г2, 14Г2АФ; для мостов – 15ХСНД, 10Г2С1Д; для труб большого диаметра газопроводов – 17ГС, 14Г2САФ и др.
Низколегированные стали широко применяют в авто-, тракторо-, судостроении и т. д.
2. Улучшаемые стали.Улучшением называют термическую обработку стали, состоящую из закалки и высокого отпуска. Эти стали содержат 0,3…0,5 % С и после улучшения имеют структуру сорбита, высокий предел текучести и высокую вязкость. Улучшаемые стали применяют для деталей, работающих в условиях переменных напряжений или ударных нагрузок (иногда при повышенных или пониженных температурах), например, для коленчатых валов, зубчатых колес, шатунов, гильз цилиндров двигателей. Высокий комплекс механических свойств обеспечивается при сквозной прокаливаемости заготовок и при мелкозернистой структуре улучшенных сталей.
Улучшаемыми являются хромовые, хромомарганцевые, хромокремниемарганцевые, хромоникелевые, хромомолибденовые, хромоникельмолибденованадиевые стали различных марок, применяемые для различных конкретных условий работы деталей и в зависимости от их размеров.
3. Цементируемые стали.Эти стали применяют для деталей, которые должны обладать высокой твердостью и износоустойчивостью поверхностного слоя при общей прочности и вязкости по всему сечению (кулачки, кулачковые муфты, зубчатые колеса, поршневые пальцы, втулки, коленчатые и распределительные валы двигателей и др.); различные марки этих сталей содержат от 0,1 до 0,3 % С.
Цементируемыми (нитроцементируемыми) сталями являются хромованадиевые, хромовые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромомарганцевоникелевые, стали с бором (20ХГР, 20ХГНР), который располагается в основном по границам зерен аустенита, тормозит образование зародышей цементита и этим увеличивает прокаливаемость стали. После цементации эти стали подвергают двойной закалке и низкому отпуску, в результате поверхностный слой приобретает твердость 60…64 HRCэ.