2.2.3 Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые стали (30ХГСА, 35ХН2Ф, 38ХМА, 40Х, 45Х2Н4МФ)
Кокорин Н.А.
Краткий справочник материалов, воспринимающих криогенное воздействие.
Ижевск: ООО «НПЦ «КриоТехРесурс», 2021.
2.2.3 Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые стали
(30ХГСА, 35ХН2Ф, 38ХМА, 40Х, 45Х2Н4МФ)
Из стали 30ХГСА изготавливают ресурсный крепеж (шпильки, болты) группы прочности 10.9, который должен выдерживать не менее 200 тысяч циклов нагружения. В результате криогенного упрочнения ресурс крепежа достиг 375 тысяч циклов. При этом в результате криогенной обработки твердость шпилек повысилась с 39 до 42 единиц HRC.
Сталь 35ХН2Ф применяется в основном для изготовления крупных ответственных изделий (валы, червяки, цилиндры, прошивни). В результате криогенной обработки повышается твердость (таблица 12) и абразивная износостойкость на 36%.
Влияние криогенной обработки на твердость стали 35ХН2Ф
Таблица 12
|
Наименование показателя |
Состояние стали 35ХН2Ф |
Изменение показателя | |
| до криогенной обработки | после криогенной обработки | ||
| Твердость средняя, HRC | 58,0 | 59,7 | 1,7 |
| Разброс твердости, HRC | 8,0 | 3,6 | - 4,4 |
Влияние криогенной обработки стали 38ХМА на твердость показано в таблице 13. При сравнительных испытаниях на износ пар трения в условиях сухого трения в режиме фреттингизнашивания установлено снижение коэффициента трения на 50% в результате криогенной обработки образцов из улучшенной стали 38ХМА по стали ШХ15. При этом установлено повышение износостойкости на 11% образцов с криогенным упрочнением.
Влияние криогенной обработки на твердость стали 38ХМА
Таблица 13
|
Наименование показателя |
Состояние стали 38ХМА |
Изменение показателя | |
| до криогенной обработки | после криогенной обработки | ||
| Твердость средняя, HRC | 40,0 | 46,0 | 6,0 |
| Разброс твердости, HRC | 5,6 | 4,6 | - 1,0 |
В таблице 14 приведены механические свойства хромистой конструкционной стали 40Х до и после криогенной обработки.
Механические свойства стали 40Х после криогенной обработки
Таблица 14
|
Режим термообработки |
Условный предел текучести σ0,2, МПа |
Предел прочности σв, МПа |
Относительное удлинение δ, % |
Относительное сужение ψ, % |
Ударная вязкость КСU, кДж/м2 |
|
Штатная термообработка + криогенная обработка (минус 196ºС) + отпуск (150-160 ºС) на воздухе |
360 |
600 |
23 |
65 |
10 |
|
Штатная термообработка |
290 |
600 |
22 |
64 |
10 |
Из таблицы 14 видно, что ударная вязкость образцов до и после криогенной обработки не изменилась. Образцы, обработанные дополнительно криогенной обработкой, имеют условный предел текучести на 20% выше, чем образцы, обработанные по штатной технологии. Более высокие значения предела текучести позволяют реализовать мероприятия по уменьшению сечения и массы детали.
Влияние криогенной обработки стали 45Х2Н4МФ на твердость показано в таблице 15. При сравнительных испытаниях на абразивный износ установлено повышение износостойкости на 46% образцов с криогенным упрочнением.
Влияние криогенной обработки на твердость стали 45Х2Н4МФ
Таблица 15
|
Наименование показателя |
Состояние стали 45Х2Н4МФ |
Изменение показателя | |
| до криогенной обработки | после криогенной обработки | ||
| Твердость средняя, HRC | 59,4 | 62,0 | 2,6 |
| Разброс твердости, HRC | 2,4 | 1,0 | - 1,4 |
