Что такое науглероживающая сталь？

Науглероживание - это метод поверхностной термообработки закалки и низкотемпературного отпуска после расширения атомов науглероживания на поверхность стальных деталей. Процесс науглероживания может значительно улучшить износостойкость, долговечность, ударную вязкость и другие свойства стали. После обработки сердцевина деталей представляет собой низкоуглеродистый мартенсит с достаточной прочностью и ударной вязкостью, а поверхность - твердый и износостойкий отпущенный мартенсит и определенное количество мелкой карбидной структуры. Науглероженные детали для производства стали мы называем науглероженной сталью.

Некоторые конструктивные детали, такие как автомобильная трансмиссия, двигатель внутреннего сгорания и поршневые пальцы САМ и т. Д., Находящиеся в условиях интенсивных ударов и истирания, для этих деталей с высокой твердостью поверхности и износостойкостью, а сердечник будет иметь более высокую прочность и ударную вязкость. , которая может быть получена из низкоуглеродистой стали после науглероживания, закалки и низкотемпературного отпуска, в центре деталей находится организация закалки из низкоуглеродистой стали для обеспечения высокой ударной вязкости и достаточной прочности, а поверхность (на определенной глубине) с высокой содержание углерода (0.85% ~ 1.05%) и высокая твердость после закалки (HRC> 60) с хорошей износостойкостью.

Содержание углерода при науглероживании очень низкое (0.15% ~ 0.25%), что гарантирует, что сердцевина науглероживаемых деталей имеет хорошую ударную вязкость и пластичность. Чтобы улучшить прочность стального сердечника, в сталь можно добавить определенное количество легирующих элементов, таких как Cr, Ni, Mn, Mo, W, Ti, B. Среди них Cr, Mn, Ni и другие легирующие элементы могут повысить прокаливаемость стали, так что микроструктура поверхности и сердечника упрочняется после закалки и отпуска при низкой температуре. Небольшое количество Mo, W, Ti и других карбидообразующих элементов может образовывать стабильные карбиды сплава, которые могут уменьшить размер зерна и сдерживать перегрев стальных деталей во время науглероживания. Незначительное количество B (0.001% ~ 0.004%) может значительно повысить прокаливаемость легированной науглероживающей стали.

По прокаливаемости или прочности легированные науглероживающие стали можно разделить на три типа:

Легированная науглероживающая сталь с низкой закалкой

Это низкопрочная науглероживающая сталь (предел прочности ≤800 МПа), такая как 1330,1340,5115,5120,5140 и т. Д. Этот вид стали имеет низкую закаливаемость, низкую прочность, но низкую вязкость после науглероживания, закалки и низкотемпературного отпуска. Он в основном используется при производстве износостойких деталей с малым усилием и низкими требованиями к прочности, таких как распределительный вал, поршневой палец, ползун, шестерня дизельного двигателя и т. Д. Этот вид науглероживания стали, когда сердцевина легко подвергается обработке. растут, особенно марганцовистой стали. Если требуются высокие характеристики, вторичная закалка часто используется после науглероживания, то есть после науглероживания выполняется первая нормализующая обработка для устранения перегрева ткани, образующейся при науглероживании, а затем повторный нагрев и закалка.

Легированная науглероживающая сталь средней закаливаемости

Это науглероженная сталь средней прочности (предел прочности на разрыв = 800 ~ 1200 МПа), такая как E4180, E3310 и т. 4 ~ 1000 МПа), используемый для изготовления изнашиваемых деталей для тяжелых и средних нагрузок большой шестерни, такой как автомобиль, трансмиссия трактора и шестерня ведущего моста, вал шестерни, крестообразная головка, шлицевой вал, седло клапана, пластина CAM и т. Д. Этот вид стали из-за содержания Ti, V, Mo, науглероживания аустенитных зерен имеет небольшую тенденцию к росту, самоуглероживание при температуре предварительного охлаждения примерно до 1200 ° C, прямая закалка, а после низкотемпературного отпуска детали имеют лучшие механические свойства .

Легированная науглероживающая сталь с высокой закаливаемой способностью

Это высокопрочная науглероживающая сталь (предел прочности> 1200 МПа), такая как Сталь 4130и др. Общее содержание легирующих элементов менее 7.5%. Благодаря большему количеству элементов Cr и Ni закаливаемость стали может быть значительно улучшена. В частности, когда добавляется больше никеля, сталь может иметь хорошую ударную вязкость при одновременном повышении прочности. Его можно использовать в качестве важных крупных деталей, несущих большие нагрузки и сильный износ, таких как активная тяговая передача тепловоза, коленчатый вал дизельного двигателя, шатун и прецизионный болт головки блока цилиндров и т. Д. Из-за высокого содержания легирующих элементов делает кривая C смещена вправо, поэтому мартенситная структура может быть получена путем охлаждения на воздухе. Большое количество остаточного аустенита будет оставаться на науглероженной поверхности после закалки из-за резкого снижения температуры мартенситного перехода. Чтобы уменьшить остаточный объем аустенита после закалки, можно использовать высокотемпературный отпуск перед закалкой, чтобы сделать карбид сфероидизированным, или холодную обработку после закалки.