Механические характеристики неупрочненных металлических материалов
Значительную группу составляют стали специального назначения:
1) шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали — ШХ15 (около 1 % С и 0,5...1,5 % Сг), ШХ15СГ и др.;
2) рессорно-пружинные стали — с повышенным содержанием кремния и марганца, а также с присадкой хрома и ваиадия.
В машиностроении широко применяют стали с особыми свойствами: коррозионно- стойкие (нержавеющие) и кислотоупорные;
жаростойкие, жаропрочные стали и сплавы (при температурах до 700...800 °С и выше);
сплавы с заданным коэффициентом линейного расширения.
Новые способы формирования металлов позволяют получить сплавы с о„ = 3500... 4500 МПа.
Упрочнения. Механические характеристики неупрочненных металлических материалов настолько далеки от требований современного машиностроения, а эффективность упрочнений настолько велика, что все детали, подчиненные критериям прочности и износостойкости, должны упрочняться.
Большинство деталей машин подвержено изгибу и кручению, при которых напряжения растут в направлении к поверхности. На поверхности действуют основные источники концентрации напряжений, вызванных формой и шероховатостью поверхности, контактные напряжения; происходит изнашивание и зарождаются трещины.
Поэтому широко применяют поверхностные упрочнения. Их эффект складывается из упрочнения поверхностного слоя и из создания в нем остаточных сжимающих напряжений, которые вычитаются из опасных растягивающих напряжений от внешней нагрузки. Поверхностные упрочнения цементацией и закалкой повышают, по сравнению с объемной закалкой до той же твердости, сопротивление усталости на 30...40 % и более.
Применяют поверхностные упрочнения следующих основных видов:
механические — обкатка роликами, обдувка дробью и др.;
термические — закалка с нагревом то-
2 Д. Н. Решетов ками высокой частоты и кислородно-ацетиленовым пламенем;
химико-термические — цементация и иитроцементация с закалкой, азотирование;
термомеханические;
концентрированными потоками энергии.
Механические упрочнения применимы для подавляющего большинства металлических материалов и характеризуются малой трудоемкостью, возможностью обработки в механическом цеху, отсутствием окалины.
Достигаемое повышение сопротивления усталости деталей на гладких участках — на 20...40 %;