Общие рекомендации по выбору марки стали

Как было отмечено в предыдущих статьях, нет чётких единых принципов выбора марок сталей для изготовления деталей машин, т.е. немаловажную роль в этом процессе играет субъективный фактор. Это во многом связано ещё и с тем, что изложенные в предыдущих статьях требования к материалу, нередко противоречивы. Так, например, более прочные стали менее технологичны, т.е. труднее поддаются обработке резанием, холодной объёмной штамповке, сварке и т.д. Решение обычно компромиссно между указанными требованиями. Например, в массовом машиностроении предпочитают упрощение технологии и снижение трудоёмкости изготовления детали некоторой потере свойств. В специальных же отраслях машиностроения, где проблема прочности (или удельной прочности) играет решающую роль, выбор стали и последующая технология её термической обработки должны рас- сматриваться только из условия достижения максимальных эксплуатационных свойств. При этом не следует стремиться к излишне высокой долговечности данной детали по отношению к долговечности самой машины.

Выбор материала обычно осуществляется на основании сравнительного анализа 2…3 марок сталей, из которых изготавливаются аналогичные детали других моделей машин. Приступая к этой работе, вначале необходимо выяснить, какие нагрузки испытывает деталь. Если это напряжения растяжения или сжатия и они более или менее равномерно распределены по сечению, то деталь должна иметь сквозную прокаливаемость. Поэтому с увеличением сечения детали следует применять и более легированные стали.

У многих деталей машин (валов, шестерён и т.д.) поверхность в процессе эксплуатации подвергается истиранию и в то же время на них воздействуют динамические (чаще всего ударные) нагрузки. Для успешной работы в таких условиях поверхность детали должна иметь высокую твёрдость, а сердцевина быть вязкой. Такое сочетание свойств достигается правильным выбором марки стали и последующим упрочнением её поверхностных слоёв. Для изготовления подобных деталей можно применять различные группы сталей и способы их поверхностного упрочнения:

• малоуглеродистые стали (С≤0,3%) и подвергнуть их цементации (нитроцементации), закалке и низкому отпуску;
• среднеуглеродистые стали (40, 45, 40Х, 45Х, 40ХН и др.), упрочняемые поверхностной закалкой с последующим низким отпуском;
• среднеуглеродистые легированные стали (38Х2МЮА и др.), которые подвергают азотированию.

В этом случае очень часто определённые требования предъявляют и к сердцевине деталей, в первую очередь, по прочности.