3. Практика применения цементуемых сталей за рубежом


Практика применения сталей любого назначения и, в том числе цементуемых, в капиталистических странах характеризуется, с одной стороны, значительной подвижностью применяемых составов, частотой сменяемости одних марок другими, с другой стороны, четко выраженным стремлением к экономии стратегически важных элементов, например никеля. Взамен никеля или части его американскими правительственными органами, ассоциациями и особенно заинтересованными фирмами и корпорациями превозносится и рекомендуется применение молибдена, присутствие которого в составе цементуемых марок сталей США, а теперь и ФРГ, стало общепринятым.
Широкое распространение в практике США получили также бористые или, точнее, борсодержащие комплекснолегированные цементуемые стали; размер их потребления может служить свое­образным барометром политической жизни страны. Как только обостряется международная обстановка, в промышленности Соединенных Штатов усиливается применение бористых сталей и всту­пают в силу ограничения в производстве и потреблении других, .легированных никелем, материалов.
Борсодержащие цементуемые стали в США чаще всего приме­няются в промышленности, производящей грузовые автомобили, тракторы и тяжелое машинное оборудование, где ранее использо­вались средне- и высоколегированные никелем стали, и реже для -легковых автомашин. Так, например, по данным Ноултона, применение бористых марок стали в тракторостроении США и, в частности, предприятиями фирмы «International Harvester Со» в 1953 г. достигало 73% общей их потребности в легированных сталях [187]. Ниже, в табл. 29 приводятся составы некоторых цементуе­мых марок сталей, применяемых в промышленности США. Мате­риалы этой таблицы свидетельствуют не только о большой номен­клатуре применяемых марок цементуемой стали, но и о существо­вании целых семейств марок, однотипных по содержанию легирующих элементов, но отличающихся друг от друга пределами содержания в них углерода (например, 4023, 4027, 4028 или TS 8615, 8615, 8620, 8622, 8625, 8625Н и т. д.).
Наличие таких семейств облегчает работу не только металлур­гическим предприятиям (позволяя им по результатам плавочного контроля назначать слитки в прокат на соответствующую марку), но и машиностроительным, которые получают возможность при заказе данной марки широко варьировать содержание в ней угле­рода, исходя из рабочих сечений деталей и предъявляемых к ним требований.

Американские  марки  цементуемой  стали

Разные фирмы придерживаются при изготовлении даже одно­типных деталей различных марок стали. Так, например, фирма «Eaton Manufacturing Со» изготовляет шестерни для грузовых автомашин из борсодержащей стали марок 94В17, 94В15, 94В20, а также марок 8620, 8720 и др., фирма «International Harvester Fort Wayne Works»— из стали 4820 с непосредственной закалкой в горячем (200°) масле. На заводах фирмы «Creysler» ведомые шестерни легковых автомашин изготовляются из стали марки 4028, а ведущие шестерни из стали марки 8620. Аналогичные шестерни для грузовых машин этой же фирмы изготовляются из стали марки 8620. Фирма «Caterpilar Tractot Со» еще со времен второй мировой войны широко применяет борсодержащие марки стали и в том числе 80В20, 94В17 и др. Автомобильные фирмы США «Ford», «Chevrolet» и др. шестерни редуктора заднего моста легковых и грузовых автомобилей изготовляют из стали марок 4027, 4520, 8620, 4118, 4620 [56, 165].
Несмотря на пестроту в составах применяемых марок сталей, общим для большинства из них является низкая легированность никелем при широком использовании молибдена. В практике термической обработки шестерен из таких сталей в США все больше отмечается тенденция к непосредственной и при том автоматической их закалке (горячей, светлой) после цементации, осуществляемой в закалочном устройстве, встроенном в одну линию с цементацион­ной печью непрерывного действия, моечными машинами и отпуск­ной печью.
Во Франции можно указать на завод «Рено» в Клеоне, изготов­ляющий шестерни для автомобилей «Дофин» и «Флорида» из Cr-Mo стали примерно следующего состава: С=0,35%; Сr= 1,0%; Мо=0,3% ; Ni =0,3-0,4%; Мn=0,6-0,7%. Шестерни из этой стали подвергаются нитроцементации на глубину 0,2—0,3 мм в смеси эндогаза (20% Со; 40% Н2; 40% N2), пропана.(1,5%) и аммиака (до 10%). По окончании нитроцементации, продолжающейся 2-12 час. 30 мин., шестерни подвергаются ступенчатой закалке в горя­чем (180°) масле. После низкого отпуска шестерни обдуваются мел­кой дробью. Содержание азота и углерода в поверхностной зоне составляет 0,3-0,4% и 0,85-1,0% соответственно. Из других цементуемых сталей, применяемых во Франции, следует отметить две марки: 16NC (С=0,16%, Ni = l,5%, Cr =1,0%) и 18СДЧ (С=0,18% , Cr = 1 % ; Мо=0,25%). Использование Cr-Mo цементуе­мых сталей во Франции является традиционным для предприятий автомобильной промышленности.

В Федеративной Республике Германии, где никельсодержащие марки стали давно уже изъяты из широкого употребления, как правило, ориентируются на Cr—Mo стали, а для ответственных деталей автомобилей и авиационной промышленности — на Cr—Mo стали с небольшими добавками к ним ванадия, иногда никеля. Так, например, в последнем издании «Справочника металлов для Германской авиации» [219], кроме двух Cr-Ni марок стали, рекомен­дуется сталь марки 20МоСr4 следующего (среднего) состава: С=0,2%; Мп=0,7%; Сг=0,4%; Мо=0,4%. Дальнейшим разви­тием этой марки стали является 25МоСr4 (того же состава, что и сталь 20МоСг4, но с содержа­нием углерода 0,25%) и сталь марки 20NiMoCr0,6, содержащая 1,5% Ni; 0,45% Мо и до 0,6% Сг. Фирмой «Climax MolyBdenum Со» прилагается немало усилий для доказательства высоких до­стоинств чисто молибденовых цементуемых сталей (С=0,18%; Мо=0,9%; Мо=1,0%), главным преимуществом которых, как утверждают [226], является ми­нимальное содержание остаточ­ного аустенита в цементованном слое деталей, закаленных непо­средственно с цементационного нагрева, и как следствие этого - высокая его твердость. Ниже, в табл. 30 приводятся некото­рые данные, показывающие вли­яние степени легированности стали и содержания углерода в поверхностном слое цементован­ного и закаленного с торца об­
разца, на величину поверхност­ной твердости и глубину про­каливаемоcти (до величины твер­дости в 35 HRC). Обладая высо­кой поверхностной твердостью цементованного и закаленного слоя, молибденовые стали, как видно из данных, приводимых в табл. 30, одновременно харак­теризуются пониженной прокаливаемостью. Преимуществом таких сталей является возмож­ность непосредственной их за­калка с цементационного на­грева.

В Японии большое внимание уделяется исследованиям и внед­рению в промышленность Mn-Mo, Mn-W, Mn-Мо-В и другим цементуемым марганецсодержащим маркам стали. Так, например, сообщается о высоких свойствах стали следующего состава: С= 0,15-0,2% ; Si=0,3%0,6%; Мn=1,5-1,8% ; Сг = 1,0—1,2%и Мо=0,2-0,4% . В термически обработанном состоянии эта сталь обеспечивает σв=150 кГ/мм2 при значениях aH=6,0 кГм/см2.
Приведенные примеры из практики различных государств сви­детельствуют об определяющем влиянии запасов сырья и стратеги­ческих металлов в выборе каждой страной своего направления раз­вития металлургии и металловедения конструкционных сталей, и в том числе цементуемых.