Учитывая необходимость хорошей закаливаемости стали, а также высокой ее износостойкости и контактной выносливости, содержание углерода в сталях пониженной прокаливаемости вы­бирается более высоким, чем это обычно принято для среднеуглеро­дистых марок стали, подвергаемых объемной закалке или нормальной закалке с нагревом т. в. ч.
Известны три марки стали пони­женной прокаливаемости (табл. 61). Из этих трех марок стали наиболее изученной, а также испытанной в условиях работы автомобильных шестерен, является сталь марки 55ПП. Все эти стали могут вы­плавляться как в электродуговых, так и основных мартеновских пе­чах. Во избежание красноломкости, характерной для стали с низким содержанием марганца (Мn может также способствовать сниже­нию ее прокаливаемости (фиг. 121), расширяя одновременно возможный диапазон температур нагрева под закалку.
Для качественной закалки зубчатых колес среднего модуля К. 3. Шепеляковский рекомендует применять стали, прокаливаемость которых при индукционной закалке с глубинного прогрева, отвечала бы следующим требованиям:
Указанные требования можно выдержать путем подбора соот­ветствующего содержания углерода. Выплавка сталей пониженной прокаливаемости имеет свои особенности и требует выполнения ряда условий, достаточно четко определенных С. А. Барановым. Важнейшими из этих условий яв­ляются следующие:
1. Шихта, применяемая для плавок стали пониженной прока­ливаемости, должна быть особо чистой от содержания остаточных химических элементов (Сr, Ni, Мо и др.), и, как правило, бескремнистой.
2. Плавки проводятся в горячоработающих основных печах при хорошей стойкости подины.
3. Раскисление стали марганцем и кремнием не допускается. В случае выплавки бескремнистой стали плавки могут выпускать­ся без предварительного раскисления в печи. В этом случае окон­чательное раскисление производится добавками алюминия и фер­ротитана непосредственно в ковше. Для плавок, содержащих крем­ний, предварительное раскисление в печи необходимо производить ферроалюминием или алюминием, насаженным на штангу.
4. При выпуске стали необходимо получить спокойную пробу при расходе алюминия, не превышающем 0,6 кг/т.
5. Необходимое количество кремния вводится в ковш после алюминия, т. е. в уже хорошо раскисленную сталь, в виде 45%-ного ферросилиция.
6. Выпуск плавки рекомендуется производить в хорошо ошла­кованный ковш, желательно старый, что уменьшает взаимодействие кремния, растворенного в металле, с кремнеземом (Al₂O₃) футеровки ковша. Разливку стали рекомендуется производить сверху, а не сифонным способом, при котором возможно активное взаимодей­ствие кремния в расплаве с кремнекислородными соединениями огнеупорного припаса. Выполнение всех этих требований обеспе­
чивает минимальное насыщение стали моноокисью кремния и бла­гоприятствует снижению ее прокаливаемости. По данным К. 3. Шепеляковского [171], образцы стали пониженной прокаливаемости, несмотря на высокую их твердость (60—62 НRС), характеризуются более высоким значением ударной вязкости, чем цементованные и закаленные образцы. Следует, однако, отметить, что отсутствие на ударных образцах канавок в значительной мере скрывает по­вышенную чувствительность среднеуглеродистых (С>0,55%) ста­лей, закаленных на высокую твердость, к надрезам и высокую ско­рость распространения возникшей в них трещины. При испытании нормальных образцов с надрезом ударная вязкость стали марки
55ПП составляет всего 1—2,0 кГм/см². В своих сообщениях К. 3. Шепеляковский [171, 172] обычно не приводит показатели ударной вязкости и положение порога хлад­ноломкости сталей пониженной прокаливаемости, находящихся в нормализованном состоянии, несмотря на то, что большая часть детали, изготовляемая из стали пониженной прокаливаемости (ее корпус), как раз и находится в таком состоянии. Как показали ис­следования автора, частично проводимые в гл. IV, с повышением содержания углерода и снижением содержания марганца (ниже 0,4—0,6%) ударная вязкость нормализованной стали снижается, а температура порога хладноломкости возрастает. В отдельных
случаях практики это не ухудшает работоспособность деталей, в других это может стать причиной их хрупких разрушений. С целью устранения вредного влияния низкого содержания мар­ганца в сталях пониженной прокаливаемости в настоящее время
в некоторых институтах (например, Волгоградском институте технологии машиностроения) проводятся работы по исследованию эффективности дополнительного их раскисления и микролегиро­вания РЗМ.