Если твердость поверхностного слоя детали не регламентирована (деталь не подвергается при работе истиранию), то выбор марки стали проводят по тем или иным заданным характеристикам механических свойств — пределу текучести σ_0.2, пределу прочности σ_в, характеристикам пластичности (относительному удлинению δ и относительному сужению φ), по ударной-вязкости KСU.
Решая задачу выбора стали, необходимо иметь в виду, что механические свойства сталей указаны в стандартах для термически обработанных заготовок диаметром 15— 25 мм. Механические свойства материала детали при больших ее размерах будут не ниже регламентированных стандартом только в том случае, если обеспечена ее сквозная прокаливаемость. Таким образом, рациональный выбор конструкционных сталей подразумевает обязательный учет всего комплекса прокаливаемости. Опыт отечественного машиностроения свидетельствует о том, что назначение стали в связи с ее прокаливаемостью позволяет получить значительный технико-экономический эффект.
При выборе материала для деталей необходимо учитывать и экономическую сторону. Выбор марки стали целесообразно начать с углеродистых сталей, как более дешевых. Однако этот подход должен строиться с учетом металлоемкости деталей и конструкций.
Выбор марки стали по заданным характеристикам механических свойств предлагается проводить в такой последовательности:
1) Сталь углеродистая общего назначении по ГОСТ .380—71. Подбор марки стали проводят по механическим свойствам.
2) Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050—74. Если стали применяют в нормализованном состоянии, то выбор марки стали проводят по механическим свойствам. Среднеуглеродистые конструкционные стали могут быть применены как в нормализованном, так и в улучшенном состоянии. Если сталь не удовлетворяет заданным характеристикам механических свойств в нормализованном состоянии, а подходит по механическим свойствам в улучшенном состоянии (закалка и высокий отпуск), то в этом случае необходимо провести проверку выбираемой стали и на прокаливаемость.
3) Если углеродистые стали не удовлетворяют предъявляемым требованиям или по механическим свойствам или по прокаливаемости, то следует начать подбор легированной конструкционной стали (ГОСТ 4543-71) по следующей схеме:
а) Наиболее дешевые стали легированы марганцем, кремнием, бором.
б) Выше цена сталей, легированных хромом, которые для повышения прокаливаемости дополнительно легируют марганцем, кремнием, бором.
в) Наиболее дорогие хромоникелевые стали, дополнительно легированные молибденом, вольфрамом, ванадием.
Легированные конструкционные стали обязательно подвергают термической обработке (закалка и соответствующий отпуск), поэтому, если сталь подходит по механическим свойствам, то следует провести проверку стали на прокаливаемость.
Чем более, легирована сталь, тем она дороже. Основное назначение легирующих элементов — увеличение прокаливаемости - получение высокого комплекса механических свойств в крупных сечениях. Поэтому легированные стали следует применять для деталей крупных сечений.
Выбор стали считается законченным, если сталь удовлетворяет требованиям задания и по механическим свойствам, и по прокаливаемости.
Режимы термической обработки и механические свойства для улучшаемых легированных конструкционных сталей приведены в табл. П.5 и П.6.
4) При выборе марки стали для рессор, пружин и других упругих элементов надо руководствоваться данными ГОСТ 14959-79. Приведены режимы окончательной термической обработки и механические свойства для углеродистых и легированных рессорно-пружинных сталей, если сталь удовлетворяет требуемым механическим свойствам, необходимо провести проверку на прокаливаемость.