Стали для азотирования

Азотируемые детали, от которых требуется высокая твердость и износостойкость, изготовляют из сталей 38ХМЮА и 38ХВФЮА (гильзы цилиндров двигателей, шпиндели, втулки, валики и др.)-Сталь 38ХМЮА имеет высокие механические свойства (твердость после закалки НВ 420—480, после закалки и отпуска при 600— 625° С НВ 260—290), прокаливаемость до 50 мм, твердость азотированного слоя НУ 1000—1200. Сталь 38ХВФЮА содержит меньше алюминия и не имеет в своем составе дефицитного молибдена. Прочность и прокаливаемость этой стали такие же, как и стали 38ХМЮА; азотированный слой менее хрупок, но твердость его ниже (НУ 850—950).

Ответственные детали высокой прочности и вязкости, работающие в условиях повторно-переменных нагрузок (коленчатые валы, зубчатые колеса, шатуны и др.), изготовляют из сталей 30Х2НВФА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА и др. Эти стали обладают большой прокаливаемостью (например, сталь 18Х2Н4ВА при закалке с охлаждением в масле прокаливается насквозь в сечении до 120—150 мм), и поэтому их применяют для изготовления деталей больших размеров. Поверхностная твердость этих сталей после азотирования НУ 600—850.

Азотированию подвергают также детали из коррозионностой-ких, жаростойких и жаропрочных сталей, работающих на трение в агрессивных средах и при высоких температурах; матрицы и пуансоны для горячей штамповки, пресс-формы из инструментальных сталей для литья под давлением (Х12Ф1, ЗХ2В8Ф и др.); пружины из сталей 50ХФА, 60С2.

Для азотирования целесообразно применять стали, содержащие титан. В сталях с содержанием 0,25—0,4% С, имеющих соотношение Л/С от 6,5 до 9,5, получаются нехрупкие, хорошо сцепленные с основой азотированные слои твердостью НУ 850— 950.

Предварительная термическая обработка

Для обеспечения высоких механических свойств сердцевины и подготовки структуры для азотирования детали подвергают предварительной термической обработке — улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском; при этом отпуск должен проводиться при температуре не ниже температуры азотирования. Режимы улучшения зависят от стали, из которой изготовлены детали. Например, для стали 38ХМЮА рекомендуется закалка от 930— 950° С с охлаждением в воде (крупные детали) или масле (мелкие детали) и отпуск при 630—650° С; для стали 18Х2Н4ВА — закалка от 860—880° С с охлаждением в масле и отпуск при 525— 575° С; для стали 12X13 — закалка от 1000—1050° С в масле или воде и отпуск при 700—790° С.

При термической обработке деталей из стали 38ХМЮА необходимо учитывать следующие особенности этой стали: 1) большую склонность к обезуглероживанию; на деталях перед их термической обработкой оставляют значительный припуск (до 3 мм) на обработку на металлорежущих станках для удаления обезуглероженного слоя; 2) алюминий задерживает диффузионные процессы; для получения более однородного аустенита необходима более длительная выдержка при нагреве под закалку (примерно в 1,5 раза больше, чем обычно); 3) склонность к росту зерна аустенита при незначительном перегреве под закалку; необходим строгий контроль температуры нагрева.

После улучшения детали из стали 38ХМЮА обрабатывают на металлорежущих станках и затем шлифуют их рабочие поверхности. Детали сложной конфигурации и высокой точности рекомендуется перед шлифованием подвергать стабилизирующему отпуску при 600—650° С для снятия внутренних напряжений, возникающих после обработки резанием.