1 Фазовые и структурные превращения при термической обработке стали 38хс

1. Общая характеристика стали 38хс

Сталь 38ХС является конструкционной, среднеуглеродистой, легированной хромом и кремнием. Химический состав стали 38ХС приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 38ХС, % масс [1]

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,34-0,42	1-14	0,3-0,6	до 0,3	до 0,035	до 0,035	1,3-1,6	до 0,3

Критические точки стали 38ХС приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Температуры критических точек стали 38ХС, °С [1]

Ас	Ас	Аr	Ar	Mн	Мк
763	810	755	680	330	~150

Для рассмотрения вопросов фазовых и структурных превращений, выберем готовое изделие из стали 38ХС – вал. Эскиз вала и его основные размеры показаны на рисунке 1.1. Масса вала – 1,4 кг. Основные требования предъявляемые к этому изделию – НВ=223-235 (HRC=19-21), σ =980-1020 Н/мм², σ =800-820 Н/мм², δ =12-16%, ψ = 53-56%, KCU=84-88 Дж/см².

Механические свойства в зависимости от сечения готового изделия после закалки от 860°С в масле и высокого отпуска при 600°С с последующим охлаждением в воде, так как сталь склонна к отпускной хрупкости приведены в таблице 1.3.

Рисунок 1.1 – Эскиз вала

Таблица 1.3 – Механические свойства закалённой и отпущенной стали 38ХС в зависимости от сечения [1]

Сечение, мм	σ	σ	δ	ψ	KCU, Дж/см²
	Н/мм²		%
30 50 80 120	960 1000 920 840	770 810 720 500	15 16 17 22	59 56 53 60	96 84 66 78

Сталь 38ХС выплавляется кислородно-конверторным способом. При выплавке в кислородном конвертере шихтовыми материалами являются жидкий передельный чугун с содержанием серы 0,02 – 0,06%, стальной лом до 3%, известь, железная руда, боксит, плавиковый шпат для наведения и разжижения шлака.

Кислород для продувки подаётся под давлением примерно 1 – 1,5 МПа. Раскисление стали производится в ковше ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Феррохром вводится в ковш перед выпуском стали.

Благодаря использованию чистого кислорода для продувки металла, кислородно-конвертерная сталь содержит мало азота, а следовательно её качество заметно повышается. Поступление водорода в конвертерную ванну заметно меньше, чем в условиях мартеновской и электросталеплавильной ванны.

Разливают эту сталь сифонным способом в слитки квадратного сечения, уширенные кверху, средней массой 8,5 т, а также может быть произведена разливка на машине непрерывного литья заготовок. Высота слитка с прибылью – 2400 мм, верхнее сечение – 825×720 мм, нижнее сечение – 662×562 мм.

Применяется сталь 38ХС для изготовления: валов, шестерней, муфт, пальцев и других улучшаемых деталей небольших размеров, к которым предъявляются требования высокой прочности, упругости и износостойкости [2].

Поставляется эта сталь в виде сортового проката по ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, в виде калиброванных прутков по ГОСТ 4543-1, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, в виде полосы по ГОСТ 103-76, в виде поковок и кованных заготовок по ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Основные этапы передела стали 38ХС в готовое изделие (вал) представлены на рисунке 1.2.

Выплавка стали кислородно-конвертерным способом, m=250 т [2]

Шлифование до размеров: d=50 мм, L= 235 мм

Рисунок 1.2 – Схема передела стали 38ХС в вал

Слиток конвертерного производства поступает на блюминг 850. Сортамент стана – блюмы сечением 150×150 мм и длиной – 2000 мм. Перед порезкой установлена машина огневой зачистки. Порез проката производят ножницами горячей резки усилием 10 МН.

Прокатанные на стане 850 блюмы транспортируются к стану 650. Сортамент стана – заготовка диаметром 70 мм. Затем производят порез заготовок на размеры: d=70 мм, h= 240 мм. После этого заготовка подвергается свободной ковке-осадке до размеров – d=60 мм, h= 250 мм. Температура начала ковки составляет 1200°С, конца – 800°С.

После предварительной термической обработки производят механическую обработку, которая включает в себя: токарную обработку, слесарную обработку, контроль твёрдости после термической обработки.

Затем после окончательной термической обработки (закалка с высоким отпуском) проводится окончательное шлифование до размеров: d=50 мм, h= 235 мм. После чего проводят контроль твёрдости по Бринеллю.