Общие рекомендации выбора материала для заданной детали

1. При выборе материала необходимо выполнить всесторонний анализ условий работы детали в изделии, учитывая:

• характер действующей на деталь нагрузки: статическая, динамическая, циклическая, ударная;

• величину нагрузки;

• температурные воздействия – максимальные и минимальные температуры;

• коррозионное воздействие среды;

• степень и вид изнашивания: под действием сил трения, абразивное, усталостное и др.

2. Основные марки конструкционных материалов стандартизованы, т.е. поставляются с гарантированными свойствами. При расчете деталей на прочность определяют рабочие напряжения [σ]_доп. Принимаем, что [σ]_доп σ_в/2,4, где σ_в – временное сопротивление материала, 2,4 – запас прочности.

3. Требуемые свойства можно обеспечить разными материалами, при выборе одного из возможных необходимо учитывать технологичность, стоимость материала и стоимость технологии изготовления детали.

4. На основании анализа всех данных необходимо решить какой материал принять. Не следует стремиться к применению высоколегированных сталей, т.к. их технологичность ниже, а стоимость выше.

Детали группы 1. Материал должен обладать высокой твердостью и износостойкостью поверхностного слоя при достаточно прочной и вязкой сердцевине. Такие свойства обеспечивают цементуемые низкоуглеродистые и легированные стали:

• низкоуглеродистые стали с неупрочняемой сердцевиной применяют для малонагруженных деталей: стали 10, 15, 20, 25, 15Г,25Г;

• низкоуглеродистые легированные стали со слабоупрочняемой сердцевиной применяют для средненагруженных деталей: 15Х, 20Х, 15ХФ;

• низкоуглеродистые легированные стали с сильноупрочняемой сердцевиной применяют для тяжелонагруженных деталей: 18ХГТ, 12ХН3А, 18Х2Н4МА.

Таблица 2

Свойства цементуемых сталей после цементации, закалки и низкого отпуска

Марка стали	Механические свойства							Прокаливаемость, Dкр, мм	ОР, Кv	Индекс стоимости
	σв	σ0,2	σ-1	δ	Ψ	твердость
						сердцевины	поверхности
	Мпа			%		НВ	HRC	вода/ масло
10	400	250	200	25	55	1370	56-62	5-10/ -	2,1	1,0
25	620	380	230	17	40	1700	54-62	12-10/ -	1,7	1,0
20Х	800	650	330	11	40	2500	54-62	- /8-20	1,3	1,3
18ХГТ	1000	900	400	9	50	3000	62	30/20-40	1,0	1,4
12ХН3А	1000	850	400	12	55	3000	56-62	80/70	1,1	2,8
18Х2Н4МА	1150	850	460	12	50	4200	58-62	100/95	1,2	4,0

Оптимальная глубина цементованного слоя для большинства деталей горных машин 1,0-1,4 мм. Рекомендуется газовая цементация при температуре 930-950^оС; время цементации зависит от глубины цементованного слоя (скорость цементации 0,1мм/ч). Нитроцементация проводится при температуре  820-860^оС   со  скоростью  0,15 мм/ч;  глубина  слоя 0,2-0,8 мм.

Режимы термической обработки после цементации приведены в табл. 3.

Таблица 3