3. Цементуемые (низкоуглеродистые) стали
Рассмотрим некоторые наиболее распространенные низкоуглеродистые стали, применяемые для изготовления цементуемых деталей. Как уже указывалось, для этой цели применяют стали с низким содержанием углерода 
с тем, чтобы после цементации, закалки и низкого отпуска получить твердый поверхностный слой и вязкую сердцевину. Твердость поверхности после такой обработки будет около 
а сердцевины — порядка 15-30 HRC.
В деталях из углеродистой стали вследствие ее слабой прокаливаемости высокую твердость получает лишь поверхностный цементованный слой, а сердцевина не упрочняется.
В легированных же сталях упрочнение сердцевины при термической обработке (закалка + низкий отпуск) будет тем более значительным, чем больше углерода и легирующих элементов они содержат.
В соответствии со сказанным цементуемые стали следует разделять на три группы: углеродистые стали с неупрочняемой сердцевиной, низколегированные стали со слабо упрочняемой сердцевиной и относительно высоколегированные стали с сердцевиной, сильно упрочняемой при термической обработке. Стали последней группы называют иногда высокопрочными цементуемыми сталями. К ним следует также отнести и стали со сравнительно невысоким содержанием легирующих элементов, но с повышенным содержанием углерода (0,25-0,30 %).
Составы наиболее распространенных цементуемых сталей приведены в табл. 31, а механические свойства — в табл. 32.
Таблица 31. (см. скан) Составы цементуемых сталей % (РОСТ 4543-71)
Разная степень упрочнения сердцевины при термической обработке объясняется получением разных структур вследствие различий в кинетике распада переохлажденного аустенита (рис. 292).
В нелегированных низкоуглеродистых сталях (например, сталь 10) выступ С-образной кривой настолько сдвинут влево (рис. 292, а), что даже при интенсивном охлаждении в воде в слоях, лежащих под цементованным слоем, аустенит не удается переохладить до низких температур. Практически вне зависимости от условий
Таблица 32. (см. скан) Механические свойства сердцевины цементуемых сталей
Рис. 222. (см. скан) Диаграмма изотермического распада аустенита цементируемых сталей: а — сталь 10; б - 20ХГР; в - 20Х2Н4
охлаждения аустенит превращается в феррито-перлитную смесь. Эта сталь почти не упрочняется при термической обработке.
Диаграммы изотермического распада аустенита в низкоуглеродистых слаболегированных сталях характеризуются сильно развитой областью промежуточного, бейнитного превращения (рис. 292, б). При закалке в масле, если интенсивность охлаждения
достаточна для получения высокой твердости в поверхностном цементованном слое, то сердцевина претерпевает бейнитное превращение и заметно упрочняется.
Наконец, в высоколегированных цементуемых сталях охлаждения в масле и даже на воздухе достаточно для получения в сердцевине структур нижнего бейнита или мартенсита (рис. 292, в), что приводит к весьма интенсивному упрочнению.
Деление цементуемых сталей на три группы соответствует структуре, получаемой в сердцевине (при охлаждении в масле) ферритоперлитной, бейнитной или мартенситной.
В отожженном состоянии свойства всех сталей примерно такие же, как у стали 20 (верхняя строчка в табл. 32) и упрочняются после закалки и низкого отпуска до уровня указанного в таблице.
Более надежные и устойчивые к динамическим нагрузкам изделия следует изготовлять из высокопрочных цементуемых сталей и подвергать их цементации на небольшую глубину.
