Выбор марки стали для деталей, работающих в условиях усталостного нагружения

Характеристика твердости еще не дает полного представления о служебных свойствах детали. Известно, что 80% всех разрушений носят усталостный характер. Сопротивление металлических материалов усталости определяется пределом выносливости. Резкое влияние на предел выносливости оказывают дефекты поверхности. По сравнению с полированными образцами стали предел выносливости шлифованных образцов ниже на 10—15%, а фрезерованных на 45—50%. С увеличением размера детали предел выносливости уменьшается («масштабный фактор»).

В справочной литературе приводят данные о пределе выносливости для ограниченного числа марок сталей. Значительно больше данных по другим свойствам — твердости и пределу прочности. В связи с этим при оценке усталостной прочности целесообразно использовать зависимости между пределом выносливости, с одной стороны, и твердостью или пределом статической прочности (временным сопротивлением разрыву), с другой стороны. Неплохая корреляция в ряде случаев наблюдается между пределом выносливости и твердостью. Например, для углеродистых сталей а_! = 1,26—1,53 НВ_У для легированных сталей a__t = = 1,64—2,17 НВ. Однако эти зависимости имеют частный характер и не распространяются на высокопрочные стали.

Для средиеуглеродистых легированных термообработанных сталей между пределом выносливости и твердостью установлена более сложная зависимость. При более высокой твердости резко увеличивается область разброса значений предела выносливости, причем минимальные их значения оказываются почти не зависящими от твердости. Поэтому по значениям твердости можно с достаточной точностью проводить оценку минимальных значений предела выносливости лишь для сталей с твердостью менее 40 HRC. Более достоверные данные по соотношениям между пределом выносливости и твердостью для конкретных марок сталей надо искать в специальной литературе.

Установлены также зависимости между пределом выносливости и пределом статической прочности. Например, для сталей а_! = (0,4—0,6)а_в. Однако имеются данные и о значительном влиянии химического состава стали на эту зависимость. Известно, что при малом содержании углерода (менее 0,15%) значение отношения ct. j/ct, уменьшается, особенно для легированных сталей. Значительное влияние оказывает и степень легирования. В целом характеристики выносливости менее чувствительны к структурным изменениям, вызываемым термической обработкой и изменениями в составе стали, чем многие другие механические свойства.