Сталь для изготовления распредвала выбирали по двум основным признакам: химическому составу и механическим свойствам, при этом учитывали харак­теристики сталей, изложенные в соответствующих ГОСТах - 1050-74 и ГОСТ -4543-71.

Анализируя условия работы распредвала, для которого мы выбирали сталь, мы еще раз убедились в том, что в процессе работы вал испытывает значитель­ные статические и динамические нагрузки, и поэтому сталь для его изготовле­ния должна обладать следующими основными механическими свойствами:

-          предел текучести не ниже 750 Мпа;

-          предел выносливости не ниже 450 Мпа;

-          ударная вязкость не ниже 900 КДж/м².

Проведенные испытания и расчеты показали, что выбираемые стали, значи­тельно уступали этим требованиям, особенно по показателю - ударная вязкость

- самому, пожалуй, важному показателю, определяющему устойчивость металла к разрушению. Исключение составляла сталь 20ХНЗА, механические свой­ства которой несколько приближались к требуемым.

Изучая химический состав имеющихся сталей мы пришли к выводу, что сталь СТ-4 - низкоуглеродистая сталь имела в своем составе повышенное со­держание серы и фосфора, которые понижают механические свойства стали, особенно сопротивление ударным нагрузкам.

Сталь СТ-45 и сталь 20ХНЗА относятся к высококачественным легирован­ным сталям и как среднеуглеродистые стали за счет закалки и отпуска могут повысить ударную вязкость. Но, обратившись к условиям, в которых будет ра­ботать вал, мы еще раз убедились в том, что вал будет воспринимать в работе, кроме статических и динамических нагрузок, значительную вибрацию и, сле­довательно, такую сталь надо закаливать с последующим отпуском с целью формирования в ней структуры с более высокими механическими свойствами. Такой структурой, на наш взгляд, является сорбит. Но сталь с такой структу­рой будет воспринимать наибольшее напряжение от изгиба, кручения и других переменных нагрузок только наружными слоями, в то время как в сопротивле­нии динамическим нагрузкам, которые воспринимает распредвал, участвуют и более глубокие слои металла. Такими качествами может обладать сталь 20ХНЗА легированная никелем и хромом, которые используют для повышения прокаливаемости и закаливаемости.

Следовательно, наиболее предпочтительнее для изготовления вала будет сталь 20ХНЗА, которая после закалки получит более однородную структуру и необходимые механические свойства. Для этой стали, рекомендуем следующую термическую обработку:

-          закалка при температуре 830-840°С в масле. При закалке с охлаждением в масле сталь испытывает меньшее напряжение и деформацию;