Характеризуя тенденции в создании новых экономичных и высокопрочных марок конструкционных сталей, следует подчеркнуть внимание к кремнию, как одному из важных компонентов сложнолегированной стали и разбронирование вольфрама, который является ныне уже недефицитным для промышленного применения легирующим элементом.
Ученые-металловеды давно оценили роль кремния. Так, созданы такие популярные прочные и высокопрочные марки улучшаемой стали, как 27СГ, ЗЗХСА, 38ХСА, 35ХГСА, 35ХГСНА и др. Американские исследователи, используя свойства кремния повышать устойчивость мартенсита при нагреве его под отпуск, начали вводить кремний во все возрастающих количествах, создав такие «сверхвысокопрочные» марки стали, как Хай-Таф (1,5% Si), Трисент (1,6% Si), Супер-Хай-Таф (2,42% Si), Супер-Трисент (2,1% Si) и др.. Что же касается цементируемых марок стали, ранее для них не применялось легирование кремнием, из опасений как графитообразования в цементованном слое, так и снижения кремнием глубины цементации и содержания углерода в поверхностном слое.
В процессе исследования той стороны влияния кремния, рассматривался вариант того что кремний замедляет диффузию углерода в твердом растворе. Это объяснение, однако, оказалось недостаточным и, в известной мере, спорным, так как оно плохо увязывалось с интенсифицирующим влиянием кремния на процессы графитизации чугунов и обезуглероживания стали, с возрастанием под влиянием кремния коэффициента активности углерода. Это объяснение не нашло подтверждения в работах многих исследователей.
Более надежно рассматриваемое влияние кремния может быть объяснено снижением им адсорбционной способности стали, связанной прежде всего с меньшим размером атомного радиуса кремния по сравнению с железом и уменьшением им растворимости углерода в Т-растворе, а отсюда и снижением градиента концентрации.
Значительное влияние на условия и результаты цементации оказывает также повышение кремнием верхней критической точки. Это обстоятельство, в связи с необходимостью обеспечения однофазности системы и гомогенности раствора в момент науглероживания, требует для успешной реализации диффузии применения более высоких температур цементации. Рассматриваемый недостаток кремния — торможение им процесса науглероживания — может быть, однако, превращен в достоинство, может быть использован как средство борьбы со склонностью сталей, содержащих карбидообразующие элементы, к перенасыщению их поверхностного слоя карбидами в процессе цементации.
Работая в данном направлении, металловеды создали сталь марки 18ХСНР, а также сталь марки 20СГ2, успешно испытанную на шестернях автотракторной техники.