3.1. Классификация легированных сталей

 

Стали классифицируются по нескольким признакам.

1. По структуре после охлаждения на воздухе выделяются три основных класса сталей:

• перлитный, стали характеризуются малым содержанием легирующих элементов (все углеродистые стали, сумма легирующих элементов не должна превышать 5-7 %, не должно быть Ni); 20Хб 20ХГТР, 60С2ХА, ШХ15СГ.

• мартенситный, стали характеризуются более значительным содержанием легирующих элементов, сумма легирующих элементов 7-15 % (причем каждого в отдельности не более 5 %, есть Ni); 20Х2Н2А, 5ХНМ, 30Х13, 40Х10С2М.

• аустенитный, стали характеризуются высоким содержанием легирующих элементов больше 15 %, Ni > 8 %, либо Мn  13 %. 12Х18Н10Т.

• ферритные стали (легирующие элементы Cr > 17 %; С < 0,15 %); 15Х27Т, 15Х17.

• карбидный класс 30…35 % карбидов (W, Mo, V, Ti), С 0,7 %. Р18, Р6М5К5.

Классификация связана с кинетикой распада аустенита. Диаграммы изотермического распада аустенита для сталей различных классов представлены на рис. 5.

По мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения снижается.

Рис. 5. Диаграммы изотермического распада аустенита для сталей перлитного (а), мартенситного (б) и аустенитного (в) классов

 

Для сталей перлитного класса кривая скорости охлаждения на воздухе пересекает область перлитного распада (рис. 5.а), поэтому образуются структуры перлита, сорбита или троостита.

Для сталей мартенситного класса область перлитного распада сдвинута вправо (рис. 5. б). Охлаждение на воздухе не приводит к превращению в перлитной области. Аустенит переохлаждается до температуры мартенситного превращения и происходит образование мартенсита.

Для сталей аустенитного класса увеличение содержания углерода и легирующих элементов сдвигает вправо область перлитного распада, а также снижает мартенситную точку, переводя ее в область отрицательных температур (рис. 5. в). Сталь охлаждается на воздухе до комнатной температуры, сохраняя аустенитное состояние.

2. По числу легирующих элементов:

• трехкомпонентные (железо, углерод, легирующий элемент);

• четырехкомпонентные (железо, углерод, два легирующих элемента) и так далее.

3. По составу:

• никелевые,

• хромистые,

• хромоникелевые,

• хромоникельмолибденовые и так далее (признак – наличие тех или иных легирующих элементов).

4. По назначению:

• конструкционные;

• инструментальные (режущие, мерительные, штамповые);

• стали и сплавы с особыми свойствами (резко выраженные свойства – нержавеющие, жаропрочные и термоустойчивые, износоустойчивые, с особыми магнитными и электрическими свойствами).

Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении - легированные стали.

3.2. Маркировка конструкционных легированных сталей

В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования конструкционных легированных сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь. Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа, при содержании легирующего элемента до 1,5% цифра за соответствующей буквой не указывается.

Легирующие элементы обозначают следующими буквами русского алфавита: X - хром, Н - никель, В - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, Т - титан, Ю - алюминий, Д - медь, Г - марганец, С - кремний, К - кобальт, Ц - цирконий, Р - бор, Б - ниобий. Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце - сталь высококачественная.

Например, сталь состава C 0,09-0,15%, Cr 0,4-0,7%, Ni 0,5-0,8% называется 12ХН, а сталь состава C 0,27-0,34%, Cr 2,3-2,7%, Mo 0,2-0,3%, V 0,06-0,12% — 30Х3МФ.

Сталь 18ХГТ содержит: 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi; сталь 38ХНЗМФА 0,38 %С, 1,2-1,5 % Сr; З % Ni, 0,3-0,4 % Мо, 0,1-0,2 % V, сталь З0ХГСА - 0,30 % С, 0,8-1,1 % Сr, 0,9-1,2 % Мn, 0,8-1,2 % Si;

сталь 0ЗХ13АГ19 – 0,03 % С, 13 % Сr, 0,2-0,3 % N, 19 % Мn. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S < 0,03%, P < 0,03%) и сталь относится к группе высококачественных в конце ее обозначения ставят букву А. 

Особовысококачественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему эффективную очистку от сульфидов и оксидов, обозначают добавлением через тире в конце наименования стали буквы Ш. 

Например: 12Х2Н4А, 15Х2МА, 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш и др.