49. Машиностроительные стали и сплавы. Классификация по химическому составу, качеству, прочности, назначению и др.
Структурные классы сталей.
Стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре и прочности.
По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали – двойные сплавы (Fe-C), в которых другие
элементы присутствуют в небольшом количестве в виде неизбежных примесей (Mn, Si, S, P и некоторые другие):
- низкоуглеродистые (малоуглеродистые) - до 0,30%С;
- среднеуглеродистые - 0,3-0,7%С;
- высокоуглеродистые - более 0,7%С.
Легированные стали - стали, содержащие специально введенные элементы для придания требуемых свойств:
- низколегированные (суммарное содержание легирующих элемен-
тов - до2,5%);
- среднелегированные (от 2,5 до 10%);
- высоколегированные - (более 10%).
По назначению стали классифицируют следующим образом.
Конструкционные стали - для изготовления деталей машин, приборов и элементов конструкций (улучшаемые, цементируемые, азотируемые, шарикоподшипниковые, рессорно-пружинные, автоматные и др.)
Инструментальные стали - для режущего, измерительного и штампового инструмента.
Стали специального назначения (стали с особыми свойствами) - нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, магнитные, с высоким электросопротивлением, с особыми упругими свойствами, с заданным коэффициентом линейного расширения и др.
По качеству (по содержанию вредных примесей) различают стали:
- обыкновенного качества: Р≤0,045%; S≤0,055%.
- качественные: P≤0,035%; S≤0,040%.
- высококачественные: P≤0,025%; S≤0,025%.
- особо высококачественные: P≤0,015%; S≤0,015%.
По степени раскисления стали могут быть спокойными, полуспокойными и кипящими.
Спокойные стали - полностью раскисленные марганцем, кремнием и алюминием. Для них характерно наличие оксидов и сосредоточенной усадочной раковины.
Кипящие стали - раскисленные только марганцем (частично). Содержащийся в них кислород реагирует с углеродом с образованием СО, выделяющегося в виде пузырей («кипение»). В слитках этих сталей нет явно выраженной усадочной раковины, нет неметаллических включений, связанных с раскислением, но имеется большое количество газовых пор и пузырей, и наблюдается высокое содержание газов.
Полуспокойные стали занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями.
По структуре стали классифицируют следующим образом.
В отожженном (равновесном) состоянии: доэвтектоидные; эвтектоидные; заэвтектоидные (содержащие вторичный цементит или карби-ды); ледебуритные (содержащие первичный цементит или карбиды); аустенитные; ферритные.
В нормализованном состоянии (после охлаждения на воздухе): ста-ли перлитного класса; стали мартенситного класса; стали аустенитного класса; стали ферритного класса. На рис.52 показано взаимное расположение С-кривых и кривых охлаждения сталей перлитного, мартенсит-ного и аустенитного классов.
Сталь перлит ного Сталь мартенситного Сталь аустенитного
класса класса класса
Рис.52
По прочности различают стали: нормальной (средней) прочности (σв до 1000 МПа); повышенной прочности (σв до 1500 МПа); высокопроч-ные (σв более 1500 МПа).