3.2. Маркировка и классификация легированных сталей

Маркируют легированные стали буквами и цифрами, указывающими ее химический состав. Первые две циф­ры показывают содержание углерода (для конструкци­онных сталей —в сотых долях процента, для инструмен­тальных и нержавеющих—в десятых долях), затем ста­вится буква, указывающая на легирующий элемент, после буквы следует цифра, указывающая на среднее со­держание этого элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента составляет менее или около 1 %, то за буквой цифра не ставится. Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, К — ко­бальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф—ванадий, Х—хром, Ц - цирконий. Ч — редкоземельные металлы, Ц — цирконий, Ю — алюминий. Например, сталь марки 12ХНЗА содержит 0,12 % углерода, до 1,0 % хрома, 3 % никеля, буква А в конце обозначения указывает, что сталь высококачест­венная.

Легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу, равновесной структуре и структу­ре после охлаждения на воздухе.

По назначению легированные стали делят на:

• конструкционные (маши­ностроительные, строительные), предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов, а также эле­ментов конструкций, в том числе и строительных;

• инст­рументальные, используемые для изготовления режущих инструментов, штампов, измерительного инструмента и др.;

• стали и сплавы с особыми (специальными) свой­ствами (нержавеющие, жаропрочные, теплоустойчивые и др.).

По химическому составу легированные стали классифицируются в зависимости от входящих в состав сталей легирую­щих элементов: их называют хромистыми, хромоникелевыми, марганцовистыми, ванадиевыми и т. п.

По структуре стали в равновесном состоянии делят на:

• доэвтектоидные (содержащие избыточный феррит), эвтек-тоидные (имеющие перлитную структуру);

• заэвтектоидные (в структуру входят избыточные вторичные карбиды);

• ледебуритные (составной частью структуры яв­ляются пер-вичные карбиды).

По структуре после охлаждения на воздухе легиро­ванные стали подразделяют на:

• перлитные (малолегиро­ванные);

• мартенситные (среднелегированные);

• аустенитные (высоколегированные);

• аустенито-ферритные.

В большинстве конструкционных сталей феррит при комнатной температуре эксплуатации является основной структурной составляющей, занимающей часто не менее 90 % объема стали. Поэтому от феррита, во многом, зависят свойства стали в целом. Чем больше разница в атомных размерах железа и легирующих элементов, тем больше искажение кристаллической решетки, тем выше твердость, прочность, но ниже пластичность и особенно вязкость феррита.

Установлено, что в основном легирующие элементы повышают твердость феррита (рис. 3.1). Наиболее сильно повышают твердость сталей Mn и Si Cr (рис. 3.1, а) и особенно Ni почти не уменьшают вязкость стали (рис. 3.1, б), никель найболее резко снижаетпорог хиароломкости (рис.3.1, в). Кроме того, Ni, Cr, Mn и некоторые другие элементы, хорошо (растворимые в аустените, повышают его устойчивость при охлаждении, увеличивая прокаливаемость стали.

Особенно повышается прокаливаемость при одновременном легировании стали Cr и Ni. Поэтому возможность достижения высокой прочности, пластичности, вязкости, прокаливаемости делает Ni и Cr важнейшими легирующими элементами в конструкционных сталях.

Рис. 3.1. Влияние легирующих элементов на свойства медленно охлажденного (нормализованного) феррита и порог хладноломкости: а- твердость, б- ударная вязкость, в- порог хладоломкости (по А. П. Гуляеву)