7.4. Влияние легирующих элементов на критические точки железа

Легирующие элементы вводятся в сталь для получения необходимой структуры и свойств. Большинство их образуют с железом твердые растворы замещения. Они влияют на положение точек А₃ (911 С) и А₄ (1392 С), которые определяют температурные области существования - и -железа. По влиянию на эти температурные области легирующие элементы можно разделить на две группы.

К первой группе относятся никель и марганец. Эти элементы понижают температуру точки А₃ и повышают температуру точки А₄. На диаграмме состояния железо-легирующий элемент происходит расширение области -железа и сужение области -железа. При определенной концентрации легирующего элемента в сплавах не происходит фазовых превращений  . При всех температурах сплавы являются твердым раствором легирующего элемента в -железе. Такие сплавы называют аустенитными. Если в сплавах произошло частичное превращение  , то такие сплавы называют полуаустенитными.

Ко второй группе относятся Cr, Mo, V, W, Si и ряд других элементов. Они понижают температуру критической точки А₄ и повышают температуру точки А₃, то есть расширяют область существования -железа.

При определенной концентрации легирующих элементов критические точки А₃ и А₄ сливаются. Сплавы при всех температурах состоят из твердого раствора легирующего элемента в -железе. Такие сплавы называют ферритными. Если же в сплавах произошло частичное превращение  , то такие сплавы называют полуферритными.

7.5. Классификация сталей

По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные.

По концентрации углерода те и другие стали делят на низкоуглеродистые (С<0,3 %), среднеуглеродистые (С=0,3…0,6 %) и высокоуглеродистые (С>0,6 %).

Легированные стали в зависимости от введенных элементов делятся на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т.д.

По количеству введенных элементов легированные стали делят на низколегированные (до 5 % л.э.), среднелегированные (5…10 % л.э.) и высоколегированные (более 10 % л.э.).

По назначению стали делят на конструкционные (С<0,6 %), инструментальные (С>0,6 %) и с особыми свойствами.

Конструкционные – это стали, которые предназначены для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. К конструкционным также относятся стали со специальными свойствами (жаропрочные, жаростойкие, корозионностойкие, износостойкие).

Инструментальные – это углеродистые и легированные стали, имеющие высокую твердость, прочность и износостойкость. Они служат для изготовления различного инструмента.

К сталям с особыми свойствами относятся магнитные, трансформаторные, с высоким электрическим сопротивлением и т.п.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Под качеством стали понимают совокупность свойств, которые определяются металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали во многом зависит от содержания газов и вредных примесей – серы и фосфора.

Стали обыкновенного качества содержат до 0,055 % S и 0,045 % Р, качественные – не более 0,04 % S и 0,035 % Р, высококачественные – не более 0,025 % S и 0,025 % Р, особо высококачественные – не более 0,015 % S и 0,025 % Р.

По степени раскисления и характеру затвердения стали делят на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделения.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Содержание кислорода в этих сталях повышенное. Взаимодействуя с углеродом, кислород образует пузырьки СО, которые при выделении в процессе кристаллизации создают впечатление кипения.

Полуспокойные стали раскисляют марганцем и кремнием. По своему поведению они занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными.