Влияние легирующих элементов на прокаливаемость сталей.

Упрочнение в равновесном состоянии невелико. Поэтому в отожженном состоянии легированные конструкционные стали по свойствам мало отличаются от углеродистых.

Легированные стали, как правило, подвергают термическому упрочнению. Растворяясь в железе, наряду с углеродом, они задерживают диффузионные превращения, ограничивая подвижность атомов углерода в кристаллической решетке -железа и -железа. Уменьшение коэффициентов диффузии атомов углерода в железе определяется двумя факторами:

1. при растворении карбидообразующих элементов между их атомами и атомами углерода в кристаллической решетке железа образуются связи, энергия которых выше, чем энергия связи между атомами углерода и железа;

2. при растворении в аустените Ni и Mn понижаются температуры фазовых превращений. Понижение А₃ и А₁ приводит к увеличению времени распада аустенита сталей, переохлажденных ниже А₁.

В результате легирующие элементы, растворяясь при нагреве в аустените, задерживают распад переохлажденного аустенита при охлаждении, сдвигая С-образные линии перлитного превращения вправо (рисунок слева).

Такое влияние легирующих компонентов на кинетику превращения переохлажденного аустенита приводит к существенному улучшению технологических свойств сталей.

Соответственно, повышается прокаливаемость сталей. При закалке деталей из легированной стали поверхность и сердцевина будут охлаждаться со скоростью выше критической: V_пов>V_кр и V_сер>V_кр (рисунок выше), и по всему сечению получим мартенсит.

Классификация сталей.

Существует много признаков, по которым классифицируют стали.

По химическому составу стали подразделяют на углеродистые (нелегированные) стали, низколегированные стали, легированные стали, высоколегированные стали, сплавы на основе железа.

Углеродистые стали не содержат специально введенные легирующих элементов.

В низколегированных сталях суммарное содержание легирующих элементов должно быть не более 2,5% (кроме углерода);

В легированных – от 2,5 до 10%;

В высоколегированных – более 10% при содержании в них железа не менее 45%.

Сплавы на основе железа содержат железа менее 45%, но его количество больше, чем любого другого элемента.

В зависимости от легирования стали называют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми, никелевыми, хромоникелевыми, хромованадиевыми и др.

По назначению специальные стали подразделяют на конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими свойствами.

Конструкционной сталью называется сталь, применяемая для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

Конструкционные стали подразделяют на строительные, машиностроительные и стали и сплавы с особыми свойствами – теплоустойчивые, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие.

Инструментальной сталью называется сталь, применяемая для обработки металлов резанием или давлением и обладающая высокой твердостью, прочностью, износостойкостью.

Инструментальные стали подразделяют на стали для режущего инструмента, штамповые стали и стали для измерительного инструмента.

По структуре сталей в равновесном состоянии их делят на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

Стали классифицируют также по структуре, полученной при охлаждении на воздухе образцов небольших сечений после высокотемпературного нагрева (900⁰С). В зависимости от структуры стали подразделяют на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустенитные.

Перлитные и бейнитные стали обычно бываю углеродистыми и низколегированными, мартенситные – легированными и высоколегированными, а ферритные и аустенитные – высоколегированными. Могут быть также смешанные структурные классы: феррито-перлитный, феррито-мартенситный, аустенито-ферритный, аустенито-мартенситный.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные. Категория обыкновенного качества относится только к углеродистым сталям.

Главными качественными признаками являются более жесткие требования по химическому составу, прежде всего по содержанию вредных примесей: P и S:

	P	S
обыкновенного качества	0,040	0,050
качественные	0,035	0,035
высококачественные	0,025	0,025
особовысококачественные	0,025	0,015

Существуют также более частные классификации определенных групп сталей.