1.7.10. Легированные стали

В углеродистой стали, кроме углерода, содержатся и другие эле­менты, например марганец, кремний, хром, никель. Но эти элементы содержатся в виде примеси и не вводятся в углеродистую сталь пред­намеренно, они входят в исходные материалы (руды, флюсы и т. п.) или попадают в сталь в процессе ее раскисления. Если же в процессе вы­плавки углеродистой стали преднамеренно добавить в нее другие эле­менты, то при этом изменяется не только химический состав, но и свой­ства стали.

Специальные элементы, которые преднамеренно добавляют в углеродистую сталь при ее выплавке с целью получения требуемых свойств стали, называются легирующими элементами, а полученная сталь — легированной сталью. Суммарное содержание легирующих элементов в стали, выраженное в весовых процентах, называется сте­пенью легирования.

Такие постоянно присутствующие в стали элементы, как марганец и кремний, считаются легирующими элементами при содержании мар­ганца более 1% и кремния более 0,8%.

Легированием стали (различными элементами в разном количестве) и применением соответствующей термической обработки можно по­лучить, по сравнению с углеродистой сталью, большую вязкость при одинаковой прочности, большую прочность при одинаковой вязкости и даже более высокие и прочность и вязкость.

Но преимущества легированных сталей по сравнению с углеродис­тыми заключаются не только в более высоких механических свойствах. Легированием можно изменить и физико-химические свойства стали, получить сталь нержавеющую, кислотостойкую, жаропрочную, не­магнитную, магнитную, с особыми тепловыми и электрическими свой­ствами.

1.7.11. Классификация легированных сталей

В основу классификации легированных сталей заложены четыре при­знака: равновесная структура (после отжига), структура после охлаждения на воздухе (после нормализации), состав и назначение сталей.

По типу равновесной структуры стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные.

Эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, а доэвтектоидные и заэвтектоидные наряду с перлитом содержат соответственно избыточный феррит или вторичные кар­биды типа Ме_зС.

В структуре литых ледебуритных (карбидных) сталей при­сутствует эвтектика (ледебурит), образованная первичными карбидами вкупе с аустенитом; поэтому по структуре они могут быть отнесены к белым чугунам, но их причисляют к сталям с учетом меньшего, чем у чугунов, содержа­ния углерода (< 2%) и возможности подвергать пластической деформации.

Классификация по структуре после нормализации предполагает разделение сталей на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный.

Классификация по химическому составу предполагает разделение ле­гированных сталей (в зависимости от вводимых элементов) на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т.п.

Соглас­но той же классификации стали подразделяют по общему количеству леги­рующих элементов в них на низколегированные (до 2,5% легирующих эле­ментов), легированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (более 10%).

Разновидностью классификации по химическому составу является классифи­кация по качеству. Качество стали — это комплекс свойств, обеспечиваемых металлургическим процессом, таких, как однородность химического состава, строения и свойств стали, ее технологичность. Эти свойства зависят от содержа­ния газов (кислород, азот, водород) и вредных примесей — серы и фосфора.

По качеству легированные стали подразделяют на качественные (до 0,04% S и до 0,035% Р), высококачественные (до 0,025% S и до 0,025% Р) и особовысококачественные (до 0,015% S и до 0,025% Р).

По назначению стали подразделяют на конструкционные (например, цементуемые, улучшаемые), инструментальные и с особыми свойствами. К последним относят «автоматные», пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие, коррозионностойкие, теплоустойчивые, жаропрочные, электротехнические и другие стали.