Классификация легированных сталей

По структуре в равновесном состоянии, то есть после отжига, стали подразделяют на:

• доэвтэктоидные (структура феррит + перлит);

• эвтектоидные (перлит);

• заэвтектоидные (перлит + вторичные карбиды);

• ледебуритные (перлит, вторичные карбиды и ледебурит).

35

По структуре в нормализованном состоянии, то есть после нагрева и последующего охлаждения на спокойном воздухе, стали делятся на:

• перлитные;

• мартенситные;

• аустенитные;

• ледебуритные.

В высоколегированных литых сталях карбидообразующие элементы вызывают появление в структуре ледебурита, даже при содержании углерода 0,7÷1,3%. Такие стали относят к ледебуритному (карбидному) классу.

Если сталь со сравнительно низким содержанием углерода значительно легирована кремнием, алюминием, хромом, молибденом и некоторыми другими элементами, замыкающими область γ-Fe(их концентрация больше, чем в сплавес, рис. 5.1, б), то сталь при всех температурах нагрева может иметь лишь решетку ОЦК, и ее относят кферритному классу.

Сталь относят к полуферритному классу, если полиморфное превращение подавляется лишь частично. Превращение α→γ зависит от соотношения между α- и γ-стабилизаторами. Концентрация легирующих элементов в полуферритных сталях меньше, чем в сплавес(рис. 5.1, б).

В перлитных сталяхпосле нормализации аустенит превращается в феррито-карбидную смесь и конечной структурой может быть перлит, сорбит или тростит. Эти стали имеют невысокое содержание легирующих элементов (в сумме до 5÷7%) при содержании углерода от 0,1÷1,5% (рис. 5.2, а).

Стали мартенситного классасодержат в структуре мартенсит и небольшое количество остаточного аустенита. Они содержат около 10÷15% легирующих элементов и от 0,2÷0,7% углерода (рис. 5.2, б). Эти стали применяются главным образом как стали с особыми физико-химическими свойствами (магнитные, нержавеющие, жаропрочные).

Аустенитные сталихарактеризуются высокими содержанием легирующих элементов, которые на диаграмме состояния «железо – легирующий элемент» расширяют γ-область, то есть повышают точку А₁(линияPSK) и понижают точку А₃. При охлаждении на воздухе от температуры от 900 °С переход γ-Feв α-Feу стали аустенитного класса совершается при температуре ниже нуля (рис. 5.2, в), поэтому при комнатной температуре такая сталь имеет аустенитную структуру. Общее содержание легирующих элементов находится в пределах от 10 до 40%. Аустенитные стали обладают особыми физико-химическими или технологическими свойствами (немагнитная, нержавеющая, кислотоупорная, жаропрочная и др.).

С

36

таликарбидного классасодержат до 10÷20% карбидообразующих элементов (хром, вольфрам), повышенное количество углерода и характеризуются наличием в микроструктуре до 20÷25% специальных карбидов. Такие стали можно подразделить на две группы: мартенситно-карбидные и аустенито-карбидные. Стали мартенситно-карбидной группы используются для изготовления инструментов.

а – перлитных б – мартенситных в – аустенитных

Рис. 5.2. Диаграмма изотермического распада аустенита различных сталей.

По составулегированные стали делятся на:

• низколегированные (3÷4% легирующих элементов);

• среднелегированные (до 10%);

• высоколегированные (более 10÷15%).

По виду термической и химико-термической обработкиразличают стали:

• улучшаемые;

• нормализуемые;

• цементуемые;

• азотируемые;

• мартенситно-стареющие и т.д.

По назначению и практическому использованиюлегированные стали разделяются на:

• конструкционные;

• инструментальные;

• стали с особыми физико-химическими свойствами.

Наиболее распространены конструкционные, строительные и машиностроительные стали.

В настоящей работе изучаются характерные структуры легированных сталей различных классов. Марки сталей, предлагаемых для изучения, их химический состав, термообработка, свойства и применение приведены в таблицах 5.1 и 5.2.