6 .4. Изменение твердости легированной стали при отпуске

Сохранение твердости легированной стали до более высокой температуры отпуска объясняется повышенной устойчивостью мартенсита, а также выделением из него при отпуске огромного количества мельчайших карбидов легирующих элементов: Cr, W, Ti. Этот эффект называется дисперсионным или вторичным твердением.

6.5. Маркировка легированной стали

Для маркировки легированной стали принята буквенно-цифровая форма, в которой каждому легирующему элементу присвоена своя буква, а цифра, которая следует за этой буквой, показывает среднее содержание этого элемента в процентах. Если содержание элемента близко к единице, то никакой цифры не ставится.

Условно любую марку можно представить как четыре отдельные части.

1. Первая часть может быть или не быть, обычно она содержит буквы. Она показывает на назначение стали: А – автоматная, Ш – шарикоподшипниковая, Р – режущая (быстрорежущая).

2. Вторая часть всегда содержит цифры, указывающие на содержание углерода в стали: в сотых долях процента (любая сталь, кроме инструментальной) – цифры 10, 20, 40; в десятых долях процента – 2, 3, …, 9. Если цифра отсутствует, то содержание углерода составляет примерно 1 %.

3. Третья часть содержит обозначение легирующих элементов и их количество: А – азот (N); Б – ниобий (Nb); В – вольфрам (W); Г – марганец (Mn); Д – медь (Cu); Е – селен (Se); К – кобальт (Co); М – молибден (Mo); Н – никель (Ni); П – фосфор (P); Р – бор (B); С – кремний (Si); Т – титан (Ti); Х – хром (Cr); Ф – ванадий   (V).

Если цифра отсутствует, то содержание легирующих элементов составляет 1 %. Любая цифра соответствует числу процентов. Исключение составляют В – 0,003 %, N – 0,02-0,05 %, Se – 0,3 %. Иногда в маркировке появляется цифра 1. Например, 15Х1МФ – содержание Cr больше 1 %, но меньше 2 %.

4. Четвертая часть содержит буквы. Буквами, стоящими в конце марки, обозначают качество стали или метод ее очистки: А – более высокое качество, т.е. пониженное содержание вредных примесей (30ХГСА); Ш – шлаковый переплав, т.е. дополнительная очистка продувкой шлаком; СШ – обработка синтетическим шлаком; ВД – вакуумно-дуговой переплав.

Исключения из маркировки (маркировка для служебного пользования) составляют:

1. Шарикоподшипниковые стали: ШХ6, ШХ9, ШХ15. Здесь цифры показывают содержание хрома не в целых, а в десятых долях процента.

2. Режущие стали: Р9, Р18, Р6М5. Цифра после буквы «Р» показывает содержание не углерода, а вольфрама в целых числах (проценты). В таких сталях содержится одинаковое количество углерода – 1,2 %.

3. Марки стали для служебного пользования. Эти марки не расшифровывают химический состав, а указывают на завод-изготовитель (Э – электросталь, Д – днепроспецсталь). Вторая буква в обозначении может отсутствовать: И – исследовательская, П – пробная.

7. Конструкционные стали

7.1. Характеристика конструкционных сталей

Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации. Поэтому особенность требований, предъявляемых к конструкционным материалам, состоит в необходимости обеспечения комплекса высоких механических свойств, а не одной какой-либо характеристики.

Материалы, идущие на изготовление конструктивных элементов, деталей машин и механизмов, должны наряду с высокой прочностью и пластичностью хорошо сопротивляться ударным нагрузкам, обладая запасом вязкости. При знакопеременных нагрузках конструкционные материалы должны обладать высо­ким сопротивлением усталости, а при трении - сопротивлением износу. Во многих случаях необходимо сопротивление коррозии. Учитывая, что в деталях всегда имеются дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением хрупкому разрушению и распространению трещин.

Помимо высокой надежности и конструктивной прочности конструкционные материалы должны иметь высокие технологические свойства - хорошие литейные свойства, обрабатываемость давлением, резанием, хорошую свариваемость. Конструкционные материалы должны быть дешевы и не содержать дефицитных легирующих элементов.

Из всех материалов, применяемых в настоящее время и прогнозируемых в будущем, только сталь позволяет получать сочетание высоких значений различных механических характеристик и хорошую технологичность при сравнительно невысокой стоимости. Поэтому сталь является основным и наиболее распространенным конструкционным материалом.

Легирование позволяет повысить уровень механических свойств. Основными преимуществами легированных конструкционных сталей перед углеродистыми являются более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокаливаемости, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость, более высокая прокаливаемость и возможность применения сравнительно более мягких охладителей после закалки, устойчивость против отпуска за счет торможения диффузионных процессов. Проведение отпуска при более высокой температуре дополнительно снижает закалочные напряжения. Легированные стали обладают более высоким уровнем механических свойств после термической обработки. Поэтому детали из легированных сталей, как правило, должны подвергаться термической обработке.

Различают следующие виды конструкционных сталей: 1) углеродистые, в том числе автоматные стали; 2) строительные; 3) цементуемые; 4) улучшаемые; 5) высокопрочные; 6) рессорно-пружинные; 7) подшипниковые; 8) износостойкие.

Автоматные стали применяют для массового изготовления крепежа на станках-автоматах. Основное требование к ним - хорошая обрабатываемость резанием, достигаемая за счет увеличения содержания серы и фосфора до 0,1 - 0,2 %, а также добавления селена и свинца. Маркируются автоматные стали буквой А и двумя цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: А12, А20, А30.