38. Классификация легированных сталей.

1. По структуре в равновесном состоянии

2. По основной структуре после нагрева до 900°С и последующего охлаждения на воздухе.

3. По составу (количеству легирующих элементов)

4. По назначению

I. По структуре в равновесном состоянии:

(нужен рисунок диаграммы железо – углерод)(у ромы, индиры есть)

1. Доэвтектоидные (имеющие избыточный феррит)

2. Эвтектоидные (с перлитной структурой)

3. Заэвтектоидные (с избыточными вторичными карбидами)

4. Ледибуритные стали (в структуре которых присутствуют первичные карбиды, выделившиеся из жидкого состояния).

Под влиянием легирующих элементов точки Sи Eна диаграмме смещаются влево, и граница между перечисленными сталями проходит при меньшем содержании С, чем в углеродистых сталях.

II. По основной структуре после нагрева до 900°С и последующего охлаждения на воздухе:

1. Перлитные

2. Мартенситные

3. Аустенитные

Э ти 3 класса характеризуются различным содержанием легирующих элементов (малым, более значительным и высоким). По мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения понижается (см. диаграмму изотермического распада).

1. Легирующие элементы в количестве 3..5% смещают кривые охлаждения вправо и при охлаждении на воздухе распад аустенита происходит с образованием перлитных структур. Кривая скорости охлаждения V на воздухе будет пересекать область перлитного распада и будут образовываться структуры – П,С, Т.

2. Мартенситный класс – при увеличении содержания легирующих элементов до 10% кривые распада ещё больше смещаются вправо и при охлаждении на воздухе получается мартенситная структура, т.е. аустенит переохлаждается без распада до температур мартенситного превращения.

3. Аустенитный класс. При увеличении содержания легирующих элементов до 20% кривые распада аустенита смещаются ещё больше вправо, а температура мартенситного превращения становится отрицательной, и превращения аустенита не по какому из механизмов не происходят вообще. Сохраняется аустенитное состояние и данные стали называются «аустенитный класс».

III. По составу (количеству легирующих элементов):

1. Низколегированные стали (до 2,5%)

2. Среднелегированные (2,5..10%)

3. Высоколегированные (более 10%)

IV. По назначению:

1. Конструкционные стали:

   1. Строительные

   2. Машиностроительные

Эти стали как правило потребителя подвергают термической обработке, поэтому они подразделяются: цементуемые, улучшаемые. Близкие по составу конструкционным сталям, но не предназначенные для термической обработки объединяются в строительные стали (низколегированные).

2. Инструментальные стали: режущие стали, штамповые и стали для измерительных инструментов.

3. Стали с особыми свойствами: с магнитными, с другими.

39. Машиностроительные (конструкционные) стали.

Предназначены для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, которые подвергаются воздействию механических нагрузок. Детали машин характеризуются различными формами, размерами, условиями эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, могут работать в контакте с агрессивными средами. Конструкционным материалам предъявляются основные требования: эксплуатационные, технологические и экономические. Конструкционная сталь должна обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надёжную работу конструкции в условиях эксплуатации, т.е. необходимо обеспечить комплекс высоких механических свойств, а не одну какую-либо характеристику.

Легирование позволяет повысить уровень механических свойств за счёт упрочнения феррита и большей прокаливаемости. В легированных сталях наблюдается меньший рост аустенитного зерна, повышенная ударная вязкость. Более высокая закаливаемость позволяет применять более мягкие охладители при закалке.

Существуют следующие группы конструкционных сталей:

1. Строительные стали

2. Цементуемые стали

3. Улучшаемые стали

4. Высокопрочные стали

5. Рессорно-пружинные стали

6. Подшипниковые стали

7. Износостойкие стали

Цементуемые стали

Применяются низкоуглеродистые стали: 0,08..0,25%С. Содержание легирующих элементов небольшое – 2..3%. Основное назначение легирующих элементов: обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины, торможение роста аустенитного зерна при нагреве. Легирующие элементы – Cr, Mn – повышают устойчивость аустенита и увеличивают прокаливаемость[сердцевины] доэвтектоидных сталей; Mn, Si–присутствие их в поверхностном слоеприводит к образованию карбидов и уменьшению прокаливаемости поверхностного слоя; Mo–повышает прокаливаемость цементованного слоя; Ti–тормозит рост аустенитного зерна – применяется для особо ответственных деталей; Ni–для ответственных деталей, испытывающих ударные нагрузки.

В зависимости от ответственности изделия применяется несколько групп сталей для цементации:

1. Низкоуглеродистые качественные стали с не упрочняемой сердцевиной: Сталь 10, 15, 20. Аустенит в таких сталях независимо от условий охлаждения превращается в феррито-перлитную смесь. Это стали для самых неответственных деталей, для которых необходимо иметь не высокую твёрдость сердцевины.

2. Низкоуглеродистые низколегированные стали со слабо упрочняемой сердцевиной: 20ХГ, 20ХФ. Сердцевина этих сталей претерпевает бейнитное превращение (в структуре – верхний бейнит), и заметно упрочняется. Применяется для деталей, в которых необходима прокаливаемость как поверхности, так и сердцевины.

3. Высоколегированные низкоуглеродистые стали с сердцевиной, сильно упрочняемой при термической обработке. Их ещё называют высокопрочными цементуемыми сталями. К ним же относятся стали со сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов, но с повышенным содержанием углерода: 0,25..0,3%. Пример: 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, 20ХГР. В структуре сердцевины – мартенсит (иногда бейнит нижний), что приводит к интенсивному упрочнению.

4. Для деталей, испытывающих большие ударные (динамические) нагрузки, а так же работающие в условиях отрицательных температур. Применяются стали с небольшим количеством Ni. Пример: 12ХН2А,12Х2НЧА, 20ХН3А, 18Х2НЧВА.