Глава XV. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

1. Классификация легированных сталей

Легированные стали могут быть классифицированы по четырем признакам: по равновесной структуре по структуре после охлаждения на воздухе, по составу и по назначению.

Классификация по равновесной структуре

1. Доэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточный феррит.

2. Эвтектоидные стали, имеющие перлитную структуру.

3. Заэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточные (вторичные) карбиды.

4. Ледебуритные стали, имеющие в структуре первичные карбиды, выделившиеся из жидкой стали. В литом виде избыточные карбиды совместно с аустенитом образуют эвтектику — ледебурит, который при ковке или прокатке разбивается на обособленные карбиды и аустенит.

Рис. 285. Влияние легирующих элементов на положение точек и Е

В соответствии с диаграммой доэвтектоидные углеродистые стали содержат менее углерода, эвтектоидные около заэвтектоидные и ледебуритные более

Большинство легирующих элементов сдвигает точку и Е (на диаграмме состояния в сторону меньшего содержания углерода, поэтому граница между доэвтектоидными и заэвтектоидными сталями, заэвтектоидными и ледебуритными — в легированных сталях лежит при меньшем содержании углерода, чем в углеродистых. Так, при сталь с 0,6 % С является заэвтектоидной, а с — ледебуритной. Влияние различных элементов на положение точек и Е показано на рис. 285.

Как было отмечено, при большой концентрации элемента, сужающего у-область, превращение у а отсутствует (ферритные сплавы). Следовательно, класс феррит-ных сталей получается при высоком содержании элемента, сужающего у-область и малом содержании углерода, расширяющего у-область.

Также может быть получен класс аустенитных сталей. При достаточно высоком содержании элементов, расширяющих у-область, получаются стали, в которых сохраняется аустенит при охлаждении до комнатной температуры.

Следовательно, кроме доэвтектоидного, эвтектоидного, заэвтектоидного и ледебуритного классов, могут еще быть легированные стали ферритного и аустенитного классов.

Классификация по структуре после охлаждения на воздухе

Учитывая структуру, получаемую после охлаждения на спокойном воздухе образцов небольшой толщины, можно выделить три основных класса сталей 1) перлитный; 2) мартенситный; 3) аустенитный.

Стали перлитного класса характеризуются относительно малым содержанием легирующих элементов, мартенситного — более значительным и, наконец, аустенитного — высоким содержанием легирующих элементов.

Постараемся связать получение трех классов стали с кинетикой распада аустенита.

Рис. 286. Диаграмма изотермического распада аустенита для сталей перлитного (а), мартенситного (б) и аустенитного (в) классов

Получение трех классов стали обусловлено тем, что по мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения понижается, что и отражено на диаграммах изотермического распада аустенита (рис. 286).

Для легированных сталей перлитного класса (как и для углеродистых) кривая скорости охлаждения на воздухе будет пересекать область перлитного распада и будут получаться структуры — перлит, сорбит, тростит.

У сталей мартенситного класса область перлитного распада уже значительно сдвинута вправо. Поэтому охлаждение на воздухе не приводит к превращению в перлитной области — аустенит здесь переохлаждается без распада до температур мартенситного превращения, где и происходит образование мартенсита.

Дальнейшее увеличение содержания углерода и легирующего элемента не только сдвигает вправо область перлитного распада, но и снижает мартенситную точку, переводя ее в область отрицательных температур. В этом случае сталь, охлажденная на воздухе до комнатной температуры, сохранит аустенитное состояние.

Отмечаем, что рассмотренная классификация условна и относится к случаю охлаждения на воздухе образцов относительно небольших размеров. Меняя условия охлаждения, можно получать и разные структуры. Так, при закалке перлитной стали может быть получена мартенситная структура, а при медленном охлаждении сталь мартенситного класса испытывает превращение в перлитной области. Охлаждение аустенитной стали ниже нуля может вызвать в ней мартенситное превращение.

Классификация по составу

В зависимости от состава легированные стали классифицируются как никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и тому подобные стали. Классификационный признак — наличие в стали тех или иных легирующих элементов.

Классификация по назначению

В зависимости от назначения стали можно объединить в следующие группы.

Конструкционная сталь, идущая на изготовление деталей машин. Конструкционная сталь, как правило, у потребителя подвергается термической обработке. Поэтому конструкционные стали подразделяют на цементуемые (подвергаемые цементации) и улучшаемые (подвергаемые закалке и отпуску, практически не обязательно высокому).

Близкие по составу к конструкционным сталям, но не предназначенные для термической обработки у потребителя, объединяются в группу так называемых строительных сталей (они в основном применяются в строительстве). Часто их называют низколегированными.

Инструментальная сталь, идущая на изготовление режущего, измерительного, штампового и прочего инструмента. Инструментальные стали условно подразделяют на следующие четыре кате горни: углеродистые, легированные, штамповые и быстрорежущие.

Стали и сплавы с особыми свойствами. К ним относятся стали, обладающие каким-нибудь резко выраженным свойством: нержавеющие, жаропрочные и теплоустойчивые, износоустойчивые, с особенностями теплового расширения, с особыми магнитными и электрическими свойствами и т. д.

В ряде случаев эти стали содержат такое большое количество легирующих элементов, что их нужно причислять не к сплавам железа, т. е. не к сталям, а к сложным многокомпонентным сплавам. Однако четкой границы между такими сплавами и сталями нет, и поэтому их придется рассматривать вместе со сталями. Более того, некоторые из таких сплавов могут вовсе не содержать железа, хотя по свойствам и назначению они близки к сплавам, в которых основной элемент — железо.