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).

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 сплаве с, рис. 5.1, б), то сталь при всех температурах нагрева может иметь лишь решетку ОЦК, и ее относят к ферритному 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 сплаве с (рис. 5.1, б).

В перлитных сталях после 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 класса содержат 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 стали характеризуются высокими содержанием легирующих элементов, которые на диаграмме состояния «железо – легирующий элемент» расширяют γ -область, то есть повышают точку А₁ (линия PSK) и понижают точку А₃. При охлаждении на воздухе от температуры от 900 °С переход γ -Fe в α -Fe у 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.).

а – перлитных б – мартенситных в – аустенитных

Рис. 5.2. Диаграмма изотермического распада аустенита различных сталей.

По составу легированные стали делятся на:

· низколегированные (3÷ 4% легирующих элементов);

· среднелегированные (до 10%);

· высоколегированные (более 10÷ 15%).

По виду термической и химико-термической обработки различают стали:

· улучшаемые;

· нормализуемые;

· цементуемые;

· азотируемые;

· мартенситно-стареющие и т.д.

По назначению и практическому использованию легированные 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.