Классификация сталей. Легированные машиностроительные стали.

Легированные стали. Легированной называется сталь, в которой наряду с обычными примесями имеются легирующие элементы, резко улучшающие ее свойства. Легирующие элементы и их влияние на свойства стали. Хром – карбидообразующий элемент. Повышает прокаливаемость. Способствует получению твердых и износостойких рабочих поверхностей. При содержании более 12 % придает высокие антикоррозионные и жаростойкие качества. Недостаток – повышает склонность стали к отпускной хрупкости. Никель – увеличивает прокаливаемость, в особенности в сочетании с хромом. Способствует повышению прочности и коррозионной стойкости при высоких температурах. В результате закалки обеспечивает получение мелкозернистой структуры, отличающейся повышенной прочностью, высокой пластичностью и вязкостью. Вольфрам – эффективный карбидообразующий элемент. Главнейшее положительное качество – обеспечение после закалки и отпуска высокой твердости (HRC 64 – 66). Вольфрам препятствует росту зерна при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Благодаря высокой твердости широко применяется в инструментальных сталях и сплавах. Ванадий – эффективный карбидообразующий элемент. В малых количествах способствует получению мелкозернистой структуры и повышению вязкости стали. Способствует сохранению твердости при отпуске. Один из немногих элементов улучшающих свариваемость. Кремний – при содержании 1 – 1,5 % увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. Кремний увеличивает упругость, кислотостойкость, окалиностойкость. Марганец – при содержании свыше 1 % увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности. Кобальт – повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару. Молибден – эффективный карбидообразующий элемент. Повышает прокаливаемость. Снижает склонность к отпускной хрупкости. Обеспечивает получение равномерной мелкозернистой структуры, сообщает стали высокую прочность, пластичность и вязкость. Титан – эффективный карбидообразующий элемент. Способствует получению мелкозернистой структуры, в особенности в сочетании с хромом и марганцем. В результате закалки обеспечивает высокую твердость рабочих поверхностей деталей. Повышает коррозионную стойкость. Ниобий – улучшает кислотостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях. Алюминий – повышает жаростойкость и окалиностойкость. Измельчает зерно. Повышает ударную вязкость.  Медь – увеличивает антикоррозионные свойства
Редкоземельные элементы. Церий – повышает прочность и особенно пластичность. Цирконий – оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью. Лантан, цезий, неодим уменьшают пористость, улучшают качество поверхности, способствуют уменьшению содержания серы в стали, измельчают зерно. Классификация легированных сталей. В основу классификации легированных сталей заложены четыре признака: равновесная структура (после отжига), структура после охлаждения на воздухе (после нормализации), состав и назначение сталей. По типу равновесной структуры стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидны, заэвтектоидные и ледебуритные. Эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, а доэвтектоидные и заэвтектоидные наряду с перлитом содержат соответственно избыточный феррит и или вторичные карбиды (М3С, где М – металл). В структуре ледебуритных сталей присутствует эвтектика (ледебурит). По структуре они могут быть отнесены к белым чугунам, но их причисляют к сталям с учетом меньшего, чем у чугунов, содержания углерода (меньше 2 % С) и возможности подвергать пластической деформации. Классификация по структуре после нормализации предполагает разделение сталей на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный. Такое подразделение обусловлено тем, что с увеличением содержания легирующих элементов в стали возрастает устойчивость аустенита в перлитной области; одновременно снижается температурная область мартенситного превращения. Все это приводит к изменению получаемых при нормализации структур от перлита в относительно малолегированных сталях до мартенсита (в легированных) и аустенита (в высоколегированных). Классификация по химическому составу. - в зависимости от вводимых элементов (хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т.п.). - по общему количеству легирующих элементов. · низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов) · легированные (от 2,5 до 10 %) · высоколегированные (более 10 %) - по качеству. Качество стали – это комплекс свойств, обеспечиваемых металлургическим процессом, таких, как однородность химического состава, строения и свойств стали, ее технологичность. · качественные (до 0,04 % S и до 0,035 % Р) · высококачественные (до 0,025 % S и до 0,025 % Р) · особовысококачественные (до 0,015 % S и до 0,026 % Р). - по назначению. · конструкционные · инструментальные · с особыми свойствами Маркировка легированных сталей. Обозначение марки включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный состав стали. В начале марки приводятся цифры, указывающие содержание углерода: для конструкционных сталей две цифры впереди марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, для инструментальных сталей одна цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1 % и выше. Буквы справа от цифры обозначают легирующие элементы: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П. – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные элементы, Ю – алюминий. Следующие после буквы цифры указывают примерное содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента (при содержании 1 – 1,5 % и менее цифра отсутствует). Высококачественные стали обозначаются буквой А, а особовысококачественные – буквой Ш, помещенными в конце марки. Если буква А расположена в середине марки (14Г2АФ), то это свидетельствует о том, что сталь легирована азотом. Некоторые группы сталей специального назначения содержат дополнительные обозначения. При обозначении автоматных сталей с повышенной обрабатываемостью резанием буква А ставится в начале марки. Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв АС (АС35Г2, где цифра 35 обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента). Маркировка шарикоподшипниковой стали начинается с буквы Ш (ШХ15, где 15 – среднее содержание углерода в десятых долях процента). В начале обозначения марки быстрорежущих сталей стоит буква Р, за которой следует цифра, отражающая концентрацию вольфрама (Р18, Р6М5К8Ф2). Маркировка электротехнических сталей, выплавляемых на заводе «Электросталь» начинается с буквы Э. Опытные стали первоначально обозначают буквами ЭИ (электросталь исследовательская) или ЭП (электросталь пробная) с порядковым номером разработки, например ЭИ962 (11Х11Н2В2МФ), ЭП33 (10Х11Н23Т3МР).