HomeЛегированная сталь › Классификация легированных сталей

Классификация легированных сталей

Классификация легированных сталейЧрезвычайное разнообразие легированных сталей требует их подразделения на классы по тем или иным признакам.

 

Кроме известного разделения легированных сталей по их химическому составу и по способу выплавки (кислая и основная электросталь, основная и кислая мартеновская сталь), отметим классификации, основанные на следующих признаках:

 

1) по структуре (состоянию), получаемой при ускоренном охлаждении — на воздухе, т. е. после нормализации;

2) по структуре, получаемой при медленном охлаждении (в равновесном состоянии);

3) по назначению (применению).

Классификация по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе. Эта классификация основывается на увеличении закаливаемости сталей по мере повышения в них содержания легирующих элементов.

Представим теперь, что образцы (одного и того же размера) сталей А, Б и В, нагретые до состояния аустенита, охлаждаются до атмосферной температуры на воздухе.

Lg времени

 

Это значит, что в стали  будет образовываться сорбит или троостит закалки с пластинчатым строением цементита, подобно пластинчатому перлиту. Охлаждение стали Б с той же скоростью приведет к получению мартенсита, так как здесь кривая пересечет диаграмму изотермических превращений данной стали ниже линии М, т. е. в области мартенситного распада.

 

Наконец, у стали В переохлажденный аустенит имеет наибольшую устойчивость и при атмосферной температуре не распадается совершенно, а мартенситная точка М у этой стали лежит ниже нормальной температуры.

 

Другими словами, охлаждение на воздухе стали В приведет к получению устойчивого при атмосферной температуре аустенита. Таким образом, при одной и той же скорости охлаждения (на воздухе), по мере увеличения в составе стали легирующих элементов, могут быть получены различные структуры и состояния стали: при небольшом содержании легирующих элементов — перлитообразные структуры различной дисперсности (перлит, сорбит, троостит), при большем — мартенсит и, наконец, аустенит.

 

С повышением в составе стали углерода содержание необходимого легирующего элемента для получения того или иного состояния и структуры может быть меньше, так как углерод также несколько способствует повышению устойчивости переохлажденного аустенита.

 

На этих принципах и построена классификация стали по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе, предложенная французским ученым Гийе. По этой классификации сталь разделяют на три основных класса: аустенитный, мартенситный и перлитный. Для определения принадлежности стали к тому или иному классу ее в виде образцов толщиной 15-20 мм нагревают до состояния аустенита и затем охлаждают на воздухе.

 

Если испытуемая сталь приобретает структуру аустенита или мартенсита, ее соответственно относят к аустенитному или мар-тенситпому классу. К перлитному классу по этой классификации относят условно сталь, которая в результате охлаждения на воздухе испытывает любое диффузионное превращение аустенита, т. е. приобретает структуру перлита, сорбита или троостита-закалки.

 

Гийе привел также диаграммы,, которые приблизительно показывают, при каких составах, т. е. количестве углерода и легирующих элементов, можно получать

 

Здесь видно, что при наименьших добавках никеля и соответствующем содержании углерода сначала получаются стали перлитного класса, с дальнейшим повышением содержания никеля — стали мартенситного класса, а при наибольшем содержании никеля — аустенитного класса.

 

Так как всегда возможны и такие состояния, когда наряду с мартенситом наблюдается аустенит или троостит (его мы относим к классу перлита), то могут существовать и стали промежуточных классов мартенсито-трооститных или мартенсито-аустенитных, отмеченных также на диаграмме промежуточными полями.

 

Кроме трех указанных основных классов стали, характеризуемых по закаливаемости, т. е. структуре, получаемой при охлаждении на воздухе, Гийе установил еще четвертый так называемый карбидный класс для стали, легированной карбидообразующими элементами. Условным признаком его является уже не основная структура охлажденного образца, а присутствие значительного количества легированных карбидов, которые могут образоваться лишь при наличии в стали большого количества карбидообразующих элементов и углерода.

Наконец, в легированной стали может содержаться значительное количество элементов, замыкающих область 7-твердых растворов (группа хрома, § 129). При пониженном содержании в стали углерода (углерод расширяет область 7) может оказаться, что в стали будут отсутствовать аллотропические превращения, и сталь при любых температурах до расплавления будет находиться в состоянии а, т. е. представлять легированный феррит. Такие стали составляют класс, называемый ферритным.

Итак, легированную сталь по структуре и состоянию, получаемому при охлаждении на воздухе, делят на пять классов: перлитный, мартенсит-ный, аустенитный, ферритный, карбидный.

 

Классификация легированных сталей по структуре, получаемой после медленного охлаждения (в равновесном состоянии). Этой классификацией предусматривается разделение на классы: доэвтектоидный, заэвтек-тоидный, ледебуритный и ферритный.

 

Эта классификация подобна классификации нелегированной стали, которую, как известно, тоже разделяют на доэвтектоидную и заэвтектоидную в связи с содержанием углерода и структурой, получаемой в равновесном состоянии, соответственно диаграмме Fe-Fe3C.

 

Границей, определяющей принадлежность стали к тому и другому классу, является содержание углерода в эвтектоиде (0,83%). При легировании стали, как известно, это количество углерода обычно снижается и, следовательно, граница между доэвтектоидным и заэв-тектоидным классами будет изменяться соответственно действию каждого добавляемого элемента.

 

 показывают границу между доэвтектоидными и заэвтектоидными сталями при добавках хрома (а) или вольфрама (б). По мере увеличения процента Сг или W эта граница непрерывно снижается, так что содержание углерода в эвтектоиде может доходить до 0,2% и ниже.

 

Здесь же показана и другая линия , ограничивающая область заэвтектоидных сталей и представляющая смещение предельной точки насыщения аустенита (Е; см. фиг. 88) по мере увеличения количества W или Сг.

Как известно, в простых сталях за этой точкой получаются уже белые чугуны, содержащие в структуре ледебурит.

 

В легированных сталях при составах, находящихся за линией , в структуре тоже появляется ледебурит (легированный), почему класс таких сталей и называют ледебуритным.

По структуре их следовало бы рассматривать как белые чугуны. Но так как в них обычно бывает низкое, необычное для чугуна, содержание углерода (меньше 1,7%) и по свойствам они не («ответствуют хрупкому белому чугуну,то их условно называют сталями ледебуритного класса.

 

Поскольку в ледебурите содержится значительное количество карбида, класс ледебуритных сталей, по другой рассмотренной выше классификации (Гийе) должен соответствовать карбидному классу. Четвертый -ф е р р и т н ы й- класс классификации по структуре в равновесном состоянии совершенно совпадает с таким же классом по классификации Гийе; область его также располагается в левом верхнем углу диаграммы, т. е. отвечает минимальному содержанию углерода при высоком количестве легирующего элемента, расширяющего область а-железа (феррита).

 

В таких сплавах, независимо от скорости охлаждения, получается зернистая структура легированного феррита, не имеющего превращений в твердом состоянии.

Классификация по назначению. Согласно этой классификации, основанной на применении стали в практике, различается:

 

1) конструкционная сталь (машииоподелочная и строительная), применяемая для изготовления деталей машин и механизмов, а также для различных металлических конструкций;

2) инструментальная сталь, применяемая для изготовления высококачественного режущего, ударно-штампового и мерительного инструментов;

3) сталь с особыми физическими и химическими свойствами ив связи с этим имеющая особое специальное назначение в каждом отдельном случае.

 

Сопоставляя эту классификацию с классификацией стали по Гийе, можно также отметите некоторую связь между ними. Конструкционная сталь, в подавляющем большинстве случаев, относится к перлитному классу; сталь с особыми свойствами — к аустенитному или ферритиому классу; инструментальная — чаще к карбидному классу и т. п.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.