Распределение легирующих элементов в сталях.

1. Легированный феррит – твердый раствор легирующего элемента и углерода в Fe_α. Формула: Fe_α (С, л.э.).

2. Легированный аустенит – твердый раствор легирующего элемента и углерода в Fe_γ; Формула: Fe_γ (С, л.э.).

3. Легированный цементит – химическое соединение железа, легирующего элемента и углерода. Формула (Fe, л.э.)₃ С.

4. Специальные карбиды – соединения легирующих элементов с углеродом. Формула: МеС; Ме_nC_m; (Ме-Ме)С.

Карбиды могут образовывать не все легирующие элементы.

Не образуют карбиды: Co, Ni, Cu, Al, Zn.

Образуют карбиды: Cr, V, Ti, Mn, Mo, Nb, Zr, W.

5. Соединения с неметаллами – оксиды Ме-О; нитриды Ме-N.

6. Интерметаллидные соединения -соединения легирующих элементов друг с другом (Ме_nMe_m).

 

Классификация легированных сталей

1. По содержанию легирующих элементов стали подразделяются на:

- низколегированные (∑лег.эл.~1 ÷ 3%),

- среднелегированные (∑лег.эл.~ 3 ÷ 8%),

- высоколегированные (∑лег.эл. ≥ 10%).

2. По назначению стали подразделяются на:

- конструкционные легированные стали,

- инструментальные легированные стали,

- стали с особыми свойствами.

 

Обозначение легированных сталей

Стандартное обозначение марок сталей в России.

В России принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определенное сочетание букв и цифр.

А

цифра число

буква

цифра число

буква

цифра число

↓

↓

↓

↓

↓

↓

содер-жание С*)

легирующий элемент 1

**)

легирующий элемент 2

***)

*) в конструкционных сталях содержание углерода указывается в сотых долях процента;

в инструментальных сталях содержание углерода указывается

в десятых долях процента;

если число отсутствует, то содержание углерода около 1,0%.

**) содержание легирующего элемента в целых долях процента;

если нет цифры после обозначения легирующего элемента, то содержание легирующего элемента составляет 1÷1,5%.

***) буква А в конце марки стали обозначает то, что сталь высококачественная (ограниченное, пониженное содержание S и P – 0,003÷0,005%).

Обозначение легирующих элементов в марках сталях в России:

 

Никель – Н, Марганец – Г, Хром – Х, Молибден – М, Кремний – С, Титан – Т, Вольфрам – В, Ванадий – Ф, Алюминий – Ю, Цирконий – Ц.

Конструкционные легированные стали.

Конструкционные стали должны обладать высокой конструкционной прочностью и обеспечивать длительную и надежную работу в условиях эксплуатации. Поэтому особенность требований к конструкционнымматериалам состоит в необходимости обеспечения комплекса механическихи эксплуатационных свойств, а не одной какой-либо характеристики.

Материалы для изготовления деталей машин и механизмов должны наряду с высокой прочностью и пластичностью хорошо сопротивляться ударным нагрузкам и обладать запасом вязкости. При воздействии знакопеременных нагрузок материалы должны обладать высоким сопротивлением усталости. В условии работы при трении материалы должны хорошо сопротивляться износу.

Помимо надежности конструкционные материалы должны также иметь высокие технологические свойства.

Перечисленными свойствами в достаточной мере обладают легированные стали. Основными преимуществами легированных сталей перед углеродистыми являются более высокая прочность и повышенная ударная вязкость за счет введения легирующих элементов.

Легированные конструкционные стали используются в различных рабочих условиях и обладают очень широким диапазоном свойств. Поэтому их принято подразделять еще на несколько подгрупп.

 

Инструментальные легированные стали.

Режущий инструмент работает в условиях длительного контакта и трения с обрабатываемым материалом. Поэтому стали для инструмента должны обладать высокой твердостью и изностойкостью.

Содержание углерода в легированных инструментальных сталях такое же высокое, как и в углеродистых инструментальных: более 1%. Все инструментальные стали обязательно подвергаются термической обработке для повышения твердости.

В свою очередь легированные инструментальные стали подразделяются еще на несколько групп

Стали с особыми свойствами.

К этой группе легированных сталей относятся коррозионностойкие (нержавеющие) стали; жаропрочные и жаростойкие стали.

Требования, предъявляемые к каждой группе зависят от условий их работы и соответствуют эксплуатационным свойствам, которые были рассмотрены ранее: жаростойкость, жаропрочность, устойчивость против воздействия агрессивных сред.