Распределение легирующих элементов в сталях.
1. Легированный феррит – твердый раствор легирующего элемента и углерода в Feα. Формула: Feα (С, л.э.).
2. Легированный аустенит – твердый раствор легирующего элемента и углерода в Feγ; Формула: Feγ (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; МеnCm; (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 (МеnMem).
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 назначениюстали 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.