Лекції 12 Леговані сталі 1 Загальні визначення

Лекції № 12 Леговані сталі 1. Загальні визначення 2. Классифікація легуючих елементів. 3. Призначення легування сталей. 4. Класифікація легованих сталей.

1. Загальні визначення Леговані сталі – це сплави на основі заліза, до хімічного складу яких спеціально введені легуючі елементи, що забезпечують за певних способів виробництва та обробки потрібну структуру і властивості. Легуючими елементами називають хімічні елементи, спеціально введені в сталь для отримання потрібних будови, структури, фізико– хімічних і механічних властивостей. Основними легуючими елементами в сталях є: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, W, Co, Cu, Ti, V, Zr, Nb, Al, B

Деякі легуючі елементи, такі як V, Nb, Ti, Zr, B, можуть мати суттєвий вплив на структуру і властивості при вмісті 0, 01%, і, навіть, 0, 001%. Такі сталі мають назву мікро легованих, а елементи, які вводять у малих кількостях мають назву мікро легуючих елементів. В деяких сталях легуючими елементами можуть бути P, S, N, Se, Te, Pb, Ce, La та ін. Ці елементи, а також H 2 O, Sn, Sb, As, Bi можуть бути також домішками в сталі.

2. Классифікація легуючих елементів. Легуючі елементи метали умовно розділяють на наступні групи: 1. Метали групи залізо: Co, Ni, Mn. 2. Тугоплавкі метали: метали, які мають температуру плавлення вище 15390 С. Наибільш часто використовують W, Mo, Nb, Cr, V. 3. Легкі метали: Ti, Al. 4. РЗМ (рідко земельні метали) : La, Nd, Ce, Y, Sc. Часто використовують у вигляді лігатури, яка має назву мішметал. Він містить: 40 – 45% Ce, 45 – 50% інших РЗМ.

Легуючі елементи в сплавах Fe – C класифікують за ступенем спорідненості до вуглецю у порівнянні із спорідненістю до заліза. За цією ознакою їх розділяють на: 1) елементи, які утворюють карбіди, до яких відносять: Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe. 2) елементи, які не утворюють карбіди, до яких відносять: Cu, Ni, Co, Si, Al.

Легуюючі елементи змінюють температуру поліморфного перетворення заліза, тобто критичні точки А 3 и А 4. При цьому вони можуть підвищувати стійкість γ-заліза (а) або α -заліза (б), тому розділяють: 1) γ-стабілізатори : Si, Cr, Al, Mo, V, W, Ti, P, B, Zr 2) α -стабілізатори : Ni, Mn, C, N, Cu а б

Крім того, легуючі елементи впливають на: 1. Температуру перлітного перетворення. 2. Зростання зерна аустеніту при нагріванні під час термічної обробки. 3. Стійкість аустеніту проти розпаду під час охолодження при термічній обробці. 4. Температуру мартенситного перетворення (а) та кількість залишкового аустеніту (б).

Вплив легуючих елементів на твердість (а) та в’язкість (б) фериту

3. Призначення легування сталей. Основна мета легування сталей: • Підвищення міцності • Підвищення прогартовуваності • Підвищення теплостійкості Додатково у деяких групах легуючі елементи додають для, наприклад: - підвищення пружності (пружино-ресорні сталі) - отримання рівномірного зерна (сталі для штампування) - незначного підвищення корозійної стійкості (будівельні сталі)

4. Класифікація легованих сталей • За призначенням – конструкційні (для деталей машин та елементів конструкцій) – інструментальні (для інструментів) – спеціальні (із спеціальними властивостями) • За хімічним складом • За вмістом вуглецю: низьковуглецеві (< 0, 3 % С ) середньовуглецеві ( 0, 3 < % С < 0, 6 ) високовуглецеві ( > 0, 6 % С ) • За вмістом легуючих елементів: низьколеговані (< 5 % легуючих елементів ) середньолеговані (5. . . 10 % легуючих елементів ) високолеговані (> 10 % легуючих елементів)

• За мікроструктурою у відпаленому стані – доевтектоїдні або ферито-перлітні (Ф+П) – евтектоїдні або перлітні (П) – заевтектоїдні або перліто-цементитні (П+ЦІІ) Ф П П П ЦІІ

• За мікроструктурою у нормалізованому стані шість класів: феритний, перлітний, мартенситний, аустенітний, ледебуритний, бейнітний Т, 0 С 1, 0 Т, 0 С П γ α γ Ф α Мп 0, 6 0, 2 легуючий елемент, % ваг. Л τ, годин Т, 0 С Мп Мп Т, 0 С М τ, годин Б 00 С А Мп τ, годин С, % ваг.

• За якістю (визначає вміст сірки і фосфору) – якісні (до 0, 04% S й 0, 035% P), конструкційні : сталь 40 ХН інструментальні : ХСВГ – високоякісні (до 0, 025% S й 0, 025% P). конструкційні : сталь 40 ХН 2 А інструментальні : сталь 8 ХСА - особливо високоякісні (до 0, 015% S й 0, 015% P). сталь 30 ХГ-Ш сталь 30 ХГ-ВДШ

Схеми деяких видів переплавів Електрошлаковий переплав Вакуумнодуговий переплав Електроннопроменевий переплав

Принципова схема установки для позапічної обробки сталі (модельний реактор)