• Легированными называют стали (сплавы на основе

• Легированными называют стали (сплавы на основе железа, содержащие не больше 2%С), в состав которых кроме углерода введены еще дополнительные добавки с целью направленного изменения свойств легированной стали. Такие добавки называются легирующими элементами. • основные легирующие элементы : Cr, Ni, Mo, V, Mn, Si, Al. • По влиянию растворимых легирующих элементов на аллотропию железа их делят на две группы: стабилизаторы и -стабилизаторы. 1

Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. -стабилизаторы. • -стабилизаторы расширяют -область, снижая А 3 и повышая А 4 • -стабилизаторы могут образовывать с железом два типа областей – открытую и расширенную. • К элементам, образующим открытую -область относятся Ni, Со, Mn, Ir, Os, Pt. • К элементам, образующим расширенную -область относятся. C, N, Cu, Zn, Au, Hg 2

Влияние легирующих элементов на полиморфизм Fe. -стабилизаторы. • -стабилизаторы сужают -область, снижая А 4 и повышая А 3 • -стабилизаторы могут образовывать с железом два типа областей – замкнутую и ограниченную. • К элементам, образующим замкнутую -область, относят Cr, Si, Mo, W, Ti, Al, Be, Nb, P, V. • К элементам, образующим ограниченную -область, относят B, Zr. 3

Отношение легирующих элементов к углероду По отношению к углероду легирующие элементы разделяются на две группы: карбидообразующие элементы, образующие с углеродом устойчивые карбиды. К ним относят Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ti; элементы, не образующие карбиды – Ni, Si, Co, Al, Cu, N. Эти элементы практически полностью растворяются в феррите и аустените. Такие элементы – графитизаторы. Ряд по возрастанию склонности к образованию карбидов – Fe, Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ti. Специальные карбиды являются очень твердыми, поэтому одной из причин легирования сталей является карбидное упрочнение (упрочнение в результате образования мелкодисперсных карбидов). 4

Влияние легирующих элементов на диффузионное перлитное превращение Все ЛЭ, за исключением кобальта, замедляют перлитное превращение. Причины: • Атомы большинства ЛЭ гораздо менее подвижны, чем атомы углерода; • Атомы ЛЭ препятствуют движению атомов углерода и замедляют диффузию углерода; • Атомы ЛЭ уменьшают скорость полиморфного превращения -фазы в -фазу. В результате перлитное превращение происходит медленнее, что отражается на смещении С-образных кривых превращения переохлажденного аустенита вправо. 5

С-образные кривые изотермического распада переохлажденного аустенита Время минимальной устойчивости аустенита в стали У 8 и в стали, легированной 4%Cr+0. 8%C • Влияние легирующих элементов на сдвиговое мартенситное превращение во многом связано с уменьшением критической скорости охлаждения и увеличением прокаливаемости, происходящими из-за сдвига С-образной кривой вправо 6

Виды классификаций сталей • по количеству легирующих элементов • по основному химическому элементу (хромистые, молибденовые, кремнистые, хром-никелевые…) • по структуре фазового равновесия (после охлаждения в печи) • классификация по Гийе (по структуре после охлаждения на воздухе) • по качеству • по назначению (конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими свойствами) 7

Классификация по количеству легирующих элементов • углеродистые (нелегированные); • низколегированные – суммарное содержание легирующих элементов до 2, 5%; • среднелегированные или легированные – суммарное содержание легирующих элементов от 2, 5 до 10%; • высоколегированные - суммарное содержание легирующих элементов более 10%; 8

Классификация сталей по качеству • стали обыкновенного качества (содержат не более 0, 040% фосфора и не более 0, 050 % серы); • качественные стали (не более 0, 035% фосфора и не более 0, 035 % серы); • высококачественные стали (не более 0, 025% фосфора и не более 0, 025 % серы); • особовысококачественные стали (не более 0, 025% фосфора и не более 0, 015 % серы). 9

• Конструкционной сталью называют сталь, применяемую для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающую определенными механическими, физическими и химическими свойствами, обеспечивающими работоспособность изделий из неё. • Конструкционные стали делят на строительные, машиностроительные и стали с особыми свойствами. 10

• Строительные стали –стали, применяемые для изготовления металлических конструкций и сооружений, а также для арматуры железобетона. В качестве строительных сталей используют • углеродистые горячекатаные или термоупрочненные стали обыкновенного качества. Эти стали дешевы, хорошо режутся, свариваются. Предназначены для изготовления сварных конструкций, а также для слабонагруженных деталей машин и приборов. К этой группе относят стали Ст0 -Ст6 в горячекатаном состоянии и стали Ст3 сп, Ст3 пс, Ст5 кп и другие в термоупрочненном. • низколегированные стали горячекатаные, термоупрочненные, и с карбонитридным упрочнением. • Термическое упрочнение в этих сталях достигается за счет ускоренного охлаждения из аустенитной области. В результате чего образуется более низкотемпературные продукты распада, чем в горячекатаной стали. 11

• Машиностроительные стали – к ним относят стали, применяемые для изготовления деталей машин, механизмов и отдельных видов изделий. • углеродистые качественные стали, применяемые для изготовления деталей и изделий неответственного назначения. для холодной штамповки предназначены для получения изделий методом холодной штамповки из листа. улучшаемые легированные стали используют для изготовления ответственных тяжелонагруженных деталей машин. стали для цементации и азотирования – то есть стали, поверхность которых упрочнена посредством химико-термической обработки Обычно эти стали применяют для деталей машин, работающих в условиях циклических нагрузок; подшипниковые стали – предназначены для изготовления подшипников различного типа и назначения. мартенситно-стареющие стали - подвергающиеся закалке и старению, в результате которых существенно возрастает прочность. Отличаются высокой хладостойкостью*, но дороги. Применяются в конструкциях и деталях машин, где заменить их не удается. пружинные и рессорные стали. высокопрочные стали используют для изделий, где важна с высокая прочность при минимизации массы. Это болты и крепежные изделия, тросы, высокоскоростные роторы, валы и т. д. стали для изготовления конструкций специального назначения : криогенные стали, износостойкие стали, немагнитные стали, стали повышенной обрабатываемостью резанием и рельсовые стали. • • * Хладостойкость – способность сохранять свойства, в первую очередь вязкость, 12 в условиях отрицательных климатических температур.

• Стали с особыми физическими свойствами делят на материалы с особыми магнитными свойствами, с особыми электрическими свойствами и с особыми тепловыми свойства. 13

Классификация легированных сталей по фазовому равновесию В основе разделения легированных сталей по классам 2 признака: 1. Структурные составляющие после отжига 2. Наличие или отсутствие γ↔α (полиморфного) превращения при охлаждении и нагреве Класс стали γ↔α С. С. после отжига Ферритный класс - Ф или Ф+КIII Аустенитный класс - А или А+КII Перлитный класс + Физб+П, П, П+КII Карбидный (ледебуритный) класс + Кэвт, А и продукты его распада (П, М, Т), Лпр(возможно) 14