14. 3.Структурные классы и маркировка легированных сталей

Учитывая структуру, получаемую после охлаждения на спокойном воздухе образцов небольшой толщины, можно выделить три основных класса сталей: 1) перлитный; 2) мартенситный; 3) аустенитный.

Эта классификация была предложена французским ученым Гинье и поэтому иногда называется классификация по Гинье; классификация по структуре в равновесном состоянии предложена Обергоффером и иногда называется классификация по Обергофферу.

Стали перлитного класса характеризуются относительно малым, мартенситного – более значительным и, наконец, аустенитного – высоким содержанием легирующих элементов.

Постараемся связать получение трех классов стали с кинетикой распада аустенита. Получение трех классов стали обусловлено тем, что по мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения понижается, что и отражено па диаграммах изотермического распада аустенита (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Диаграмма изотермического распада аустенита для сталей трех классов (схема): а – перлитный (П); б – мартенситный (М); в – аустенитный (А)

Для легированных сталей перлитного класса (как и для углеродистых) кривая скорости охлаждения на воздухе будет пересекать область перлитного распада и будут получаться структуры – перлит, сорбит или троостит.

У сталей мартенситного класса область перлитного распада уже значительно сдвинута вправо. Поэтому охлаждение на воздухе не приводит к превращению в перлитной области – аустенит здесь переохлаждается без распада до температур мартенситного превращения, где и происходит образование мартенсита.

Дальнейшее увеличение содержания углерода и легирующего элемента не только сдвигает вправо область перлитного распада, но и снижает мартенситную точку, переводя ее в область отрицательных температур. В этом случае сталь, охлажденная на воздухе до комнатной температуры, сохранит аустенитное состояние.

Отмечаем, что рассмотренная классификация условна и относится к случаю охлаждения на воздухе образцов относительно небольших размеров. Меняя условия охлаждения, можно получать и разные структуры. Так, при закалке перлитной стали может быть получена мартенситная структура, а при медленном охлаждении сталь мартенситного класса испытывает превращение в перлитной области. Охлаждение аустенитной стали ниже нуля может вызвать в ней мартенситное превращение.

В зависимости от состава легированные стали классифицируются как никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и тому подобные стали. Классификационный признак – наличие в стали тех или иных легирующих элементов.

Классификация по назначению

В зависимости от назначения стали можно объединить в следующие группы: конструкционные, инструментальные и специального назначения.

Конструкционная сталь идет на изготовление деталей машин и приборов. Конструкционная сталь, как правило, у потребителя подвергается термической обработке. Поэтому конструкционные стали подразделяют на цементуемые (подвергаемые цементации) и улучшаемые (подвергаемые закалке и отпуску, практически не обязательно высокому).

Близкие по составу к конструкционным сталям, но не предназначаемые для термической обработки у потребителя, объединяются в группу так называемых строительных сталей (они в основном применяются в строительстве). Часто их называют низколегированными.

Инструментальная сталь идет на изготовление режущего, измерительного, штампового и прочего инструмента. Инструментальные стали условно подразделяют на следующие четыре категории: углеродистые, легированные, штамповые и быстрорежущие.

Стали и сплавы с особыми свойствами. К ним относятся стали, обладающие каким-нибудь резко выраженным свойством: нержавеющие, жаропрочные и теплоустойчивые, износоустойчивые, с особенностями теплового расширения, с особыми магнитными и электрическими свойствами и т.д.

В ряде случаев эти стали содержат такое большое количество легирующих элементов, что их нужно причислять не к сплавам железа, т.е. не к сталям, а к сложным многокомпонентным сплавам. Однако четкой границы между такими сплавами и сталями нет, и поэтому их придется рассматривать вместе со сталями. Более того, некоторые из таких сплавов могут вовсе не содержать железа, хотя по свойствам и назначению они близки к сплавам, в которых основной элемент – железо.