И маркировка легированных сталей

Современная техника предъявляет разнообразные требования к материалам. Одни изделия должны, например, обладать высокой прочностью как при низких, так и высоких температурах, другие - устойчивостью против коррозии, третьи - высокой теплостостойкостью (красностойкостью) и т. д. Большое число такого рода задач решают на основе применения легированных сталей.

Легированными называют стали, содержащие в своем составе кроме железа и углерода специально введённые элементы в таком количестве, которое способно изменить их строение, а, следовательно, и свойства. Наиболее распространёнными легирующими элементами являются: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Co, Al, B, N, Nb и др.

По характеру влияния на критические температуры полиморфного превращения железа легирующие элементы можно разбить на две группы. К первой группе относят элементы, расширяющие область существования g-твёрдого раствора (рис. 2.17, а). Некоторые из них (например, Ni, Mn и др.) могут вообще снизить температуру превращения g ® a ниже комнатной температуры, если взять их в достаточном количестве (точка n). В этом случае сплавы даже при медленном охлаждении могут иметь структуру аустенита при комнатной температуре. Элементы другой группы (Cr, Si и др.) ограничивают область существования g-твёрдого раствора (рис. 2.17, б). При содержании таких элементов в количестве, превышающем точку m, сплавы теряют способность к переходу в аустенитное состояние и при всех температурах (вплоть до температуры плавления) имеют строение a-твёрдого раствора.

По отношению к углероду легирующие элементы также подразделяют на две группы: 1) элементы, которые не образуют карбидов в сталях (Ni, Cu, Al, Co и др.) и элементы, образующие карбиды (Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf и др.). Элементы первой группы целиком растворяются в a- или g-твёрдых растворах, а элементы, образующие карбиды, частично растворяются в твердом растворе и частично идут на образование карбидов.

Степень насыщенности твёрдых растворов легирующими элементами одной и той же марки стали зависит также от условий термической обработки. Медленное охлаждение благоприятствует выпадению карбидов и, следовательно, после отжига твёрдые растворы обеднены легирующими элементами. Повышенная температура нагрева, быстрое охлаждение, наоборот, способствуют сохранению высоколегированных твёрдых растворов, соответственно количество карбидов после закалки становится меньше, чем в отожжённом состоянии.

Большинство легирующих элементов (кроме Со, S, Te и двояковлияющих сильных карбидо- и нитридообразующих Al, V, Ti, Zr, Nb, Ta) уменьшают критическую скорость закалки (V _кр), и поэтому легированные стали принимают закалку (т. е. приобретают структуру мартенсита) при меньших скоростях охлаждения, чем углеродистые (например, при охлаждении в масле или даже на воздухе) (рис. 2.18).

Рис. 2.17. Влияние легирующих элементов на критические точки железа (схема)

Рис. 2.18. Диаграмма изотермического распада аустенита углеродистых и легированных сталей (схема)

Практически все легирующие элементы (кроме Al, Co) снижают также температуру начала мартенситного превращения стали (М_н).