Основные теоретические представления

Легированной называется сталь, содержащая специально вве­денные элементы для получения требуемых свойств или имеющая повы­шенное содержание постоянных, технологически неизбежных примесей.

Наиболее распространенными легирующими элементами явля­ются хром, марганец, никель, кремний, вольфрам, ванадий, молибден, титан и другие. Поскольку при выплавке в сталь обычно вводятся крем­ний и марганец для раскисления и связывания серы, то легированной является сталь при их содержании соответственно >0,9 и 0,8%.

Легирующие элементы, растворяясь в железе, изменяют поло­жение критических точек, расширяя или сужая область феррита и аустенита, поэтому пользоваться диаграммой состояния железо-цементит при анализе структур легированных сталей в ряде случаев совершенно недо­пустимо.

По отношению к углероду легирующие элементы делятся на две группы: некарбидообразующие - никель, кремний, алюминий, медь, ко­бальт; карбидообразующие - титан, ванадий, вольфрам, молибден, хром, марганец и другие (элементы перечислены в порядке уменьшения устой­чивости их карбидов к растворению в аустените при нагреве).

Некарбидообразующие элементы растворяются в феррите и ау­стените, тогда как карбидообразующие взаимодействуют с углеродом, и в зависимости от их количества и концентрации способны растворяться в феррите, аустените, цементите или образовывать специальные карбиды.

Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: С - кремний, Г - марганец, X - хром, Н - никель, М - молибден, В - вольф­рам, Ф - ванадий, Т - титан, Ю - алюминий, К - кобальт, Д - медь, Р - бор, Ц - цирконий, Б - ниобий, П - фосфор, А - азот, Ч - редкоземельные ме­таллы.

Каждая марка стали, составляется из сочетания букв и цифр. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях про­цента, а количество легирующих элементов указывается в процентах цифрами, стоящими после соответствующей буквы. Если легирующего элемента около 1% или менее, то цифра после буквы не ставится. На­пример, сталь 18ХГТ содержит 0,17-0,23%С; 1,00-1,30%Сг; 0,80-1,10%Мп; 0,06-0,12%Ti.

В сталях инструментальных и с особыми свойствами такая мар­кировка содержания углерода часто не выдерживается. Так, в инстру­ментальных сталях количество углерода обычно обозначается только одной цифрой в десятых долях процента, например, 5ХНМ, 7X3, 6ХС и другие. Кроме того, в инструментальных сталях, имеющих углерода 1% и более, цифры, обозначающие его содержание, полностью опускают. На­пример, сталь Х12М содержит 1,45-1,70%С; 11,0-12,5%Сг; 0,40-0,60%Мо.

Буква А, стоящая в конце марки, указывает, что сталь высокока­чественная и имеет пониженное содержание серы и фосфора. Например, сталь для азотирования 35ХМЮА содержит серы и фосфора менее 0,025%, тогда как в цементуемой качественной стали 18ХГТ серы и фос­фора менее 0,035%.

Некоторые марки сталей выделены в особые группы и обозна­чаются буквами, стоящими в начале марки: быстрорежущие - Р, шарико­подшипниковые - Ш, для постоянных магнитов - Е, электротехни­ческие –Э и другие. Например, Р18, Р9Ф5, ШХ15, ЕХЗ, Э42 и т.д.

Легированные стали могут быть классифицированы по следую­щим признакам: составу, назначению, микроструктуре в равновесном состоянии и после охлаждения на воздухе.