9.1.2 Влияние легирующих элементов на устойчивость переохлажденного аустенита

Все легирующие элементы, кроме кобальта увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита, при этом на диаграммах распада аустенита линии начала и окончания превращений смещаются вправо (рис 9.2).

А₁ А₁

А А

М_н М_н

0 АМ 0 АМ

а б

Рисунок 9.2 – Схемы диаграмм изотермического распада аустенита для углеродистой (а) и легированной (б) сталей

Если легирующие элементы являются карбидообразующими происходит еще и обособление областей перлитного и бейнитного превращений. Связано это в основном с затруднениями в перераспределении компонентов при диффузионном распаде аустенита. В результате этого снижается критическая скорость закалки и повышается прокаливаемость сталей. За счет этого можно получать более высокие прочностные свойства в больших сечениях, уменьшать размеры деталей и материалоемкость изделий.

Следует также отметить, что легирующие элементы (особенно карбидообразующие) задерживают и смещают в сторону более высоких температур процессы, происходящие при отпуске (распад мартенсита и аустенита, выделение и коагуляцию карбидов). Это приводит к повышению теплостойкости (сохранение прочностных свойств при повышенных температурах), что является чрезвычайно важным для большинства инструментов и некоторых деталей машин.

9.2 Маркировка легированных сталей

В ряде стран, в том числе и у нас, принята буквенно-цифровая маркировка. Каждый легирующий элемент обозначается соответствующей буквой (табл. 9.1), затем следует цифра - количество легирующего элемента в %.

Таблица 9.1 – Условные обозначения основных легирующих элементов

Элемент

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

W

V

Nb

Ti

Al

Co

Cu

Zr

B

Se

Символ

С

Г

Х

Н

М

В

Ф

В

Т

Ю

К

Д

Ц

Р

Е

Первое число показывает количество углерода в конструкционных сталях в сотых долях %, а в инструментальных сталях – в десятых долях. Использование буквы «А» специфично, – если она ставится в начале, это обозначает автоматную сталь с повышенной обрабатываемостью резанием, если в середине – наличие повышенного содержания азота, если в конце – высококачественную сталь с пониженным содержанием серы и фосфора. Например, конструкционная сталь 20ХН3А содержит около 0.2% углерода, 1% хрома, до 3% никеля, высококачественная (среднелегированная, хромоникелевая). Инструментальная сталь 6ХВ2С содержит около 0.6% углерода, до 2% вольфрама, около 1% кремния (хромовольфрамокремнистая, среднелегированная).

Если за буквой цифра отсутствует, значит содержание наиболее распространенных легирующих элементов (Cr, Mn, Si, Ni) – около 1%, а большинства остальных – значительно меньшее, например Mo, W, V - 0.2-0.3%, Ti, Nb - до 0.1%. Естественно, имеются исключения. Шарикоподшипниковые стали маркируются буквой Ш. ШХ15СГ – шарикоподшипниковая сталь с 1.5% хрома, до 1% кремния и марганца.

Быстрорежущие инструментальные стали имеют в маркировке первую букву Р (от rapid steel) – число после нее обозначает содержание основного легирующего элемента – вольфрама, кроме того все эти стали имеют в своем составе около 4% хрома и до 2 % ванадия которые в маркировке не показывают. Для высоколегированных сложных сталей иногда используют условные обозначения, присвоенные при исследованиях и разработке, например ЭИ481 – исследуемая сталь производства завода «Электросталь» (Подмосковье), по химическому составу соответствует маркировке 37Х12Н8Г8МФБ.