8. Маркировка сталей

Марки конструкционных сталей обозначают буквами Ст, после которых ставят цифры: Ст1, Ст2 и т. д. С возрастанием номера увеличиваются предел прочности и содержание углерода в стали. Марки качественных конструкционных сталей обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода. Например, марка Ст07 означает, что в углеродистой качественной стали содержится около 0,7% углерода.

Инструментальные углеродистые стали обозначают буквой У и цифрами, указывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Например, маркой У8 обозначают углеродистую инструментальную сталь со средним содержанием 0,8% углерода. Буква А, стоящая в конце марки (У8А, У12А и др.), указывает на высокое качество стали.

Легированные конструкционные стали также обозначают цифрами и буквами, которые указывают на химический состав стали. При этом первые две цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента; стоящие далее буквы обозначают легирующие элементы. Цифры, следующие за этими буквами, указывают на процентное содержание обозначенного буквой элемента. Для легирующих элементов приняты следующие буквенные обозначения: X — хром, Н — никель, Г — марганец, С — кремний, В — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, К — кобальт, Т — титан, Ю — алюминий, Д — медь, П — фосфор, Р — бор, Б — ниобий, А — азот, Е — селен, Ц — цирконий. Например, марка 35Х обозначает хромовую сталь, содержащую около 0,35% углерода и 1,5% хрома; марка 45Г2 обозначает марганцевую сталь, содержащую около 0,45% углерода и 2% марганца.

Легированные инструментальные стали маркируют аналогично легированным конструкционным сталям, но среднее содержание углерода указывают в десятых долях процента (если его содержание не превышает 0,9%) или совсем не указывают (если содержание углерода около или более 1%). Быстрорежущие стали маркируют буквой Р, после которой ставят цифры, указывающие на среднее содержание вальфрама в процентах.

9. - коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.

10. Классификация видов термической обработки

Применение того или иного вида термической обработки в машиностроении связано с возможностью получения определенных технических свойств. Поэтому удобно в качестве классификационного признака для различных видов термической обработки стали принять характер изменения свойств. В соответствии с этой классификацией процессы термической обработки можно разделить на четыре группы.

Группа первая — процессы термической обработки, приводящие к упрочнению изделий во всем объеме: закалка с последующим отпуском (например, высокотемпературным, так называемое улучшение), закалка с последующим старением.

Группа вторая — процессы термической обработки, приводящие к поверхностному упрочнению изделий с целью повышения износоустойчивости, предела выносливости (стойкость при знакопеременных нагрузках), устранения влияния концентраторов напряжений и, в некоторой степени, общего упрочнения. Для этой цели применяются поверхностная закалка и некоторые процессы химико-термической обработки (цементация, азотирование, борирование). К тем же результатам приводит поверхностный наклеп (так называемая дробеструйная обработка).

Группа третья — процессы термической обработки, приводящие к общему смягчению изделий, снятию внутренних напряжений, повышению пластичности и ударной вязкости. К этой группе принадлежат процессы отжига, нормализации и отпуска.

Группа четвертая объединяет процессы термической обработки, которые придают поверхностным слоям изделий особые физико-химические свойства и способствуют защите изделий от атмосферной коррозии, растворения в агрессивных средах, от окисления и испарения при высоких температурах и т. п. Для этой цели применяются некоторые разновидности химико-термической обработки: антикоррозионное азотирование, силицирование, алитирование и т. п.

Кроме указанных видов термической обработки, в последнее время все большее применение получает термомеханическая обработка, заключающаяся в совокупности процессов деформации, нагрева и охлаждения в различной последовательности, в результате чего формирование структуры сплава и изменение его свойств происходит в условиях повышенной плотности несовершенств строения, созданных пластической деформацией.

Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.

Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.

Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.

11. Как известно, в результате нагрева сталь получает структуру аустенита. Поэтому основные превращения стали при охлаждении связаны с превращениями аустенита. Рассмотрим превращения, протекающие в эвтектоидной стали, содержащей 0,8% углерода при охлаждении.

Образование перлита. Из диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов известно, что при медленном охлаждении стали, содержащей 0,8% углерода, при критической температуре Ari (723°) происходит превращение аустенита в перлит. Напомним, что аустенит представляет собой твердый раствор углерода в Fey, а перлит - механическую смесь феррита (Fea) и цементита (РезС). При превращении аустенита в перлит происходят следующие три процесса:

1) перестройка кристаллической решетки Fey в Fea;

2) выделение цементита из кристаллической решетки;

3) разрастание образовавшегося цементита.

Чтобы все указанные процессы успели полностью завершиться, аустенит надо охлаждать со скоростью менее 1° в минуту. Такое медленное охлаждение необходимо потому, что при образовании перлита из аустенита важную роль играют диффузионные процессы, так как углерод перемещается на сравнительно большие расстояния. При более быстром охлаждении аустенита не все описанные процессы успеют произойти, и в результате получатся промежуточные между аустенитом и перлитом структуры - так называемые переходные структуры: сорбит, троостит и мартенсит. Превращение аустенита стали У8 в зависимости от скорости ее охлаждения.