Розділ vі. Леговані сталі

Тема 6.1. Конструкційні леговані сталі

1. Поняття легованих сталей.

2. Вплив легуючих елементів на фазові перетворення.

3. Класифікація легованих сталей за структурою і призначенням.

4. Маркування, термічна обробка, застосування і властивості конструкційних сталей.

Леговані сталі – сталі, до складу яких спеціально вводять легуючі елементи, щоб змінити структуру та властивості.

Найчастіше вводять Cr, Ni, Mo, W, Co, Cu, Ti, Mn, Si.

Вартість легованих сталей значно більша, ніж вуглецевих.

Вплив легуючих елементів на фазові перетворення:

1. зміна температур алотропічних перетворень;

2. зміна положення критичних точок і вмісту вуглецю в перліті;

3. збільшення стійкості переохолодженого аустеніту (зсув вправо С-подібних кривих);

4. зменшення критичної швидкості гартування (можна гартувати в маслі, на повітрі);

5. підвищення прогартовуваності сталі;

6. вплив на температуру початку і кінця мартенситного перетворення (в більшості випадків зниження М_н і М_к);

7. підвищення стійкості мартенситу до відпуску.

Класифікація легованих сталей:

1. За структурою:

   0. У відпаленому стані (в залежності від % С і % л.е.):

• перлітного класу: доевтектоїдні (Ф + П)

евтектоїдні (П)

заевтектоїдні (П + К);

• ледебуритного класу;

• аустенітного класу;

• феритного класу.

0. У нормалізованому стані:

• перлітного класу (структура – сорбіт, % л.е. – мінімальний);

• мартенситного класу (% л.е. – середній);

• аустенітного класу (% л.е. – максимальний).

2. За сумарним вмістом легуючих елементів:

   0. Низьколеговані (до 2,5% л.е.).

   1. Середньолеговані (2,5 – 10% л.е.).

   2. Високолеговані (більше 10% л.е.).

3. За призначенням:

   0. Конструкційні – для виготовлення будівельних конструкцій та деталей машин (С≤0,65%; л.е.=1-6%).

   1. Інструментальні – для виготовлення різальних, вимірювальних і штампових інструментів (С=0,7-1,5%; л.е.=1-25%).

   2. Сталі з особливими властивостями – нержавіючі, жаростійкі, жароміцні, з особливими електричними та магнітними властивостями тощо (С≤0,45%; л.е.=7-30%).

Маркування легованих сталей

Марка – літери і цифри.

Літери позначають легуючі елементи:

А – азот Б – ніобій В – вольфрам Г – марганець Д – мідь К – кобальт

М – молібден Н – нікель Р – бор С – кремній Т – титан Ф – ванадій

Х – хром Ц – цирконій Ш – магній Ю – алюміній А в кінці марки – високоякісна сталь

Цифри на початку марки:

2 цифри – середній вміст вуглецю в сотих долях % для конструкційних сталей;

1 цифра - середній вміст вуглецю в десятих долях % для інструментальних сталей;

немає цифри – вміст вуглецю ≥1% для інструментальних сталей.

Цифри після літер: приблизний вміст у % відповідного легуючого елементу;

якщо відсутня цифра – вміст легуючого елементу близько 1%.

Конструкційні леговані сталі (перлітного класу) (С≤0,65%; л.е. = 1-6%):

1. Цементовані: С≤0,25%; т.о. – цементація + гартування + низький відпуск.

Марки: сталь 15Х; 20Х; 18ХГТ; 12ХН3А; 20ХФ.

Приклад розшифровки: сталь 18ХГТ – конструкційна легована сталь, яка містить в середньому 0,18% вуглецю, приблизно по 1% хрому, марганцю і титану.

2. Поліпшувані: С = 0,3-0,45%; т.о. – гартування + високий відпуск (поліпшення).

Марки: сталь 40Х; 40ХФА; 30ХГС; 40ХН2МА.

Приклад розшифровки: сталь 40ХН2МА – конструкційна легована високоякісна сталь, яка містить в середньому 0,4% вуглецю, приблизно 1% хрому, 2% нікелю, 1% молібдену.

3. Ресорно-пружинні: С = 0,5-0,65%; т.о. – гартування + середній відпуск.

Марки: сталь 65Г; 55С2; 60С2А; 50ХГ.

Приклад розшифровки: сталь 55С2 – конструкційна легована сталь, яка містить в середньому 0,55% вуглецю, приблизно 2% кремнію.

4. Низьковуглецеві (будівельні): С ≤ 0,18% (л.е. - Cr, Si, Ni, Mn); т.о. – нормалізація.

Марки: сталь 09Г2; 14Г2; 17ГС; 15ХСНД; 18ХСНД.

5. Шарикопідшипникові: С = 1%; т.о. – гартування + низький відпуск.

Марки: сталь ШХ9; ШХ6; ШХ15СГ (Ш на початку марки – підшипникова; Х – хром; цифри після Х - % Cr в десятих долях %).

Приклад розшифровки: сталь ШХ15СГ – підшипникова сталь, яка містить близько 1% вуглецю, 1,5% хрому, по 1% кремнію і марганцю.

Контрольні питання:

1. Що таке леговані сталі та якими елементами найчастіше легують сталі?

2. Як впливають легуючі елементи на фазові перетворення у сталях?

3. Як класифікують леговані сталі за структурою, за вмістом легуючих елементів, за призначенням?

4. Вміти розшифровувати марки конструкційних та інструментальних легованих сталей.

5. Види конструкційних легованих сталей, їх хімічний склад, марки, вид термічної обробки.