Класифікація й маркування легованих сталей

Чавуни

Чавуни — це залізовуглецеві сплави, масова частка вугле­цю в яких перебуває в межах від 2,14 до 6,67 %. Крім заліза та вуглецю, в чавунах промислового виробництва є постійні домі­шки кремнію, марганцю, фосфору та сірки в кількостях біль­ших, ніж у сталях. Чавуни характеризуються добрими ливар­ними властивостями, у зв'язку з чим широко використовують­ся для виготовлення різноманітних виливків.

За структурою чавуни поділяють на білі, чавуни з пластинчас­тим графітом (сірі), ковкі та чавуни з кулястим графітом (високо­міцні).

Білими називаються чавуни, в яких увесь вуглець перебу­ває у хімічній сполуці Fе₃С. Їх злами мають білий колір.

Чавуни з пластинчастим графітом (сірі чавуни)

Чавунами з пластинчастим графітом називають чаву­ни, в структурі яких більша частка вуглецю перебуває у вигля­ді графіту пластинчастої форми в площині шліфа. Решта вугле­цю разом із залізом утворює структуру металевої основи (фери­тну, феритно-перлітну або перлітну).

Умовне позначення марки має літери СЧ — сірий чавун й цифри — значення мінімальної границі міцності матеріалу на розрив σ_в в 10 ^-1 х МПа.

СЧ 10 - σ_в =100МПА (порог міцносты)

Ковкі чавуни

Ковкими називають чавуни з пластівчастою формою графі­ту, отримані внаслідок спеціального довготривалого відпалу виливків з білого чавуну.

Марки ковких чавунів (таблиця 6) позначають літерами КЧ й числами, перше з яких відповідає границі міц­ності на розрив σ_в в 10^-1 х МПа, а друге — відносному видовжен­ню — δ у %.

КЧ 30-6 - σ_в =300 МПа, δ = 6%

 

Чавуни з кулястим графітом (високоміцні чавуни)

Чавун з кулястим графітом має в металевій основі графіт кулястої форми. Структура металевої основи — ферит, ферито - перліт або перліт. Чавун з феритною основою найменш міцний, але високопластичний, а чавун з перлітною основою — міцний, але малопластичний.

Марки чавунів з кулястим графітом позначають літерами ВЧ — високоміцний чавун й двоцифровим числом, що означає мінімальну межу міцності чавуну на розрив σ_в в МПа та через дефіс — мінімальне значення відносного видовження у відсотках.

Леговані сталі

 

Леговані сталі — це сплави на основі заліза та вуглецю, у складі яких є легувальні елементи.

Класифікація й маркування легованих сталей

Леговані сталі класифікують за структурою у рівноважно­му стані, за сумарною часткою легувальних елементів, за при­значенням, а також за іншими ознаками.

Залежно від структури в рівноважному стані леговані сталі поділяють на доевтектоїдні з феритно-перлітною структу­рою, евтектоїдні з перлітною структурою, заевтектоїдні з перлітно-карбідною структурою та ледебуритні, в структурі яких є первинні карбіди, що виділились із рідкого розчину.

За сумарною часткою легувальних елементів розрізняють низьколеговані сталі (містять до 2,5 % легувальних елементів), середньолеговані сталі (2,5... 10 %) та високолеговані сталі (понад 10 %).

За призначенням розрізняють конструкційні, інструменталь­ні (для різальних та вимірювальних інструментів, штампів) та сталі зі заданими фізичними й хімічними характеристиками (корозійнотривкі, жароміцні, з особливими електричними або магнітними властивостями тощо). Сталі з особливими власти­востями можна умовно зарахувати до конструкційних.

Марки конструкційних легованих сталей позначають літе­рами й цифрами, які показують приблизний хімічний склад сталі. Двоцифрові числа, поставлені на початку марки конструк­ційної сталі, означають середню масову частку вуглецю в сотих частинах відсотка. Літерами позначені: азот А, ніобій Б, вольф­рам В, марганець Г, мідь Д, кобальт К, нікель Н, молібден М, бор Р, кремній С, титан Т, ванадій Ф, цирконій Ц, алюміній Ю. Цифри після цих літер показують приблизний вміст у відсот­ках відповідного легувального елемента. Літера А в кінці мар­ки означає „високоякісна сталь", літера Ш, поставлена через дефіс в кінці марки, — „особливо високоякісна".

18Х2Н4В- середній вміст 0,18% вуглецю С, 2%Сr, 4%Ni і близько 1%W.

18ХН3 А; 95Х18 Ш

Підшипникові сталі

Деталі підшипників у роботі сприймають високі знакозмінні навантаження. Підшипникові сталі повинні бути дуже твер­дими й зносостійкими. В позначенні марок цих сталей літери й цифри означають: Ш на початку марки — підшипникова; X — легована хромом; 4,15, 20 — вміст хрому в десяти частках проценту (0,4; 1,5; 2,0 %);СГ — легована кремнієм і марганцем

ШХ15СГ

Ресорно-пружинні сталі

Ресорно-пружинні сталі бувають вуглецеві та леговані. Вони мають високий опір малим пластичним деформаціям (висока границя пружності) й високу границю витривалості. Ці власти­вості отримують шляхом гартування й середньотемпературного відпуску при температурах 420 °С (сталь 60С2А і сталь 65С2ВА) та 470 °С.Ресор­но-пружинні сталі легують марганцем, кремнієм, хромом, воль­фрамом і ванадієм. Пружини з вуглецевих, марганцевих і кремнієвих сталей не втрачають своїх властивостей до темпера­тур 200 °С. Для температур експлуатації до 300 °С використо­вують сталі, леговані хромом і ванадієм, наприклад сталь 50ХФА.

Інструментальні леговані сталі

Інструментальні леговані сталі, порівняно з вуглецевими, харакіеризує підвищена прогартованість, значна міцність, більш високі рі іальні властивості, пластичність у відпаленому стані. Легуючі еле­менти (W, Mo, Co, Сг) підвищують теплостійкість, Мn— загарто­ваність, N — в'язкість, V— зносостійкість.

Сталі з сумарним вмістом легуючих елементів до 2,5 % відносять до низьколегованих, до 10% — до середньолего-в а н и х і більше 10% — до високолегованих.

Швидкорізальні сталі

Швидкорізальні сталі — високолеговані інструментальні сталі, до складу яких входить 0,75...1,10 % вуглецю, 3,0...4,4 % хрому, 2,0...18,0 % вольфраму (Р), 1,0...3,0 % ванадію (Ф), а також до 8 % кобальту (К) і до 9 % молібдену (М).

Швидкорізальні сталі маркують літерою Р (rapid — швид­кий). Цифри після літери Р показують середню масову частку вольфраму в цілих процентах, а цифри після літер Ф, К і М — масову частку відповідно ванадію, кобальту й молібдену. У марці не зазначена частка вуглецю і хрому.

Серед швидкорізальних сталей розрізняють: вольфрамові марок Р18 і Р9, вольфрамокобальтові (Р9К5), вольфрамованадієві (Р12Ф3), вольфрамомолібденові з кобальтом (Р6М5К5), во­льфрамокобальтові з ванадієм (Р18К5Ф2). Швидкорізальні ста­лі широко використовують для виготовлення всіх видів метало­різальних інструментів. Зокрема, для інструментів складної фо­рми, які повинні мати високу зносостійкість, застосовують сталь Р18, а для простіших інструментів — сталь Р9. Однак, через високу вартість вольфраму, його значною мірою витісняє деше­вша сталь Р6М5.

Інструменти, що працюють у тяжких умовах (переривчасте різання, вібрації, різання важкооброблюваних нержавких і жароміцних сталей), виготовляють із швидкорізальних сталей, у складі яких є кобальт (марки Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К4М8).

Для інструментів чистової обробки (протяжки, розвертки) використовують вольфрамованадієві сталі (Р12ФЗ).

Сталі корозійнотривкі

Корозією називається руйнування металу під дією навколиш­нього середовища. Ознакою корозії є втрата металевого блиску й поява іржі на поверхні металу. Корозія призводить до істот­ного погіршення механічних властивостей металу і його дегра­дації. Залежно від механізму корозійного руйнування розріз­няють хімічну й електрохімічну корозію.

Стійкість сталі до корозії можна підвищити, легуючи хро­мом, алюмінієм або кремнієм, які утворюють на поверхні щіль­ні оксидні плівки.

Хромові нержавкі сталі

Корозійнотривкими (нержавкими) є всі хромові сталі, ма­сова частка хрому в яких понад 13 %. Хром із залізом утворює неперервний ряд твердих розчинів. Корозійна тривкість нержавких сталей збільшується разом зі збільшенням в них масової частки хрому, середня величина якої становить 13, 17 і 27 %. Отже, хромові нержавкі сталі найбільш тривкі до корозії лише тоді, коли весь хром перебуває у твердому розчині. В цьому випадку він утворює на поверхні щільну захисну оксидну плів­ку типу (Сг, Fе)₂0₃. Вуглець знижує корозійну тривкість хромо­вих сталей, оскільки він зв'язує частину хрому в карбід, через що частка хрому в твердому розчині знижується.

Сталі марок 08X13, 12X13, 20X13 із сорбітною структурою мають підвищену пластичність і застосовуються для виготов­лення деталей, що працюють в слабоагресивних середовищах (атмосферні опади, водяні розчини солей органічних кислот при кімнатній температурі). Деталі з цих сталей (клапани гідравліч­них пресів, арматура, шнеки і вали в апаратах харчової проми­словості) здатні сприймати ударні навантаження.

Зі сталей марок 30X13 і 40X13, які піддають гартуванню й низькотемпературному відпуску, виготовляють хірургічний ін­струмент, пружини, карбюраторні голки.

Сталі марок 15Х25Т і 15X28 частково використовують без термічної обробки для зварюваних деталей (труби теплообмін­ників). Титан, як сильний карбідоутворювач, запобігає утво­ренню карбідів хрому і сприяє подрібненню зерна.