Классификация легированных сталей – принципы деления на разные классы

1 По каким показателям классифицируют легированные стали?

На сегодняшний день подразделение сплавов со специальными добавками различных элементов осуществляется по разным признакам. Общепринятые и широко распространенные варианты классификации таких сталей предполагают причисление их к какой-либо конкретной категории на основании следующих характеристик:

• химический состав;
• равновесная структура;
• назначение;
• структура после естественного охлаждения (на воздухе).

Если рассматривать легированные стали с точки зрения содержания в них тех или иных дополнительных элементов (то есть, по их химсоставу), можно выделить три группы сплавов:

• с массовой долей легирующих компонентов не более 2,5 % (низколегированные);
• с долей легирующих компонентов от 2,5 до 10 % (среднелегированные, иначе – с обычным уровнем легирования);
• с долей легирующих компонентов 10 % и более (высоколегированные стали).

В зависимости от того, какие именно добавки используются, сплавы с точки зрения их состава подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромомолибденовые и так далее.

По равновесной структуре интересующие нас композиции делятся на пять классов. К первому причисляют все стали перлитной группы, а именно – эвтектоидные (структура – чисто перлитная), доэвтектодиные (избыточный феррит плюс эвтектоид) и заэвтектоидные (вторичные карбиды плюс эвтектоид). Ко второму – ферритные стали, характеризуемые высоким содержанием легирующего компонента и малым количеством углерода. К третьему – ледебуритные сплавы (ледебуритная эвтектика), к четвертому – аустенитные (большой объем легирующей добавки). Также существуют стали полуаустенитного и полуферритного класса.

Впервые классификацию легированных сталей по структуре в равновесном состоянии разработал ученый Обергофер. А вот Гийе из Франции предложил делить такие сплавы на три группы, принимая во внимание их структуру после остывания в естественных условиях. Согласно его классификации бывают аустенитные (в них содержится очень много легирующих элементов), перлитные (сравнительно мало добавок) и мартенситные стали. В последних сплавах количество примесей находится на среднем уровне.

2 Классификация легированных композиций по их назначению

По данному показателю описываемые стали бывают инструментальными, конструкционными, специальными. На практике по назначению их классифицируют на машиностроительные и строительные. Машиностроительные используются для производства корпусных конструкций, элементов различных видов машин и технических механизмов. Такие стали могут быть:

• Жаропрочными. Они применяются для изготовления крепежных компонентов, роторов и валов паровых турбин, других деталей сферы энергетики. Жаропрочные составы являются перлитными среднеуглеродистыми, их основные легирующие добавки – ванадий, молибден и хром.
• Улучшаемыми (среднее и незначительное легирование, содержание углерода – среднее). Сплавы, которые функционируют при нагрузках знакопеременного характера. Из них делают тяжелонагруженные изделия. Улучшаемые составы применяются после отпуска (высокого) и закалки.
• Цементируемые. Их, как правило, подвергают нитроцементации либо обычной цементации. Используются для выпуска валов, зубчатых колес и аналогичных им деталей.

Категорий строительных легированных сталей в несколько раз больше. Выделяют мостостроительные сплавы (из них производят элементы железнодорожных и автомостов), стальные композиции массового использования, относимые к перлитно-ферритным составам (отличаются повышенными хладостойкостью и пределом текучести), высокопрочные стали (дополнительно проходят упрочнение карбонитридами).

Также можно встретить и другие специальные легированные композиции: высокопрочные, используемые в судостроении, теплоустойчивые для изготовления трубопроводов, по которым подают пар и горячую воду, низкоотпущенные повышеннопрочные (применяются при строительстве современной летательной техники), упрочняемые (дополнительно) прокаткой, содержащие относительно много титана, ниобия либо ванадия.

3 Классификация и маркировка легированных сталей в РФ

Отечественная система кодировки легированных сплавов признается самой наглядной и удобной, что выгодно отличает ее от принципов маркировки, принятых в США и Европе. Российская маркировка – это комбинация цифр и литер, которые указывают, какие добавки внесены в сталь, а также на их количество в сплавах различных категорий.

Легирующие компоненты кодируются одной буквой: бор – Р, цирконий – Ц, кремний – С, алюминий – Ю, ванадий – Ф, вольфрам – В, хром – Х, ниобий – Б, кобальт – К, марганец – Г, медь – Д, титан – Т, молибден – М, никель – Н. Азот кодируется буквой А, но только в том случае, когда она стоит в середине маркировки. Если же в какой-либо марке сплава данная буква находится в самом конце, это означает, что перед нами состав высокого качества.

Самые первые цифры (от одной до трех) в маркировке легированных сталей говорят нам об объеме углерода. Если речь идет об инструментальных сталях, объем указывается в десятых долях процентов, о конструкционных – в сотых долях. Цифры после букв, обозначающих легирующий компонент, определяют его содержание в сплаве.

В тех случаях, когда цифры не ставятся после цинка, ниобия, титана, ванадия, молибдена, можно понять, что этих элементов в стали имеется от 0,2 до 0,5 процентов. Если же цифры отсутствуют после других компонентов, это значит, что их в композиции содержится от 0,9 до 1,5 процентов.

Высоколегированные сплавы, в которых углерод содержится до 0,08 процента, маркируются нулем в начале кодировки (например, 0Х18Н12Т). Также заметим, что во многих высоколегированных и инструментальных сталях с углеродом в районе одного процента в начале марки вообще не ставится никакая цифра (Х12Ф).

Стоит отметить отдельно, что некоторые стали с легирующими добавками маркируются особым образом. Кремнистые тонколистовые композиции, например, в начале имеют литеру Э (Э41), подшипниковые – Ш (ШХ15), быстрорежущие – Р (Р18), используемые для производства магнитов – Е (Е355). Кроме того, есть и такие сплавы, которые причисляют к сталям поисковых либо экспериментальных марок. В данном случае первые две буквы в них будут ЭИ. Яркий представитель такого состава – ЭИ69. Под таким кодом "скрывается" сплав 4Х14Н14В2М.