Формування заготовок 2 страница

Критичні точки (температури), які відповідають певним перетворен­ням у залізі, мають спеціальні позначення. Так, температуру магнітного перетворення Fe_α → Feβ позначають через А₂, температуру перетворення Fe_β → Fe_γ - через А₃, а температуру перетворення Fе_γ→ Fe_δ - через А₄. Крім того, коли йдеться про перетворення при нагріванні, то до позна­чення критичної точки додають індекс с -А_С2, А_С3 а при перетвореннях, що відбуваються при охолодженні, - індекс r (А_r2, А_r3). Додавання до за­ліза інших компонентів зміщує положення критичних точок.

Вуглець - це неметалевий елемент з температурою плавлення 3500 °С. Із залізом він утворює тверді розчини або хімічні сполуки, а в певних умовах може виділятись у вигляді графіту.

Гранична розчинність вуглецю в α-залізі при нормальній температурі не перевищує 0,006 %.Такий розчин є практично чистим залізом. Назива­ють його феритом (Ф). Міцність фериту σ_в = 250...300 МПа, твердість 90...100 НВ і відносне видовження δ =30...40 %.

Твердий розчин вуглецю в γ-залізі називається аустенітом (А). Роз­чинність вуглецю в аустеніті з підвищенням температури збільшується від 0,8 (727 °С) до 2,14 % (1147 °С). Аустеніт немагнітний і має підвищену по­рівняно з феритом пластичність.

Залізо з вуглецем утворює ряд хімічних сполук. З них практичне зна­чення має карбід Fe₃C, який містить 6,67 % С. Цей карбід називають цемен­титом (Ц). Цементит досить твердий (= 800 НВ), але крихкий, темпера­тура плавлення близько 1600 °С. Отже, фазами в залізовуглецевих спла­вах можуть бути ферит, аустеніт, цементит і графіт.

2. Діаграма стану залізовуглецевих сплавів(спрощена) побудована в межах концентрації вуглецю від 0 до 6,67 %, тобто до утворення першої хімічної сполуки - карбіду заліза Fe₃C (рис. II.5). Обмеження діаграми стану залізовуглецевих сплавів таким складом зумовлюється тим, що прак­тично сплави цієї системи містять вуглецю менш як 5 %. Отже, компонен­тами залізовуглецевих сплавів можна вважати залізо (ферит) і цементит. Тому цю частину діаграми стану таких сплавів називають ще діаграмою залізо - цементит (Fe-Fe₃C).

Сплави заліза з масовою часткою вуглецю до 4,3 % починають тверд­нути на відрізку А С лінії ліквідує, виділяючи кристали твердого розчину аустеніту, а з масовою часткою вуглецю понад 4,3 % - на відрізку CD лінії ліквідус, виділяючи кристали цементиту. Остаточно сплави тверд­нуть на лінії солідус AECF.

Рис. II.5. Діаграма стану залізовуглецевих сплавів

Одразу після затверднення сплави, що лежать ліворуч від точки Е (2,14% С), є однорідними і складаються з зерен аустеніту, а ті, що міс­тяться праворуч від точки Е, становлять механічну суміш із зерен аустені­ту і цементиту. При цьому в сплаві з 4,3 % вуглецю (точка С) утворюється однорідна евтектична* суміш, яку називають ледебуритом (Л).

Отже, точка Е поділяє діаграму стану залізовуглецевих сплавів на дві частини. Сплави ліворуч від цієї точки тверднуть відповідно до лінії А Е і після затверднення мають однорідну структуру, що складається з зерен аустеніту. Ці сплави називають сталями. Внаслідок однорідності струк­тури сталі мають високу пластичність, яка дає змогу обробляти їх тиском (куванням, прокатуванням).

У сплавах, що містяться праворуч від точки Е, кристалізація закінчу­ється при сталій температурі 1147 °С (лінія ECF) з утворенням евтекти­ки - ледебуриту. Ці сплави називають чавунами. Наявність крихкої та більш легкоплавкої евтектики не дає змоги обробляти чавуни тиском, проте поліпшує їхні ливарні властивості.

Остаточна структура сталей і чавунів, що її спостерігають при нормаль­ній температурі, зумовлюється рядом перетворень у твердому стані, які відбуваються при температурах, що відповідають лініям GS, SЕ і РSК діаграми стану залізовуглецевих сплавів.

*Евтектика - суміш двох або більше твердих фаз, що одночасно кристалізуються із розплаву; характеризується постійним складом і температурою тверднення.

3. Структура сталей.Починати розгляд перетворень у сталях у твердо­му стані зручніше із сталі, яка зазнає одного перетворення в точці S при температурі 727 °С. При охолодженні до точки S ця сталь складається з зерен аустеніту. В точці S відбувається поліморфне перетворення Fe_γ →Fe_α. Оскільки розчинність вуглецю в α-залізі дуже обмежена, то при перетворенні він виділяється у зв'язаному стані - у вигляді цементиту. В результаті в сталі замість аустеніту утворюється дрібнодисперсна феритно-цементитна суміш пластинчастої будови (рис. II.6, а), яку назива­ють перлітом (П). При подальшому охолодженні до кімнатної температу­ри структура перліту не змінюється. На відміну від евтектики, утворюва­ної при твердінні рідини, суміш, що утворюється при розпаданні твердо­го розчину, називають евтектоїдом. Евтектоїд у залізовуглецевих спла­вах утворюється при сталій температурі 727 °С (А,) незалежно від масо­вих співвідношень компонентів. Тому лінію PSK називають лінією евтектоїдного перетворення, сталь із структурою евтектоїда (перлітом) - евтектоїдною, або перлітною, а точку S - евтектоїдною точкою. Відповідно до цього сталі, що лежать ліворуч від точки S, називають доевтектоїдними, а праворуч - заевтектоїдними.

У доевтектоїдних сталях при температурах, що відповідають лінії GS (геометричному місцю точок Аr₃), починається перекристалізація і утво­рюється ферит. Тому при подальшому охолодженні концентрація вугле­цю в аустеніті, що залишився, підвищується і в точці Аr₁ (лінія PSK) дося­гає евтектоїдної, тобто 0,8 %. У цих умовах аустеніт розпадається з утво­ренням перліту. Ферит при цьому не зазнає перетворень (рис. ІІ.6, б). Оче­видно, що з підвищенням вмісту вуглецю кількість перліту в доевтектоїд­них сталях збільшуватиметься, а фериту - зменшуватиметься. При масовій частці 0,8 % С в структурі сталі буде один перліт.

Перетворення аустеніту в заевтектоїдних сталях починається на лінії SE граничної розчинності вуглецю (місці критичних точок А_ст). При цій температурі з аустеніту починає виділятись надлишковий вуглець у ви­гляді збагаченої ним фази - цементиту. При подальшому охолодженні кількість цементиту, що виділилася, збільшується, тому концентрація вуг-

Рис. II.6. Схеми мікроструктур сталей

лецю в аустеніті зменшується і в точці Аr₁ (лінія PSK) досягає евтектоїд­ної. Залишок аустеніту перетворюється при цій температурі на перліт.

Отже, структура повільно охолоджених заевтектоїдних сталей склада­ється також із двох структурних складових (рис. II.6, в) - цементиту у ви­гляді світлої сітки і перліту. З підвищенням вмісту вуглецю кількість це­ментиту (товщина сітки) в заевтектоїдних сталях збільшується.

4. Структура чавунів.Кристалізація чавунів закінчується при темпера­турі 1147 °С утворенням евтектики. Тому лінію ECF називають лінією ев­тектичного перетворення.

Структура чавуну з 4,3 % вуглецю відразу після затверднення (точ­ка Q складається з однорідної аустенітно-цементитної евтектичної сумі­ші - ледебуриту. При подальшому охолодженні з аустеніту (як в заевтектоїдній сталі) виділяється цементит. Через це аустеніт збіднюється вугле­цем і, досягнувши при температурі 727 °С евтектоїдної концентрації, роз­падається з утворенням перліту. Тому ледебурит при нормальній темпе­ратурі складається з перліту і цементиту (рис. II.7, а). Чавун із такою струк­турою називають евтектичним, а точку С - евтектичною точкою. Відпо­відно до цього чавуни, що містяться ліворуч від точки С, називають доевтектичними, а праворуч - заевтектичними.

Доевтектичні чавуни починають тверднути на лінії А С випаданням кристалів аустеніту. Тому в міру зниження температури рідка частина сплаву збагачується вуглецем і при 1147 °С, досягнувши евтектичної кон­центрації, тобто 4,3 %, твердне з утворенням евтектики (ледебуриту). При подальшому охолодженні первинний аустеніт і аустеніт ледебуриту при температурі 727 °С перетворюються на перліт. Тому доевтектичні чавуни при нормальній температурі складаються з перліту і ледебуриту (рис. II.7, б).

У заевтектичних чавунах твердіння починається виділенням кристалів цементиту, який при охолодженні не зазнає ніяких перетворень. Тому після затверднення ці чавуни складаються з кристалів цементиту і ледебуриту (рис. II.7, в).

У розглянутих чавунах увесь вуглець перебуває в зв'язаному стані у вигляді карбіду заліза Fe₃C. Такі чавуни на зламі мають білий відтінок, тому їх називають білими. Через високу твердість, зумовлену великою кіль-

Рис. II.7. Схеми мікроструктур білих чавунів

кістю цементиту в них, білі чавуни важко обробляти різанням, тому в практиці їх застосування обмежене.

За деяких умов, які визначаються швидкістю охолодження, хімічним складом або термічною обробкою, карбід заліза в чавуні може розпада­тися з утворенням графіту. Чавуни, в яких частина вуглецю перебуває у вільному стані у вигляді графіту, мають на зламі сірий відтінок, тому їх називають сірими. Структури сірих чавунів діаграма стану залізовуглеце­вих сплавів не відбиває.

5. Вуглецеві сталі

Вуглецеві сталіпоряд із вуглецем містять до 0,9 % Мn, 0,35 % Si, а та­кож до 0,05 % S і Р як постійних домішок.

Манган і силіцій у цих кількостях є корисними домішками. Розчиняю­чись у фериті, вони зміцнюють його, підвищуючи тим міцність сталі.

Сірка утворює із залізом легкоплавку евтектику Fe - FeS, яка надає ста­лі червоноламкості - підвищує її крихкість при температурах гарячої об­робки. Фосфор, навпаки, надає сталі холодноламкості, тобто підвищує її крихкість при нормальній і, особливо, при знижених температурах. У зв'яз­ку з цим вміст сірки і фосфору в сталях суворо обмежують. Масова част­ка цих домішок є одним з показників якості сталі.

Основним компонентом, який визначає будову і властивості вуглеце­вих сталей, є вуглець (рис. II.8). Із збільшенням його вмісту в сталі утво­рюється більше твердої складової - цементиту, тому сталь стає міцнішою і твердішою, проте менш пластичною.

Вуглецеві сталі поділяють на конструкційні та інструментальні.

1. Конструкційні вуглецеві сталівміщують до 0,6 % С. їх поділяють на сталі звичайної якості та якісні.

Сталі звичайної якості (ДСТУ 2651-94) виготовляють таких марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1ш, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, ..., Ст6пс, Ст6сп. Із збільшен­ням номера сталі підвищується її міцність і твердість, але знижується плас­тичність.

Із сталей звичайної якості виготовляють рядовий прокат (прутки, бал­ки, швелери), а також листи, труби. Ці сталі широко застосовують у будів­ництві для зварних, клепаних та болтових конструкцій.

Сталі якісні конструкційні (ГОСТ 1050-88) відрізняються меншою ма­совою часткою сірки та фосфору (≤ 0,04 %), обмеженим вмістом інших елементів, неметалевих домішок. Вони призначені для виготовлення ви­робів, які піддають термічній обробці, тому стандарт регламентує їхній хімічний склад.

Маркують ці сталі числом, яке вказує на вміст вуглецю в сотих частках процента (0,8; 10; 15; ...; 60). У марці також зазначають ступінь розкис­лення сталі (крім сталі спокійної) - 10кп, 10пс.

Залежно від призначення гарячекатану та ковану сталі поділяють на підгрупи: а - для гарячої обробки тиском; б - для холодної механічної

обробки (точінням, фрезеру­ванням); в - для холодного во­лочіння.

2. Інструментальні вугле­цеві сталівиплавляють у мар­тенівських та електричних пе­чах і поставляють згідно з ГОСТ 1435-99 за хімічним складом, їх поділяють на якіс­ні і високоякісні.

Якісні сталі позначають лі­терою У і цифрою, яка вказує на вміст вуглецю у десятих частках процента, наприклад: У8 (0,8% С), У12 (1,2% С). Високоякісні сталі, крім того, в кінці марки мають літеру А (У8А, У12А).

частках процента, наприклад: У8 (0,8% С), У12 (1,2% С). Високоякісні сталі, крім того, в кінці марки мають літеру А (У8А, У12А).

Вибирають інструментальні сталі для виготовлення того чи іншого ін­струменту залежно від умов його роботи. Так, для різального інструмен­ту, що працює без ударів (напилки, мітчики), застосовують сталі більш тверді, тобто з більшим вмістом вуглецю- У10, У12. Інструмент, який піддають ударним навантаженням (зубила, молотки), повинен мати де­яку в'язкість, тому для його виготовлення застосовують менш тверді й крихкі сталі з меншим вмістом вуглецю - У7, У8.

6. Сірі чавуни

Сірі чавунитакож містять крім вуглецю значну кількість постійних домішок (Si, Mn, S, P).

Силіцій - графітоутворювальний елемент, який сприяє розпадан­ню цементиту в чавуні і виділенню графіту. З підвищенням вмісту силі­цію кількість цементиту в чавуні зменшується, а графіту відповідно збіль­шується. При цьому твердість і міцність чавуну знижуються. У сірих ча­вунах його міститься 0,75...3,75 %.

Манган, навпаки, перешкоджає розпаданню цементиту і, отже, сприяє вибілюванню чавуну. В сірих чавунах масова частка становить до 1,2 %. У такій кількості він корисний, бо підвищує міцність чавуну.

Сірка - шкідлива домішка, вона надає чавуну крихкості, перешкоджає розпаданню цементиту. Масова частка сірки в чавуні має бути не більш

як 0,1 %.

Фосфор утворює в чавуні тверду і крихку евтектику, тому вміст його має бути не більше ніж 0,3 %.

Отже, змінюючи вміст і співвідношення постійних домішок, можна в певних межах змінювати структуру чавуну і його властивості.

Структура металевої основи сірих чавунів не відрізняється від структу­ри сталі. Тому їх можна розглядати як сталь із включенням графіту. Сірі чавуни, основа яких складається з фериту, називають феритними, з фери­ту і перліту - феритно-перлітними, а з перліту - перлітними.

Механічні властивості сірих чавунів в основному визначаються розміра­ми і формою графітних включень - пластинчастою (ГОСТ 1412-85), вермикулярною (ГОСТ 28394-89), агрегатною (пластівчастою) (ГОСТ 1215-79) або кулястою (ГОСТ 7293-85). Чавуни з пластівчастою формою графіту називають ковкими.

Звичайні сірі чавуни з пластинчастою формою графіту (рис. II.9, а) ви­плавляють із спеціально добраної шихти у різних плавильних агрегатах (вагранках, електропечах). Структура цих чавунів зумовлюється повіль­ним охолодженням і наявністю деяких домішок (переважно силіцію), що сприяють розпаданню цементиту. Типовий склад сірих чавунів такий: 3,2...3,5% С; 1,4...3,0% Si; 0,4...0,6% Мп; 0,10...0,128, 0,3...0,8 % Р; реш­та- залізо.

Особливостями будови звичайного сірого чавуну зумовлюються його низькі механічні властивості. Оскільки графітні включення утворюють своєрідні пустоти, надрізи в металевій основі, чавун із пластинчастим графітом має малу міцність, низьку пластичність, погано витримує удар­ні навантаження. Границя міцності чавуну при розтяганні становить 100...350 МПа, твердість 145...270 НВ, відносне видовження б = 0,2...0,8 %, а ударна в'язкість не перевищує 0,1 МДж/м² (для порівняння, ударна в'яз­кість фериту досягає 2 МДж/м²).

Механічні властивості чавунів зумовлюються в основному їх структу­рою, а не хімічним складом, тому ці властивості зазначають у марках ча­вунів. Наприклад, марка СЧ 15 позначає сірий чавун з границею міцно­сті при розтяганні 150 МПа.

Графітні включення пластівчастої і особливо кулястої форм (рис. ІІ.9, в, г) меншою мірою порушують металеву основу, тому такі чавуни мають знач­но більшу міцність і в'язкість, ніж звичайні сірі.

Рис. II.9. Схеми мікроструктур чавунів з графітом:

а - пластинчастим; 6 - вермикулярним; в - пластівчастим; г - кулястим

Включення вермикулярного (червоподібного) графіту (рис. ІІ.9, б) більш компактні, ніж пластинчасті, характеризуються відношенням довжини до їхньої товщини від 2 до 10. Тому чавуни з такими графітними включення­ми мають проміжне місце між сірими і ковкими чавунами. Чавуни з таки­ми включеннями графіту одержують за спеціальною технологією в ливар­ному виробництві (див. розд. III).

У марці чавуну з вермикулярним (ЧВГ) і кулястим графітом (ВЧ) за­значають, як і в марці сірого, границі міцності σ_в (наприклад, ЧВГ 40, ВЧ 80). Ковкі чавуни позначають літерами КЧ і числами, що вказують на значення σ_в і δ (наприклад, КЧ 33-8).

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Назвіть фази і структурні складові залізовуглецевих сплавів.

Яка їх будова, властивості?

2. Намалюйте діаграму стану залізовуглецевих сплавів.

Зазначте фазовий склад сплавів на різних її ділянках.

3. Як класифікують вуглецеві сталі за вмістом вуглецю, якістю,

будовою, при­значенням? Як маркують вуглецеві сталі?

4. Як класифікують сірі чавуни за будовою металевої основи та форми

вклю­чень графіту? Наведіть марки сірих чавунів. Що вони

позначають?

Глава 3. ЛЕГОВАНІ СТАЛІ І ЧАВУНИ

7. Легуючі елементи в сталі

Легованиминазивають сталі, в яких є спеціально введені (легуючі) еле­менти, що помітно змінюють їхні механічні і фізико-хімічні властивості. До таких елементів належать Cr, Ni, Mo, W, Ті, V, Co та ін. Манган у кількості понад 1 % і силіцій - понад 0,5 % також є легуючими.

Властивості легованих сталей визначаються кількістю введених легую­чих елементів і характером їх взаємодії з основними компонентами - за­лізом і вуглецем. За цією ознакою легуючі елементи можна поділити на дві такі групи:

а) елементи, які не утворюють карбідів - Ni, Co, Si, Al, Cu;

б) карбідоутворювальні елементи - Cr, Mn, Mo, W, V, Ті, Zr, Nb.

Елементи першої групи у відпалених сталях розчинені у фериті, а в за­гартованих - у мартенситі або аустеніті. Тому наявність їх у структурі сталі мікроскопічним аналізом виявити не можна.

Карбідоутворювальні елементи заміщають частину атомів заліза в це­ментиті, наприклад (Fe,Cr)₃C; (Fe,Mn)₃C; (Fe,Mo)₃C, або утворюють спе­ціальні карбіди VC, ТіС, ТаС тощо. При невеликій кількості вуглецю час­тина елементів може перебувати в твердому розчині.

Легуючі елементи істотно впливають на поліморфне перетворення за­ліза. Одні з них (Ni, Co, Mn) знижують критичну точку А₃ (рис. 11.10, а) і підвищують А₄. Тому сталі, в яких вміст цих елементів перевищує концен-

Рис. 11.10. Вплив легуючих елементів на положення критичних точок у сталі

трацію, що визначається точкою М, при кімнатній температурі мають аустенітну структуру і під час нагрівання не зазнають фазових перетво­рень до початку плавлення. Такі сталі належать до аустенітного класу. Інші елементи (Cr, Si, Mo, W), навпаки, підвищують точку А₃ і знижують А₄ (рис. 11.10, б). У разі концентрації цих елементів понад кількість, ви­значену точкою N, сталі мають феритну структуру і також не зазнають фазових перетворень під час нагрівання. Вони належать до феритного класу.

За іншою класифікацією сталі, в яких після нормалізації зберігається перлітна структура, складають перлітний клас, а якщо утворюється мар­тенсит, то мартенситний клас. Сталі з великим вмістом карбідів виділя­ють у карбідний клас.

Легуючі елементи також значно впливають на перетворення в сталі під час нагрівання і охолодження, що, в свою чергу, відбивається на режимах термічної обробки сталі.

8. Леговані сталі

Для маркування легованих сталей взято літерно-цифрову систему. Від­повідно до неї легуючі елементи позначають такими літерами: А - азот (але не в кінці і не на початку марки), Б - ніобій, В - вольфрам, Г - ман­ган, Д - мідь, К - кобальт, М - молібден, Н - нікель, П - фосфор, Р - бор, С - силіцій, Т - титан, Ф - ванадій, X - хром, Ц - цирконій, Ю – алюміній.

Перші дві цифри на початку марки конструкційних сталей вказують середній вміст вуглецю в сотих частках процента, цифри після літер - се­редній вміст позначеного цими літерами елемента в процентах. Наприк­лад, марка 18Х2Н4В означає сталь із середнім вмістом таких елементів - 0,18 % С, до 1 % Сr, 4 % Ni і близько

1 % W.

Літери в кінці марки означають таке: А - високоякісна сталь (наприк­лад, 38ХГСА); Ш - особливо високоякісна (98X18-Ш); СШ - оброблена синтетичним шлаком (35ХМФА-СШ); Л - сталь, призначена для одер­жання виливків (25Л).

У марках інструментальних сталей вміст вуглецю зазначають у деся­тих частках процента (9ХС, 6ХВГ), а якщо його масова частка становить 1 % або більше, то початкову цифру взагалі не пишуть (XI2, ХВГ тощо).

Деякі леговані сталі виділено в окремі групи і позначено літерами так: Ш - підшипникова; Р - швидкорізальна; Е - магнітна; А - з підвищеною оброблюваністю різанням.

За призначенням леговані сталі поділяють на конструкційні, інстру­ментальні і з особливими фізичними властивостями.

1. Конструкційні сталі призначені для виготовлення деталей машин та інших конструкцій. Від них вимагають високої міцності, в'язкості, пруж­ності. До цієї групи належать також сталі, призначені для роботи в корозієактивних і високотемпературних умовах.

Конструкційні сталі поділяють на такі групи.

Будівельні низьколеговані сталі мають масову частку до 0,2 % С і порів­няно невелику кількість легуючих елементів. До них належать, зокрема, сталі 09Г2, 10Г2СІ,15Г2СФ, 10НДП. їх використовують у будівництві та машинобудуванні в основному без термічної обробки.

Поліпшувані сталі призначені для виготовлення деталей машин (вали, шестерні, шатуни тощо), які піддають гартуванню і високому відпускан­ню (поліпшенню). До них належать низьколеговані сталі з масовою част­кою 0,3...0,5 % С, наприклад: 30Х, 40ХН, 30ХГСНА, 38ХНЗМФ.

Сталі з підвищеною оброблюваністю різанням - це так звані автоматні ста­лі, які можна обробляти з великою швидкістю різанням, забезпечують високу якість оброблюваної поверхні і велику стійкість інструменту. Ці сталі легу­ють елементами, які самі або разом з іншими елементами сприяють утворен­ню короткої і ламкої стружки. Такими елементами є S, РЬ, Са, Се. Вводять їх у сталь 0,1...0,3 %. До цієї групи належать сталі сірчані А20, А40Г; свинцеві АС30ХМ, АС38ХГМ; кальцієві АЦ20, АЦ45Х; селенові А45Е, А40ХЕ та ін.

Ресорно-пружинні сталі легують Si, Mn, Cr, W, Ni у кількості 1,5...2,8 % та 0,10...0,25 % V.

Більш поширені кременисті сталі: 50С2, 60С2А, 70СЗА. Високонавантажені пружини і ресори виготовляють із сталей 60С2ХФА, 65С2ВА, 60С2Н2А; клапанні пружини - із сталей 50ХФА, 50ХГФА.

Підшипникові сталі застосовують для виготовлення кульок, роликів і кілець підшипників кочення. До них належать сталі ШХ6, ШХ9, ІПХ15СГ, які містять близько 1 % С і відповідно 0,6; 0,9 і 1,5 % Сr.

Зносостійкі сталі. Для роботи в умовах ударно-абразивного зношу­вання призначені литі сталі аустенітного класу 110Г13Л і 60Х5Г10Л, а в умовах кавітаційно-ерозійного зношування (деталі відцентрових насосів, лопаті гідротурбін) - сталі 30Х10Г10, 30Х14АП2, 30Х14Г12М та ін.

Корозієстійкі сталі поділяють на дві групи: хромисті і хромонікелеві.

Хромисті сталі містять 13 % і більше хрому. За структурою вони поді­ляються на сталі феритного (08X13, 15Х25Т), феритно-мартенситного (12X13) і мартенситного (20X13, 30X13, 95X18) класів.

Більшість хромонікелевих сталей належать до аустенітного класу: 12Х18Н9, 12Х18Н12Т, 10Х14П4Н4Т та ін. Поряд з ними існують сталі аустенітно-феритного (наприклад, 08Х21Н6М2Т) і аустенітно-мартенситного (09X15Н8Ю) класів.

Жаростійкі сталі призначені для роботи при високих температурах у газових середовищах. Жаростійкість (окалиностійкість) визначається не структурою, а складом сталі і в основному залежить від вмісту хрому. Введення в сталь 5...8 % хрому підвищує її жаростійкість до 700...750 °С, а при 25 % Сr -до 1100 °С. Поряд з хромом ці сталі легують Si, Al, Ni (15X5, 40Х9С2, 15Х18СЮ, 20Х23Н13 та ін.).

Жароміцні сталі здатні тривало працювати під навантаженням при високих температурах, їх поділяють на три класи: перлітний, мартенситний і аустенітний.

До сталей перлітного класу, призначених для роботи при температурі 450...580 °С, належать котельні (15К, 18К, 22К) та теплостійкі (12МХ, 25ХІМФ, 20ХЗМВФ та ін.) сталі.

Сталі мартенситного класу (15Х5М, 12Х8ВФ, 40X10С2М та ін.) здатні працювати при температурі 450...600 °С.

Для роботи при температурі 650...700 °С використовують сталі аусте­нітного класу (10Х18Н12Т, 08Х15Н24В4ТР, 45Х14Н14В2М).

2. Інструментальні сталі призначені для виготовлення різального, штам­пового та вимірювального інструменту. Ці сталі повинні мати високу твер­дість, стійкість до спрацювання, в ряді випадків - високу теплостійкість. їх легують головними чином карбідоутворювальними елементами - Сr, W, V, Мn.

Звичайні інструментальні леговані сталі мають теплостійкість до 300 °С. Тому виготовлені з них інструменти можуть працювати при швидкостях рі­зання 15...25 м/хв. З них виготовляють свердла, розвертки, мітчики, плашки.

Особливе місце займають швидкорізальні сталі. Вони містять до 18 % W, 4,5 % Сr, 2,5 % V, 8 % Co та інші елементи. Після термічної обробки твер­дість швидкорізальної сталі досягає 62... 64 HRC_e, а її різальні властивості зберігаються при температурі 600...650 °С. Тому інструменти з цієї сталі можуть працювати з швидкістю різання в 3...4 рази більшою, ніж із вугле­цевих сталей. З них виготовляють свердла, зенкери, різці, фрези, протяжки.

Найбільш поширені швидкорізальні сталі марок Р9, Р9К5, Р9М4.

Штампові сталі призначені для виготовлення інструментів для холод­ного та гарячого деформування металів.

Для холодного деформування металів у багатьох випадках використо­вують інструменти із сталей, призначених для виготовлення різального інструменту (У10, У12, Х12М, Р12).

Сталі для інструментів гарячого деформування повинні мати більшу міцність, окалиностійкість, теплопровідність. Тому для їх виготовлення

застосовують комплексно леговані сталі з більшим вмістом легуючих еле­ментів (5ХНМ, 4Х5В2ФС).

Сталі для вимірювальних інструментів повинні мати високу твердість, стійкість до спрацювання, стабільність у розмірах протягом експлуата­ції. Цим вимогам задовольняють маловуглецеві сталі, які піддають цемен­туванню (15, 20), загартовувані високовуглецеві сталі (X, ХГ), а також сталі, які піддають азотуванню (38ХМЮА).

3. Сталі з особливими фізичними властивостями. Серед них значне міс­це належить магнітним і парамагнітним сталям.

Магнітні сталі поділяють на магнітом'які і магнітотверді.

Магнітом'які сталі застосовують для виготовлення магнітопроводів (осердь реле, трансформаторів тощо). До них належать: технічно чисте залізо, нелегована і легована силіцієм тонколистова сталь, залізонікелеві сплави.

Магнітотверді сталі призначені для виготовлення постійних магнітів. Це сталі мартенситного класу, леговані хромом, вольфрамом, кобальтом (ЕХЗ, ЕХ5В5, ЕХ9К15М2 та ін.), а також велика група Fe-Ni-Al-сплавів.

Парамагнітні сталі використовують в електротехніці, приладобудуван­ні, а також в інших галузях техніки для виготовлення деталей, які не повин­ні намагнічуватися. До них належать сталі аустенітного класу 17Х18Н9, 40Г14Н9Ф2та ін.

9. Леговані чавуни

Леговані чавуни поділяють на корозієстійкі, жаростійкі і жароміцні.

До жаростійких належать чавуни, леговані силіцієм (ЧС13, ЧС15, ЧС17) і хромом (ЧХ22, ЧХ28, ЧХ32). Вони досить стійкі в сірчаній, азотній і багатьох органічних кислотах. Для підвищення корозійної стійкості кре­менисті чавуни додатково легують молібденом (ЧС15М4, ЧС17МЗ). У лу­гах високу корозійну стійкість мають нікелеві чавуни, наприклад аусте­нітний чавун ЧН15Д7.

Жаростійкість чавунів підвищують легуванням силіцієм (ЧС4) або хро­мом (ЧХ32). Високу жаростійкість мають аустенітні чавуни - сірий ЧН15Д7 і з кулястим графітом 4Н15ДЗШ.