КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Классификация сталей и сплавов осуществляется по следующим показателям:

1. По химическому составу:

А. Углеродистые стали:

– низкоуглеродистые (до 0,22 % С);

– среднеуглеродистые (0,23...0,45 % С);

– высокоуглеродистые (более 0,45 % С).

Б. Легированные стали:

а) низколегированные (количество легирующих элементов не превышает 5 %), которые, в свою очередь подразделяются:

– на низкоуглеродистые конструкционные (09Г2, 14Г, 10ХСНД);

– теплоустойчивые (12ХМ, 20ХН, 20ХМФ);

– среднеуглеродистые (30ХГСА, 35ХМ).

б) среднелегированные (количество легирующих элементов составляет 5...10 %):

– конструкционные (30ХГСНД, 30ХН2МФА);

– теплоустойчивые (20Х2МА, 12Х5МА).

в) высоколегированные стали (количество легирующих элементов от 10 до 55 %).

г) высоколегированные сплавы:

– сплавы на железоникелевой основе – твердый раствор хрома в железоникелевой основе (Fe+Ni > 65 %);

– сплавы на никелевой основе – твердый раствор хрома и других элементов в никелевой основе (Ni > 55 %).

2. По назначению в зависимости от основных свойств:

– коррозионно-стойкие, способные сопротивляться разрушениям в условиях воздействия коррозионной среды (воды, газа, пара, кислот, щелочей и т. п.) в течение расчетного срока эксплуатации (стали 12X13, 20X13, 30X13, 04Х18Н10, 12Х17Г9АН4, 10Х17Н13М2Т и другие);

– жаростойкие (окалиностойкие), способные сопротивляться окисляющему действию рабочей среды при Т > 500 °С, работающие в слабонагруженном состоянии в течение расчетного срока эксплуатации; для Т< 900°С – стали 12X17, 08Х17Т, 15X18СЮ; для Т < 1300°С – сталь 15Х25ТЮ;

– жаропрочные, способные сохранять прочность, пластичность и стабильность структуры при высоких температурах, работающие в нагруженном состоянии и обладающие при этом достаточной окалиностойкостью; для Т < 550 °С – стали 25Х2МФ, 11Х11Н2В2МФ; для Т = 600...700 °С – стали 12Х18Н10Т, 45Х14Н14В2М, 10X11Н20Т3Р.

Стали коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные называют также нержавеющими.

– холодостойкие, сохраняющие достаточную пластичность и вязкость при температурах от 0 до -269 °С. Для Т = -196 °С – сталь 03Х13АГ19, для Т = -253 °С – сталь 03Х9К14Н6М3Т, для Т = -269 °С – сталь 12Х18Н10Т;

– радиационно-стойкие, способные сохранять структуру и свойства в условиях облучения. Наибольшее влияние структурные изменения оказывают на механические свойства (sВ, sТ растут, а d, y, KCV уменьшаются в зависимости от суммарного потока нейтронов, снижается жаропрочность и происходит "разбухание" металла на 3...10 %).

3. По системе легирования:

· хромистые стали (X) – 20X13, 12X17 и др.

· хромоникелевые (ХН) – 08Х18Н10, 12Х18Н10Т и др.

· хромомарганцовистые (ХМ) – 03Х13НГ19, 10Х14АГ15 и др.

· хромоникельмарганцовистые – 08Х18Н2Г8Т, Х19Н8Г10АМ.

Основными легирующими элементами являются Cr и Ni. Они определяет свойства и структуру высоколегированных сталей и сплавов. В качестве легирующих элементов применяются С, Si, Mn, W, Ti, Al и др., которые обеспечивают особые свойства сталей и сплавов.

4. По структуре(табл. 1):

· мартенситные – стали 15Х12ВНМФ, 18Х11МНФБ, 15Х11МФ;

· мартенситно-ферритные – кроме мартенсита не менее 5 % феррита – стали 08X13, 12X13, 20X13, 08Х14МФБ и др.;

· ферритные – не претерпевающие a«g превращений – стали 15X28, 15Х25Т, 18Х17Т, 08Х23С2Ю, ЭП 882-ВИ, ЭП 904-ВИ и др.;

· аустенитно-ферритные с содержание феррита более 10% – стали 08Х22Н6Т, Х21Н5Т, Х28АН, 12Х21Н5Т, 08Х23Н6, 03Х22Н6М2;

· аустенитно-мартенситные – стали 09Х15Н8Ю, 08Х17Н5М3;

· аустенитные – имеющие однофазную структуру аустенита – стали 000Х18Н10Т (С < 0,03 %), 00Х18Н10 (С < 0,04%), 0Х18Н18Н10 (С < 0,08 %), 10Х14Н14М3Т, Х25Н20С2 и др.


Таблица 1

Структурные составляющие системы "железо–углерод" (Fe–C)

 

Элемент Фаза Вид и параметры кристаллической решётки, нм Растворимость углерода (С), % Удельный объём, см3 Свойства
Феррит (Ф) Твердый раствор внедрения углерода в a–железе (также и d–железе) ОЦК 2,86 0,006 при 0 °С 0,02 при 723 °С 0,1271 Пластичен, мягок, ферромагнитен до 768 °С. sВ = 300 МПа; d = 40 %; sТ = 120 МПа; y = 80 %; KCV = 2,5 МДж/м2
Аустенит (А) Твердый раствор внедрения углерода в g–железе ГЦК 3,56 2,14 при 1130 °С 0,1275 Мягок, прочнее феррита, пластичен, хладостоек, жаростоек, кислотостоек. KCV = 2,5 МДж/м2; d = 40%; sВ = 650 МПа; y = 55 %; sТ = 120 МПа; НВ = 1800
Цементит (Ц) Химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), Fe3C Сложная ромбическая 6,69 0,1304 Хрупок, тверд, слабомагнитен НВ = 8000 (65 HRC)
Перлит (П) Эвтектоидная (механическая) смесь Ф + Ц 0,80 0,1286 Прочная структурная составляющая d = 16 %; НВ = 1900; sв = 850 МПа
Ледебурит (Л) Эвтектоидная смесь А + Ц 4,3 при 1130 °С Хрупок, тверд НВ > 6000
Мартенсит (М) Пересыщенный твердый раствор С в a–железе ОЦК тетрагональная 0,1310 Хрупок, тверд HRC ³ 60
Карбиды (К) Соединение С с одним или несколькими металлами Хрупкие, очень твердые

 


Принадлежность стали к той или иной структурной группе можно определить по диаграмме Шеффлера (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Структурная диаграмма металлов (по Шеффлеру)

 

5. По системе упрочнения твердого раствора:

· карбидное – характерно для жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием углерода 0,2...1,0 %; при выдержке стали при Т = 600...650 °С выпадают сложные карбиды Fe, Cг, Nb, V, W типа Me23C6, Ме6С, MeC и другие, которые располагаются по границам зерен и "заклинивают" их;

· боридное – характерно образованием боридов Fe, Cr, Mo, Nb;

· интерметаллидное – характерно для никельсодержащих жаропрочных сталей легированных Ti (1,0...3,5 %) и Аl (до 6 %). При Т = 650...850 °С образуются мелкодисперсные интерметаллиды типа Ni3 (Ti, Al), (Ni; Fe)2Ti и другие. Наличие других элементов может привести к карбидному виду упрочнения.

 

Контрольные вопросы к главе 1

1. По каким показателям классифицируются стали и сплавы?

2. Перечислите структурные составляющие системы Fe–C.

3. Чем отличается аустенит от феррита?

4. Как классифицируются стали по назначению?

5. Каким образом определяется принадлежность стали к структурному классу?

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ








Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 1485;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.012 сек.