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/г | 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: 1577;