Мета роботи. 1.1 Ознайомитись з мікроструктурою легованих сталей різних класів

Слід також уяснити природну здатність легуючих елементів взаємодіяти з вуглецем. Їх ділять на дві групи:

- елементи, що не утворюють в сталі карбідів (вони розмі­щені справа від заліза в періодичній системі елементів) – це Al, Si, Co, Cu. Ці елементи утворюють тверді розчини заміщення в кристалічній гратці заліза, тобто легують ферит, аустеніт;

- карбідоутворюючі елементи – Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, W, Mo, Ta. Вони розміщені зліва від заліза в періодичній системі елементів. Вони також можуть розчинятись в карбідах інших елементів, або утворювати складні карбіди, які характеризуються високою стійкістю і дуже погано розчиняються в аустеніті навіть при високих температурах. Якщо карбід в сталі утворився безпосередньо із рідкого стану в процесі кристалізації, то такий карбід називають первинним. Наявність в сталях первинних карбідів об’єднує ці сталі в карбідний клас. Це сталі, які в достатній концентрації леговані тугоплавкими елементами (W, Zr, Nb, Mo, Hf).

Рисунок 13.1 – Схема впливу легуючого елемента на положення критичних точок в легованих сталях

Отже, за структурою у відпаленому стані леговані сталі діляться на:

а) доевтектоїдні, із структурою ферит легований і евтектоїд (Флег.+Евтд.). Як приклад, це сталі 40Х, 20ХНЗА, 18ХГТ;

б) евтектоїдні, із структурою евтектоїда (евтд.). Наприклад, сталь 6Х2С.

в)заевтектоїдні, із структурою евтектоїда і вторинних карбідів (Евтд.+К_ІІ). Сталі 9ХС, ХВГ, ШХ15;

г)ледебуритні (або ж карбідні) із структурою евтектоїду, первинних і вторинних карбідів (Евтд.+К_І+К_ІІ). Сталі Х12М, Р18, Р6М5;

д) аустенітні, із структурою легованого аустеніту (Алег.). Це сталі 10Х18Н10Т, Г13;

е) феритні, із структурою ферит легований (Флег.). Це низьковуглецеві сталі із високим вмістом елементів, які розширюють область існування фериту. Це сталі леговані хромом 12Х17, 15Х25, 15Х25Т.

А за структурою у нормалізованому стані (гартування на повітрі) леговані сталі діляться на:

а) перлітні;

б) мартенситні;

в) аустенітні;

За призначенням леговані сталі діляться на:

а) конструкційні;

б) інструментальні;

в) з особливими фізико-хімічними властивостями (маг­нітні, нержавіючі, жаростійкі, жароміцні, зносостійкі і т.д.).

За хімічним складом класифікуються в залежності від легуючого елементу:

а) нікелеві;

б) хромисті;

в) хромонікелеві;

г) хромонікельмолібденові і т.д.

За ступенем легованості:

а) низьколеговані (сумарний вміст легуючих елементів менше 3%);

б) середньолеговані (із сумарним вмістом легуючих елементів від 3 до 15%);

в) високолеговані (із сумарним вмістом легуючих еле­ментів від 15 до 50%).

При сумарному вмісті легуючих елементів більше 50% - їх називають сплавами.

Також слід звернути увагу на те, що практично усі легуючі елементи затримують розпад аустеніту. А це на діаграмі його ізотермічного розпаду відзначається як зміщення С-подібних кривих вправо. Тобто при меншій швидкості охолодження можна отримати мартенситну структуру, як це видно на рисунку 13.2.

 

Рисунок 13.2 – Вплив легуючих елементів на критичну швидкість охолодження

 

Маркування легованих сталей проводять набором цифр і літер. За ГОСТ 5632-72 легуючі елементи в сталях позначаються літерами:

Х - хром;

С - кремній;

П - фосфор;

К – кобальт;

Д – мідь;

В – вольфрам;

М – молібден;

Р – бор;

Т – титан;

Н – нікель;

Б – ніобій;

Ф – ванадій;

Г – марганець;

Ц – цирконій;

Ю – алюміній;

Ч – рідкозамельні метали;

А – азот.

Цифрами позначають середній вміст легуючого елементу в сталі. Цифра яка стоїть попереду означає вміст вуглецю в сотих долях (для конструкційних сталей) або в десятих долях (для інструментальних сталей). Цифра, яка стоїть після літери, яка означає легуючий елемент, вказує на середній вміст його в сталі в цілих процентах. Відсутність цифри говорить за те, що вміст легуючого елементу є в межах одного процента, Наприклад, Х12М. Тут вміст вуглецю і молібдену знаходиться в межах 1 %, а хрому міститься 12%.

4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту

4.1 Вивчити під мікроскопом, користуючись альбомом, і зарисувати схематично структури запропонованих зразків.

4.2 За кожною маркою сталі дати відповідь на запитання в такому порядку:

а) Який хімічний склад сталі?

б) Яка мета легування кожним елементом даної сталі?

в) Який клас сталі за:

- структурою у відпаленому стані?

- структурою у нормалізованому стані?

- призначенням?

г) Яка мікроструктура цієї сталі при кімнатній температурі?

д) Яка область застосування цієї сталі?

е) Який режим термічної обробки сталі?

є) Яка кінцева структура цієї сталі і основні її власти­вості після термообробки?

5 Контрольні запитання

5.1 Які переваги легованих сталей перед залізовуглецевими?

5.2 Як впливають легуючі елементи на поліморфізм заліза?

5.3 За якими ознаками класифікуються леговані сталі?

5.4 Як маркуються леговані сталі?

5.5 Як впливають легуючі елементи на стійкість переохо­ло­дженого аустеніту та критичну швидкість охолодження?

5.6 Як впливають легуючі елементи на розпад мартенситу?

5.7 Які особливості термічної обробки сталей ледебуритного (карбідного), феритного і аустенітного класів?