В металловедении предложено несколько вариантов классификации стали – по качеству, назначению, технологии производства и другим признакам. Одним из общепринятых способов систематизации легированных марок стали является распределение на классы в зависимости от структуры материала в равновесном состоянии. Такое состояние наступает медленно в процессе охлаждения и характеризуется полным завершением всех фаз преобразования сплава с минимальным количеством свободной энергии.
Классификация легированных сталей по равновесной структуре
Легированную сталь получают путем добавления в углеродистый состав железа специальных легирующих элементов, например, хрома, марганца, меди, никеля. В результате улучшаются свойства материала – прочность, вязкость, тепловая стойкость, магнитные качества и другие характеристики. Классификация по равновесной структуре, предложенной Обергоффером, включает следующие классы сталей:
- Перлитные. После травления структура материала приобретает перламутровый блеск, различимый при рассмотрении под микроскопом. Такие стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
- Ледебуритные. Высоколегированные стали, в составе которых содержатся выделяемые при кристаллизации первичные карбиды. Совместно с аустенитом карбиды образуют эвтектику, называемую ледебуритом.
- Ферритные. Структура таких материалов в равновесном состоянии образована легированным ферритом и определенным количеством карбидов. Особенность сталей – высокое содержание легирующего элемента и низкое включение углерода.
- Аустенитные. Материалы обладают высокой жаропрочностью, жаростойкостью, пластичностью и коррозийной стойкостью. Кристаллическая структура сплава железа с легирующими элементами представлена гранецентрированной решеткой.
- Аустенитно-ферритные. Стали с дуплексной структурой, состоящей из двух фаз – аустенита и феррита, количество которых обычно варьируется от 40 до 60%. Высокое содержание хрома (более 20%) обеспечивает коррозийную стойкость сталей полуферритного и полуаустенитного класса в агрессивных средах.
Легированный материал обладает улучшенными характеристиками по сравнению с углеродистыми марками. Поэтому чаще всего используется для сооружения ответственных конструкций, деталей, узлов, механизмов. Сталь получила широкое применение в строительстве, машиностроении, автомобильной и горнодобывающей индустрии.
Классификация легированных сталей по структуре после охлаждения на воздухе
В процессе производства легированных сталей используют высокотемпературную обработку исходного сырья, которое впоследствии подвергают охлаждению. Классификацию материалов после охлаждения предложил французский ученый Гийе:
- перлитные;
- мартенситные;
- аустенитные.
Данная классификация актуальна при охлаждении на спокойном воздухе малых по габаритам стальных образцов. Для первой категорий характерно низкое содержание элементов, легирующих сплав, для второй – среднее, для третьей – высокое.