2.2. Классификация по структуре в отожженном состоянии.

По структуре в отожженном состоянии легированные стали можно разделить на следующие группы:

а) доэвтектоидные стали, имеющие в структуре свободный феррит;

б) эвтектоидные стали, имеющие перлитную структуру;

в) заэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточные карбиды;

г) ледебуритные стали, имеющие в структуре первичные карбиды, выделившиеся из жидкой стали.

В легированных сталях ледебурит образуется при меньшем содержании углерода, чем в железоуглеродистых сплавах, где он появляется в структуре при концентрации более 2,14% С. Это объясняется тем, что большинство легирующих элементов сдвигает точку S и E на диаграмее Fe-Fe₃C влево, например, при 5% Cr и 1,5% С сталь является ледебуритной. Влияние легирующих элементов на положение точек S и E показано на структурных диаграммах рис.1. В литом состоянии избыточные карбиды совместно с аустенитом образуют эвтектику - ледебурит, который при ковке или прокатке разбивается на обособленные карбиды и аустенит, а при переходе через критическую точку A₁ при охлаждении, наряду с избыточными карбидами, образуется продукт распада аустенита.

Рис. 1. Структурная диаграмма при введении в сталь легирующих элементов: а) ферритообразующих; б) аустенитообразующих.

Углеродистые стали, содержащие меньше 0,8% С, принадлежат к доэвтектоидным сталям, а сплавы, имеющие в своем составе более 2,14%С, - это уже чугуны. Заэвтектоидные стали по содержанию углерода находятся между 0,8% С и 2,14% С.

Легирующие элементы подразделяются в основном на две большие группы:

а) с объемноцентрированной решеткой, расширяющие  - область ( хром, молибден, вольфрам, ванадий и др );

б) с гранецентрированной решеткой, расширяющие  - область (никель, марганец, медь, кобальт и др.).

При большой концентрации в сталях ферритообразующих элементов, суживающих  - область, в сталях отсутствует превращение и образуются стали ферритного класса. Этот класс сталей получается при малом содержании углерода и высоком - легирующего элемента.

При высоких же концентрациях аустенитообразующих элементов, которые расширяют  - область, возможно образование сталей аустенитного класса. В этих сталях структура аустенита сохраняется до комнатной температуры.

Таким образом, в отожженном состоянии могут существовать перлитный (доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные стали), ледебуритный, ферритный и аустенитный классы сталей. Кроме того, могут быть еще стали промежуточных классов, например, аустенитно-ферритный.

2.3. Классификация по структуре после охлаждения на воздухе.

От того, какая структура образуется после охлаждения на воздухе образцов небольшого сечения, стали подразделяются на классы: а) перлитный; б) мартенситный; в) аустенитный; г) ферритный.

Кроме этих классов сталей есть стали так называемых промежуточных классов -аустенитно-ферритный и аустенитно-мартенситный

К перлитному классу относятся стали с относительно малым содержанием легирующего элемента, которые при охлаждении на воздухе получают перлитную (сорбитную, трооститную) структуру. Кривая скорости охлаждения пересекает кривые изотермического распада аустенита рис 2(а)

К мартенситному классу относятся стали, имеющие большое содержание легирующих элементов и получающие при охлаждении на воздухе мартенситную структуру. Скорость охлаждения в этом случае больше или равна критической скорости закалки рис 2(6).

Аустенитный класс сталей образуется при сравнительно большом содержании аустенитообразующих элементов, а ферритный - при большом содержании в стали ферритообразуюших элементов. Ферритный класс сталей незакаливающийся.

При охлаждении на воздухе ни в сталях аустенитного, ни в сталях ферритного класса никаких фазовых превращений не происходит При комнатной темнературе структура сталей ферритного класса состоит из зерен феррита, а аустенитного - из кристаллов (зерен) аустенита Причем кривая охлаждения не пересекает кривых изотермического распада аустенита рис 2(в). Температура M_н аустенитных сталей лежит ниже 0 ⁰С, и поэтому для сталей аустенитного класса при отрицательных температурах может наблюдаться мартенситное превращение. В сталях же ферритного класса при отрицательных температурах полиморфные превращения не наблюдаются

Классификация по структуре, проводится при охлаждении на спокойном воздухе. Если поменять охлаждающую среду, например, применить воду для

охлаждения сталей перлитного класса, то получается структура мартенсита, а если охлаждать медленнее, чем на спокойном воздухе, то стали мартенситного класса могут получить перлитную структуру.

Рис. 2. Диаграмма изотермического распада аустенита и кривая охлаждения нормализованной легированной стали: а) перлитного класса; б) мартенситного класса; в) аустенитного класса.