КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ.

К специальным относятся, в первую очередь, высоколегированные стали, обладающие рядом специфических свойств: высокой жаростойкостью жаропрочностью, коррозионной стойкостью, хладостойкостью т.п. К высоколегированным сталям относят сплавы, содержащие более 45% железа, суммар­ное количество легирующих элементов в которых составляет не менее 10% при содержании одного из элементов не менее 8%. Если суммарное содержание легирующих элементов в материале более 50% - материал называется уже не сталь, а сплав.

КЛАССИФИКАЦИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЙСТВ И НАЗНАЧЕНИЯ. В зависимости от основных свойств и назначения высоколегированные стали подразделяют на следующие группы:

1. коррозионно-стойкие, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии (влаж­ной атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, морской и др.), в том числе против межкристаллитной коррозии под напряжением, питтинговой (точечной) коррозии и др.;

2. жаростойкие (окалиностойкие), обладающие стойкостью против химического разрушения(коррозии) их поверхности в газовых средах (в том числе в сухой воздушной атмосфере) при температу­рах выше 550° С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;

3. жаропрочные, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного гарантированного времени и обладающие при этом достаточной окалиностойкостью.

Все эти стали, как правило, коррозионностойки в атмосферных условиях, поэтому их часто на­зывают общим названием — нержавеющие.

4. Самостоятельную группу, хотя и не предусмотренную стандартом, составляют хладостойкие высоколегированные стали и сплавы, сохраняющие на протяжении ограниченно или неограниченно длительного времени под напряжением достаточную пластичность и вязкость при температурах вплоть до - 269° С.

ПРИМЕРЫ.

Группу собственно нержавеющих в атмосферных условиях составляют стали, содержащие свыше 10% хрома. К коррозионностойким в различных агрессивных средах относятся стали, содержащие 15% и более хрома.

Жаростойкими до температуры 900° С являются нержавеющие стали марок 12X17, 08X17Т, 15Х18СЮ; до температуры 1100° С — 15Х25Т, 15X28, 20Х25Н20С2 и другие; до температуры 1300° С — 15Х25Ю5 и др.

Жаропрочными при температурах до +565 …+ 610° С являются стали с содержанием 11—12,5% хрома, легированные молибденом, вольфрамом, ванадием; при температурах до 650° С — хромоникелевые стали типа 18-9 и 18-10, стабилизированные титаном; до 800° С — хромоникельмолибденовые аустенитные стали, сталь 15Х14Н14В2М и др.

Весьма перспективными коррозионностойким и хладостойкими являются стали с низким со­держанием углерода и дополнительно легированные азотом (08Х21Н5АГ7 и др.). Последний целесооб­разно использовать как для частичной замены никеля, так и для повышения прочностных характери­стик стали. Как будет показано дальше, перспективность таких сталей с низким содержанием углерода и наличием азота основана на лучшей свариваемости и более высокой коррозионной стойкости.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТРУКТУРЫ.

В зависимости от структуры, определяемой химическим составом, получаемой при охлаждении на воздухе после высокотемпературного нагрева, высоколегированные стали подразделяют на следую­щие классы:

1. мартенситный — стали с основной структурой мартенсита;

2. мартенситно-ферритный — стали, содержащие в структуре, кроме мартенсита, не менее 5% феррита;

3. ферритный — стали имеющие структуру феррита, не претерпевающие превращений;

4. аустенитно-мартенситный — стали, имеющие смешанную структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменять в широких пределах;

5. аустенитно-ферритный (или ферритно-аустенитный) — стали, имеющие смешанную структуру аустенита и феррита, количество последнего в которых составляет более 10%;

6. аустенитный — стали, имеющие преимущественно однофазную аустенитную структуру.

Отметим, что большинство выпускаемых отечественных аустенитно-ферритных сталей, кроме марки 08Х23Н1З и опытной перспективной 06Х21АН5 (и ей подобных), содержат 40% и более ферри­та, поэтому их правильнее называть ферритно-аустенитными в отличие от аустенитно-ферритных ста­лей зарубежных марок и сварных швов, содержащих от 3 до 20% феррита.

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ ПО ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ.

По составу различают стали:

1. хромистые,

2. хромоникелевые,

3. хромомарганцевые,

4. хромоникельмарганцевые,

5. перечисленные стали, дополнительно легированные азотом (сталь 08Х21Н5АГ7и т.п.), а также с добавками специальных легирующих элементов (молибдена, вольфрама и др.)и карбидообразующих (титана, ниобия, тантала), играющих роль стабилизаторов структуры и свойств(сталь 08Х18Н11М3Б, сталь 10Х17Н13М2Т и т.п.).

Основные виды сталей по данной классификации приведены в таблице 1 с учетом условных обозначений легирующих элементов в марках сталей и сплавов (см табл. 2).

Таблица 1. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ СТАЛЕЙ НА ТИПЫ, КЛАССЫ

Тип, класс стали	Марка стали
Углеродистый	Ст.3, 10. 20, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К, 20ЮЧ
Низколегированный марганцовистый, марганцово-кремнистый	16ГС, 17ГС, 17Г1С, 09Г2С, 10Г2СФ, 09Г2. 10Г2С1, 10Г2, 10Г2С1Д, 09Г2СЮЧ, 16ГМЮЧ, 09Г2СФБ
Мартенситный*	15X5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х8ВФ, 20Х13, Х9М, 12X13
Ферритный	08X13, 08Х17Т, 15Х25Т
Аустенитно-ферритный	08Х22Н6Т, 12X21Н5Т, 08Х18Г8Н2Т, 15Х18Н12С4ТЮ
Аустенитный	10Х14Г14Н4Т, 08Х18Н10Т, 08X18H12Б, 10XI7H13M2T, 08Х17Н15МЗТ, 03Х17Н14М3, 12Х18Н12Т, 02Х18Н11, 02Х8Н22С6, 0ЗХ19АГЗН10Т, 07ХГ3АГ20, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 03X21Н21М4ГБ
Сплавы на железо-никелевой и никелевой основе	06Х28МДТ, 0ЗХ28МДТ, ХН32Т
Низколегированный хромомолибденовый хромомолибденованадиевый	12МХ, 12ХМ, 15ЧМ, 10Х2М1, 10Х2Г3М. 12Х1МФ, 10Х2М1ФБ, 15Х2МФА, 18Х2МФА, 25Х2МФА, 25Х3МФА

* Стали указанного типа и класса склонны к подкалке.

 

Таблица 2. Условные обозначения основных легирующих элементов в марках легированных сталей