Структура в отожженном состоянии. По этому признаку различают доэвтектоидную, эвтектоидную, заэвтектоидную и ледебуритную легированные стали.

    На  рис. 1 приведена структурная диаграмма для отожженных хромовых сталей, показывающая изменения положения точек легированного перлита (линия 1) и предельного массового содержания углерода в легированном аустените (линия 11) на диаграммах состояние систем сплавов в зависимости от количества хрома. Из диаграммы видно, что по мере увеличения массового содержания хрома точки, аналогичные тачкам S и E на диаграмме состояния системы сплавов Fe-Fe₃C, будут смещаться влево на соответствующих диаграммах состояния систем сплавов с хромом, т. е. массовое содержание углерода в легированном перлите и легированном аустените уменьшаются по мере увеличения количества хрома в сплавах. Это относится также и к сталям, легированным другими карбидообразующими элементами.

    Доэвтектоидная  сталь состоит из легированного перлита и избыточного легированного феррита, заэвтектоидная - из легированного перлита и легированных карбидов, а ледебуритная - из легированных ледебурита, перлита и карбидов. На диаграмме указана также область ферритных сталей, получающихся при большом массовом содержании и небольшом углерода.

    Структура в нормализованном  состоянии. Образование структуры аустенита объясняется тем, что при повышенном массовом содержании в стали элементов, растворяющихся в аустените (в частности никеля), мартенситное превращение в сравнении происходит при более низких температурах, при большом содержании этих элементов такое превращение осуществляется при температурах ниже 0 ⁰С. Соответственно при охлаждении на воздухе до комнатной температуры в стали сохранится структура аустенита без мартенсита.

    При меньшем массовом содержании никеля и углерода мартенситная точка на соответствующей диаграмме будет  лежать выше, так как мартеновское превращение в таких случаях  происходит при более высокой  температуре и охлажденная на воздухе сталь имеет структуру мартенсита.

    При небольшом содержании никеля и углерода скорость охлаждения на воздухе оказывается  меньше критической скорости закалки  и сталь, охлаждённая на воздухе  до комнатной температуры, имеет  структуру троостита, сорбита или перлита. Заштрихованные участки на диаграмме соответствуют составом сталей, занимающим положение промежуточных классов: перлитно-мартенситного и мартенситно-аустенитного.

    Аналогичные диаграммы могут быть построены  также для сталей, легированных другими  элементами, при этом кроме тех названных классов могут образоваться еще два класса: карбидный и ферритный.

    Таким образом, легированная сталь в зависимости  от структуры и состояния, полученных при охлаждении на воздухе, делятся  на пять классов (не включая промежуточных): перлитный, мартенситный, аустенитный, карбидный и ферритный.

    Классификация по качеству. Легированная сталь подразделяется на качественную (массовое содержание серы и фосфора не более 0,035 % каждого), высококачественную (не более 0,025 % каждого) и особовысококачественную (не более 0,015 % S и 0,025 % P), получаемую при рафинирующих переплавах.

    Классификация по назначению и применению. Сталь подразделяют на конструкционные (общего и специального назначения и с особыми свойствами) и инструментальные.

    В конструкционных сталях общего назначении выделяют строительные и машиностроительные низколегированные стали, а также  улучшаемые, цементируемые стали  и стали повышенной обрабатываемости резанием (автоматные стали).

    К конструкционным сталям специального назначения и сталям с особыми свойствами относятся шарикоподшипниковые, рессорно-пружинные, высокопрочные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные, сварочные и наплавочные стали, стали с особыми магнитными, электрическими и тепловыми свойствами, котельные, корпусные стали для судостроения и прочие.

    Инструментальные  стали применяют для изготовления режущих, измерительных и ударно-штамповочных инструментов.

    Маркировка  легированной стали.

    В соответствии с ГОСТом для обозначения  легирующих элементов приняты следующие буквы; Х - хром, Н - никель, Г - марганец, С - кремний, В - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, К - кобальт, Т - титан, Ю - алюминий, Д - медь, П - фосфор, Р - бор, Б - ниобий, А - азот (ставить в конце маркировки запрещается), Е - селен, Ц - цирконий. Для обозначения легированной стали той или иной марки применяют определённое сочетание цифр и букв.

    Для стали конструкционной легированной принята маркировка, по которой первые две цифры указывают среднее массовое содержание углерода в сотых долях процента, если сталь содержит менее 0,1 % углерода, то первая цифра ноль, например 08, 05. Буквы в маркировке указывают наличие соответствующих легирующих элементов, а цифры, следующие за буквами, - процентное массовое содержание этих элементов в стали. Если за какой-либо буквой отсутствует цифра, то это значит, что сталь содержит данный элемент в количестве до 1,5 %, кроме элементов, присутствующих в малых количествах (для комплексно-легированных сталей). Например, марка 35X обозначает хромовую сталь с массовым содержанием С около 0,35 % и Сr до 1,5 %; 45Г2 - марганцевую сталь с массовым содержанием С около 0,45 % и Мn около 2 %; марка 38ХН3МФА - сталь, содержащую 0,33-0,4 % С, 1,2-1,6 % Сr, 3,0-3,5 % Ni, 0,35-0,45 % Мо, 0,1-0,18 % V, а также 0,25-0,5 % Мn, не указанного по маркировке, букву А в конце маркировки используют для обозначения высококачественной стали. Для обозначения особовысококачественной стали в конце маркировки ставят букву Ш (через дефис), например, 30ХГС-Ш.

    Для инструментальной легированной стали порядок маркировки по легирующим компонентам тот же, что и для конструкционных сталей, но содержание углерода указывается первой цифрой в десятых долях процента. Если цифра отсутствует, то сталь содержит около 1 % углерода.

    Некоторые стали специального назначения имеют особую маркировку из букв, которые ставятся впереди цифр: А - автоматная, Ш - шарикоподшипниковая, Р - быстрорежущая, Е - магнитотвердая, Э - электротехническая, Св - сварочная, Нп - наплавочная и т. д.

    Влияние легирующих элементов на свойства стали.

    Легирование стали, никелем повышает её прокаливаемость; этому же способствуют присадки марганца, молибдена, хрома, бора. Никель увеличивает  также, вязкость и пластичность стали, понижает температуру порога хладноломкости. Однако никель дорог, поэтому его вводят в сочетании с марганцем или хромом. Понижение порога хладноломкости достигается также присадкой хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия и циркония, которые образуют дисперсные труднорастворимые в аустените карбиды и препятствуют росту зерна аустенита. Рост зерна аустенита задерживается также присадкой алюминия, присутствующего в виде дисперсных оксидов. Молибден и вольфрам повышают, также стойкость стали к отпуску. Кобальт (как и никель) полностью взаимно растворим с железом, и способствует понижению количества остаточного аустенита в закаленной стали.

     
Никель сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару.

    Вольфрам образует в стали очень твердые соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость стали. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске.

    Ванадий повышает твердость и прочность, измельчает зерно, увеличивает плотность стали.

    Кремний в количестве свыше 1% повышает упругость, окалийность. Содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличиваются электросопротивление и магнитопроницаемость.

    Марганец при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

    Кобальт повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

    Молибден увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

    Титан повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

    Ниобий улучшает кислотостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

    Алюминий повышает жаростойкость и окалийность.

    Медь увеличивает антикоррозионные свойства.

    Цирконий позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

    Сталь легированную конструкционную в зависимости от химического состава и свойств делят на качественную, высококачественную А, особовысококачественную Ш (электрошлакового переплава). 
 
1.Влияние хрома. Если в сталь вводится более 10% хрома, она становится нержавеющей.

    2. Влияние углерода. С увеличением содержания углерода до 1.2% твердость и прочность сталей повышается, но снижается пластичность и ударная вязкость; при этом ухудшаются такие технологические свойства сталей, как ковкость, свариваемость, обработка резанием и др., одновременно улучшаются литейные свойства сталей.

    3. Влияние водорода. Водород, присутствующий в стали, влияет на ее эксплуатационные свойства и приводит к специфическим металлургическим дефектам металла - образованию флокенов и водородному охрупчиванию стали.