О стали

Легированная сталь что это такое: марки, состав, виды и применение. Легированная сталь: состав, свойства и использование

Описание термина – что такое легированная сталь

Физические свойства, такие как прочность, пластичность, хрупкость, могут быть увеличены или уменьшены в несколько раз. Изменение кристаллической решетки материалов активно применяют в металлургии, а также при изготовлении многочисленных деталей и корпусов для автомобильного, машинного, станочного и прочего производства, а также для создания строительных конструкций и инструментов. Сфера применения настолько велика, что сплав начали изготавливать большими партиями, он постепенно вытесняет долю изготавливаемого железа и обычных стальных веществ.

Исходя из приведенной информации, легирование стали – это металлургический процесс выплавки, в ходе которого в состав добавляются материалы примесей. При этом есть два вида операции:

• Объемный – когда компоненты попадают в глубинную структуру. В расплав или шихту внедряются хром, никель.
• Поверхностный – в ходе него происходит диффузионное или иное напыление, то есть покрывается только верхний слой.

Процесс начал использоваться относительно недавно. Впервые эксперименты провели в 1882 году. И с первого же образца исследователи обнаружили, что вместе с улучшением физических свойств значительно снижается степень обрабатываемости. Простыми словами, с материалом просто стало сложно работать. Безусловно, к настоящему времени все дополнительные эффекты легирования изучены, поэтому составлены специальные ГОСТы для разных способов металлообработки.

Характеристика легированных сталей

Легированная сталь представляет собой сталь, которая кроме обычных примесей оснащена еще и дополнительными добавочными веществами, которые необходимы для того, чтобы она соответствовала тем или иным химическим и физическим требованиям.

Обычная сталь состоит из железа, углерода и примесей, без которых невозможно себе представить данный материал. В легированную сталь добавляются дополнительные вещества, которые получили название легирующих. Они используются для того, чтобы сталь стала обладать такими свойствами, которые необходимы в тех или иных ситуациях.

В большинстве случаев в качестве легирующих элементов к железу, примесям и углероду добавляются: никель, ниобий, хром, марганец, кремний, ванадий, вольфрам, азот, медь, кобальт. Также не редко в таком материале отмечаются такие вещества, как молибден и алюминий. Для придания прочности материалу в большинстве случаев добавляется титан.

Такой вид стали имеет три основные категории. Отношение легированной стали к той или иной группе обусловлено тем, сколько в ней содержится стали и примесей, а также легированных добавок.

Виды легированной стали

Есть три основных вида стали с легирующими элементами:

• Низколегированная сталь.

Она характеризуется тем, что в ней содержится около двух с половиной процентов легирующих дополнительных элементов.

• Среднелегированная сталь.

Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.

• Высоколегированная сталь.

К данному виду относятся стальные материалы, количество легирующих добавок в которых превышает десяти процентов. Количество этих компонентов в такой стали может достигать пятидесяти процентов.

Назначение легированной стали

Легированную сталь широко применяют в современной промышленности. Она обладает высоким уровнем прочности, что позволяет изготовлять из нее оборудование для резки и рубки металлического проката самых разных видов.

По своему назначению стали легированного типа могут быть представлены большим количеством групп.

Основными из них являются:

• конструкционная легированная сталь,
• инструментальная легированная сталь,
• легированная сталь с особыми химическими и физическими свойствами.

Характеристики легированных сталей могут быть разнообразными. Они их приобретают благодаря соотношению основных элементов. Стали такого типа являются в любом случае более прочными и устойчивыми к образованию коррозии.

Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества

Широко применяются в строительстве и машиностроении как наиболее дешёвые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой.

В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В

Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

По степени раскисления

Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали. По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества делятся на:

• спокойные (СП) — не менее 0,12 % (Si)
• полуспокойные (ПС) — 0.07-0.12 % (Si)
• кипящие (КП) — не более 0,07 % (Si)

Маркировка

Основные марки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества:

Ст1кп2; БСт2пс; ВСт3Гпс; Ст4-2; … ВСт6сп3.

• Буква перед маркой показывает группу стали. Сталь группы А буквой не обозначается.
• Ст — показывает, что сталь обыкновенного качества.
• Первая цифра — номер по ГОСТу (от 0 до 6).
• Буква Г после первой цифры — повышенное содержание марганца (Mn) (служит для повышения прокаливаемости стали).
• сп; пс; кп — степень раскисления стали (Для стали группы А отсутствие обозначения подразумевает «сп»).
• Вторая цифра — номер категории стали (от 1 до 6 — основные механические свойства). Сталь 1-й категории цифрой не обозначается.
• Тире между цифрами указывает, что заказчик не предъявлял требований к степени раскисления стали.

Применение

Это интересно: Нитинол — форма, применение, эффект памяти, состав

Химический состав легированной стали

Есть постоянные компоненты, которые имеются в любом сплаве данной категории,  также существуют необязательные, легирующие ингредиенты. Сперва перечислим те, которые образуют классический материал:

• Железо. Это очень ковкий сам по себе металл, который добывается из руды. Особенность в том, что его довольно много находится в недрах земли, по добываемости он на втором месте после алюминия. Он хорошо вступает в реакции, именно по этой причине его можно сплавлять различными образами. В процентном соотношении его может быть от 45 до 97-99 процентов. Точное количество частей мы называть не будем, поскольку существует очень много марок, состав которых разнится.
• Углерод. Это один из неотъемлемых компонентов. При совокупности данных веществ увеличиваются природные качества железа. В среднем его добавляют от 0,1% до 1,4% к общей массе. Чем больше его содержание, тем выше прочность. Все стальные изделия делят на углеродистые и низкоуглеродистые.
• Марганец. Интересный ингредиент, который также является легирующим. Хотя если его меньше, чем 1%, то особенных свойств он не придает. Сам по себе это очень красивый серебристый металл, именно от него слитки приобретают свой характерный перелив. Но основная заслуга марганца в том, что он является раскислителем, то есть способствует удалению из сплава кислорода, который, в свою очередь, негативно влияет на особенности. Есть интересные соединения (имени Гадфильда – создателя), которые содержат около 11 – 14 процентов. В таком случае сталь теряет свои магнитные качества, а также становится очень ударопрочной и износостойкой, поскольку при ударах упрочняется.
• Кремний – обязательный элемент, который при большом содержании (более 0,8%) имеет легирующие свойства. Он тоже является раскислителем, а также увеличивает стойкость, предел упругости, жаропрочность и некоторые другие особенности.

Кроме того, в составе обычно есть вредные и скрытые примеси. От них пытаются избавиться, но, к сожалению, полностью убрать не получается. Поэтому в крайне малых дозах в образцах есть:

• Сера, из-за которой увеличивается красноломкость – появляются трещины на разогретой заготовке.
• Фосфор, он приводит к увеличению хладноломкости, то есть хрупкости.
• Кислород, азот и водород – «разрыхляют» структуру.
• Окислы и нитриды – могут привести к надрывам.

Третья группа компонентов – это случайные. Они попадают в емкость вместе с шихтами, то есть со смесью исходных материалов, и не несут положительного влияния. Бывают безвредными или не очень полезными, но из-за малой доли содержания практически не важны. К ним относят:

• медь;
• цинк;
• свинец;
• хром;
• никель.

И, наконец, четвертая группа – это специальные легирующие добавки. Эти элементы вводятся дополнительно для повышения определенных характеристик. Именно они делают из классического сплава упрочненный. Более подробно мы перечислим компоненты в соответствующем разделе статьи.

2 Основные особенности сталей разных видов и классов

Высоколегированная металлургическая продукция применяется в различных промышленных отраслях, начиная от машиностроения и энергетики и заканчивая нефтяной и химической производственной сферой. Наиболее востребованными при этом считаются аустенитные стали. В них никель содержится в количестве не менее 8 %, а хром – не менее 18 %. Служебное назначение и специальные свойства данных сплавов обуславливают конкретную комбинацию других легирующих добавок.

Жаропрочные стали могут при длительном нагреве не изменять своих механических параметров. Такие свойства они получают за счет введения в их состав до 7% вольфрама и молибдена, а также бора, который требуется для измельчения зерна. Бор, заметим, вводится не во все жаропрочные стали.

Ключевая особенность коррозионностойких высоколегированных композиций – малое (до 0,12 %) содержание углерода. Данные сплавы не только легируются соответствующими присадками, но и подвергаются специальной термообработке, благодаря чему при температурах окружающего воздуха от +20 °С они не ржавеют в любых жидкометаллических, щелочных и газовых средах, в кислотных водных растворах.

Жаростойкие стали применяются, как правило, для изготовления элементов газопроводных комплексов, печной арматуры, нагревательных изделий и иных слабонагруженных деталей. Свои особые характеристики они обретают за счет включения в их состав незначительного количества кремния и до 2,5 % алюминия. Кремний требуется для формирования плотных и очень прочных оксидов на поверхности изделий, которые надежно защищают сталь от взаимодействия с газовой атмосферой.

Стоит сказать, что все без исключения стали с высокой степенью легирования получают высокие пластические и прочностные характеристики после их термической обработки. Под таковой понимают процесс, состоящий из двух этапов:

• нагрев до 1150 градусов (закалка металла) и последующее охлаждение стали в воде;
• отпуск (стабилизирующий), предполагающий охлаждение до комнатной температуры предварительно нагретого до 850 градусов металла на открытом воздухе.

Конкретные структуры высоколегированных сплавов зависят от уровня пластической деформации, режимов, в которых осуществляется термообработка стали, и, конечно же, от ее конечного состава.

Классификация продукции

По степени легирования выделяют сталь:

• низколегированную – общее содержание легирующих элементов не превышает 2,5% (5% по некоторым другим стандартам);
• среднелегированную – массовая доля полезных добавок находится в интервале 2,5 (5) …10%;
• высоколегированную – легирующая композиция составляет 10…50%.

Существует также деление металла по его химическому составу, когда выделяют два или три основных компонента лигатуры. Например, существуют хромомарганцевокремниевые стали, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и другие.

По своему качеству легированная сталь делится на такие модификации:

• обыкновенного качества (нет дополнительной литеры в маркировке);
• качественную (буква А в конце названия – 30ХГСА и другие);
• высококачественные (литера Ш в маркировке, если продукция подвергалась электрошлаковой очистке, или буквы ВД, если имел место вакуумно-дуговой переплав).

Стали качественные и высококачественные отличаются меньшим содержанием фосфора, серы, азота и кислорода, а также более высокими эксплуатационными свойствами. Иногда сталь является не только качественной, но и особо чистой по содержанию фосфора и серы. На такой продукт указывает сдвоенная буква А в конце наименования, например, 18ГХАА.

Примеры легированных сталей

Сплав 10Г2 – один из самых востребованных на рынке. В нем содержится 0,07…0,15% углерода и 1,2…1,6% марганца – эту информацию можно понять из маркировки металла. Содержание остальных легирующих компонентов уточняется по справочной литературе:

• хрома, никеля и меди – по 0,3% каждого;
• кремния – 0,17…0,37%;
• серы и фосфора – по 0,0035% каждого.

Железа в этой стали – около 97%. Металл используется для производства сортового и фасонного проката, труб, поковок, крепежных и конструкционных деталей, работающих при температуре от -70°С, в том числе под давлением.

Сталь конструкционная низкой степени легирования для сварных конструкций 80С в качестве основного легирующего компонента содержит 0,6…1,1% кремния. Также в ней достаточно много марганца (0,5…0,9%), меди, хрома и никеля (по 0,3% максимум каждого). Концентрация углерода в сплаве – на уровне 0,74…0,82%. Металл используется для изготовления арматуры класса А-IV.

Еще один известный сплав – 12Х2Н4А. На 93% железа в нем содержится 0,09…0,15% углерода, 3,25…3,65% никеля, 1,25…1,65% хрома. Остальная доля легирующей композиции приходится на кремний, марганец, медь, серу и фосфор. Из этой стали изготавливают валы, зубчатые колеса и другие детали, в том числе особо ответственные, с повышенными требованиями по прочности, твердости и пластичности. Изделия из сплава этой марки способны работать в условиях ударных нагрузок и при критически низких температурах до -120°С.

Сталь 38ХН3МФА нужна как сырье для максимально ответственных тяжело нагруженных деталей и узлов, выдерживающих температуру до +400°С. На 93% железа в ней приходится 3…3,5% никеля, 1,2…1,5% хрома, по 0,3…0,5% углерода, марганца и молибдена, до 0,3-0,35% меди и кремния, 0,1…0,18% ванадия. Суммарное содержание фосфора и меди не превышает 0,05%.

Марка Н12К12М10ТЮ – представитель конструкционных высокопрочных высоколегированных сталей, в котором на 64% железа приходится:

• по 10-12% никеля, кобальта и молибдена;
• 1% алюминия;
• 0,8% титана.

Металл широко используется в промышленности: является базовым сырьем для изделий со строгими требованиями по прочности, пластичности и вязкости, от которых требуется серьезная сопротивляемость пластическим деформациям, усталостному разрушению. Сталь этой марки высоко востребована в машиностроении разных направлений, тяжелом приборостроении, в инструментальной отрасли.

Сталь ШХ15СГ относится к конструкционным легированным шарикоподшипниковым и используется для производства габаритных подшипников качения (шариковых и роликовых) с толщиной стенки свыше 20 мм, диаметром шариков от 50 мм и диаметров роликов от 35 мм.

Вернуться назад

Популярные статьи
В чем отличие отожженной и неотожженной медной трубы?05.07.2022

Еще с прошлого столетия медь закрепила за собой статус одного из самых долговечных материалов, обладающих стойкостью к широкому диапазону температурного воздействия и коррозийным процессам, непроницаемостью для агрессивных веществ. В связи с этим продукция из меди активно применяется в …

Читать далее

Какой провод сильнее нагревается: медный или стальной?05.07.2022

Подача электроэнергии потребителю и ее использование в больших мощностях пока невозможно без проводов и кабелей.

Медь и ее сплавы с самого начала освоения электричества для человечества активно применялись в силу их достоинств: хорошей электро- и теплопроводности, механической прочност…

Читать далее

Акмарал СыргабаеваРуководитель отдела продажПроконсультируйтесь с нами бесплатно

• Поможем выбрать металлопрокат
• Найдем редкий сортамент металлопроката и редкие марки стали
• Рассчитаем стоимость заказа и назовем сроки отгрузки

Ваш телефон*Получить консультациюНажимая кнопку, вы соглашаетесь с условиями обработки персональных данных

Крупнейший торгово-складской комплекс Казахстана по продаже металлопроката.

Все права защищены. Копирование информации преследуется по закону РК.
© 2010-2022 / ТОО «Казметсервис»

Сайт разработан ROIburo

Продукция

• Листовой прокат
• Трубный прокат
• Сортовой прокат
• Фасонный прокат
• Тросы
• Канаты
• Нержавеющий прокат
• Цветной прокат и сплавы
• Специальные стали
• Трубопроводная арматура
• Оцинкованная сталь
• Фильтры и очистительное оборудование
• Блоки ФБС
• Трубная изоляция
• Пружины
• Изоляционные материалы
• ЖБИ изделия
• Фасадный декор
• Уплотнители
• Пожарное оборудование
• Металлоконструкции
• Фреоны, хладоны, хладагенты
• Инструменты и оборудование
• Производство

Информация

• Новости
• О нас
• Наши сотрудники
• Клиентам
• Спецпредложения
• Контакты
• Услуги

Контакты
[email protected]

+7 (7273) 123-444

Пн — Пт: 09:00 — 18:00
Сб, Вс — выходной

пр. Райымбека 348/4 офис 613 (БЦ Aspara)

Скачать прайс-лист
Оставить отзыв
Оставить отзыв о нашей работе или сотруднике

Оставить отзыв о компании Вы можете, заполнив форму обратной связи. Выберите подходящий вариант.

ПожаловатьсяПоблагодаритьБлагодарность

Чтобы оставить положительный отзыв о работе нашего филиала или сотрудника, пожалуйста, заполните все поля формы ниже

Ваше имяВаш email*Текст сообщения
<текстареа class="form-group__input m-form__текстареа" id="g-text" name="text"> ОтправитьНажимая кнопку отправить, вы соглашаетесь
с правилами обработки персональных данных Спасибо!

Ваша жалоба направлена в отдел по работе с клиентами

Спасибо!

Ваш отзыв направлен в отдел по работе с клиентами

Жалоба

Чтобы оставить жалобу, пожалуйста, заполните все поля формы ниже

Ваш email*Ваш телефон*Текст сообщения
<текстареа class="form-group__input m-form__текстареа" name="text" id="co-text"> ОтправитьНажимая кнопку отправить, вы соглашаетесь
с правилами обработки персональных данных Заказ обратного звонка

Вы всегда можете обратиться к нашим специалистам отдела продаж.
Мы перезвоним вам в течение 15 минут и будем рады помочь!

Ваше имяВаш телефон*ОтправитьНажимая кнопку отправить, вы соглашаетесь
с правилами обработки персональных данных Заявка отправлена

Мы свяжемся с вами в течение 15 минут и проконсультируем по любому вопросу!

НазадСтрана

• Казахстан
• Кыргызстан
• Узбекистан

Ваш город

• Алматы
• Нур-Султан (Астана)
• Атырау
• Актау
• Актобе
• Жезказган
• Караганда
• Кокшетау
• Костанай
• Кызылорда
• Павлодар
• Петропавловск
• Семей
• Талдыкорган
• Тараз
• Туркестан
• Уральск
• Усть-Каменогорск
• Шымкент

Добавлено в заявку Продолжить покупки Перейти в корзину Узнать стоимость:Ваше имяВаш телефон*ОтправитьНажимая кнопку «Отправить», Вы соглашаетесь
с Политикой обработки персональных данных ×ЗАЯВКА СФОРМИРОВАНА УСПЕШНА

Легирующие элементы

• Хром – увеличивает прочность и твердость, повышает ударную вязкость. В инструментальные стали добавляется для повышения прокаливаемости. В случае нержавеющих сталей – определяет коррозионную стойкость.
• Никель – повышает прочность и твердость при сохранении высокой ударной вязкости. Понижает пороговую температуру хрупкости. Это влияет на хорошую прокаливаемость сталей, особенно при участии хрома и молибдена.
• Марганец — повышает твердость и прочность за счет пластических свойств. Марганцевая сталь характеризуются повышенным пределом упругости и более высокой стойкостью к истиранию.
• Кремний – в металлургическом процессе играет роль раскислителя. Его добавление увеличивает прочность и твердость стали.
• Молибден – повышает прокаливаемость сталей больше, чем хром и вольфрам. Уменьшает хрупкость металла после высокого отпуска.
• Алюминий – сильно раскисляет, предотвращает рост аустенитных зерен.
• Титан – понижает зернистость, что приводит к большей устойчивости к появлению расколов и трещин. Улучшает восприимчивость к металлообработке.

Легирующих добавок может быть несколько, и для получения тех или иных характеристик их введение может производиться на разных этапах плавки.

Помимо того, что в состав стали вводят различные добавки, в самом материале также присутствуют примеси, которые полностью убрать из состава невозможно:

• Углерод – способствует повышению твердости, прочности и ударостойкости. Однако его превышение в составе металла понижает пластичность и все вышеперечисленные характеристики.
• Марганец – раскислитель, защищающий от кислорода и серы.
• Сера – высоким считается ее содержание выше 0,6%, что плохо сказывается на пластичности, прочности, свариваемости и коррозионной устойчивости.
• Фосфор – ведет к повышению текучести и хрупкости, понижает вязкость и пластичность.
• Кислород, азот, водород – делают сплав более хрупким, снижают показатели его выносливости.

Нежелательные примеси

Сера, содержащаяся в расплаве, преимущественно в виде FeS, приносит ему достаточно вреда. Этот элемент сообщает стали красноломкость – высокотемпературную хрупкость, проявляющуюся, например, при ковке. Он также повышает склонность к истираемости металла, снижает его сопротивляемость усталости, отрицательно влияет на коррозионную стойкость. Снизить негативное влияние серы позволяет добавление в легирующую композицию марганца, который связывает этот элемент. Также для нейтрализации серы в металл вводят лантан, цезий, неодим.

Еще одна значимая вредная примесь – фосфор. Он снижает вязкость стали при низких температурах – это свойство называется хладноломкость. Однако наличие в сплаве фосфора способствует лучшему отделению стружки, и это улучшает механическую обрабатываемость материала.

Азот и кислород присутствуют в металле обычно в химически связанном виде и попадают в сталь в составе руды, топлива или добавляемого в шихту раскислителя. Их наличие уменьшает вязкость и пластичность металла, они способствуют образованию в сплаве непрочных образований – оксидов, нитридов, которые становятся в металлическом массиве концентраторами напряжений и серьезно ухудшают выносливость и вязкость материала, делают его податливым хрупкому разрушению. Азот, кроме того, может привести к деформационному старению стали.

Очень нежелательной примесью является водород. Результат его наличия в металле в количествах, превышающих допустимые:

• хрупкость стали;
• образование флокенов – дефектов в виде круглых или овальных серебристо-белых трещин;
• снижение вязкости;
• ухудшение или полная потеря пластичности.

Правильно составленная легирующая композиция, контроль качества выплавляемой легированной стали на всех этапах ее производства позволяет свести отрицательное влияние вредных примесей к минимуму.

Виды

Основная классификация разделяет все марки на три подвида по количеству полезных примесей. Представим процентное соотношение в таблице:

Название	Процент добавок
Низколегированная	Около 2,5%. Положительные качества прибавились, но при этом ковкость и прочие характеристики для металлообработки не сильно поменялись.
Среднелегированная	От 2,5% до 10%. Используется такое соединение чаще всего.
Высоколегированная	От 10% до 50%. Максимальная прочность и дороговизна – отличительные черты таких изделий.

Помимо этого, все распространенные легированные стали различаются по маркам. Об этом более подробно расскажем в разделе про маркировку.

Классификация

Вне зависимости от того, какое процентное содержание веществ в сплаве, он также может быть разделен на три подвида:

• Конструкционный –  применяется для изготовления разных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении, станкостроении, прочих сферах промышленности и в строительстве. Это очень прочный материал, который может выдерживать большие статические и динамические нагрузки. Именно из таких марок изготавливаются двигатели и запчасти для автомобилей.
• Инструментальный – очень жаропрочный, который предназначен для создания инструментов – как ручных, так и станочных. Из них изготовлены большинство фрез, резцов, сверл.
• С особыми свойствами. Если предыдущие два сорта скорее брали прочностью и надежностью, то данный подвид отличается химической или термической устойчивостью.

Последнюю категорию ряд исследователей даже классифицирует отдельно, утверждая, что ее можно поделить на:

• Жаропрочные – они выдерживают температуры вплоть до 1000 градусов.
• Устойчивые к коррозии металла, поэтому их можно применять в изделиях и конструкциях, которые предназначены для эксплуатации в условиях повышенной влажности.
• Жароустойчивые и окалиностойкие – характеристики отмечают их невосприимчивость к распаду.

Стальной металлолом

Цена на стальной лом зависит от 2-х параметров: вид добавки и качество стали. Легирующие сплавы с высоким содержанием цветных металлов ценятся выше чугуна, (особенно нержавейка и быстрорез). При низком содержании цветных металлов стальной металлолом идет по цене черного металла.

Сферы применения легированной стали

Легированная сталь сегодня активно используется в промышленности. Высокая прочность позволяет использовать ее при производстве оборудования для резки и рубки разных видов металлопроката.

На данный момент легированные стали используются в самых разных сферах, вот часть из них:

• инструменты медицинского назначения, в том числе острые режущие предметы;
• лезвия;
• подшипники, детали, испытывающие высокую радиальную, опорную нагрузку;
• резцы, фрезы, сверла, иная оснастка станков в сфере металлообработки;
• корпуса для техники и приборов;
• нержавеющая посуда, такая как ведра, тазы, пр.;
• детали для автомобилестроения.

С точки зрения практического назначения, среди легированных сталей выделяют:

• Машиностроительные, применяемые для производства деталей механизмов, конструкций корпуса. Они обязательно подвергаются температурной обработке.
• Строительные, их чаще всего используют для изготовления сварных металлических конструкций и лишь в редких случаях подвергают сильному нагреву.

Такая легированная сталь является материалом для трех групп инструментов:

• режущих;
• измерительных;
• штампов.

Из низколегированной стали производят корпуса железнодорожных вагонов, вагонов метро, трамваев, несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и прочих полевых машин. Также эта сталь служит материалом инженерных сооружений, функционирующих при переменных динамических нагрузках, сезонных и суточных теплосменах.

Легированные стали могут иметь различные свойства, которые они получают за счет соотношения основных элементов. Однако нужно понимать, чем отличается любая легированная сталь. На общем фоне ее выделяет повышенная прочность и стойкость к формированию ржавчины.

Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства

Мы уже упоминали, что некоторые компоненты могут быть как обязательными, так и специальными примесями – в зависимости от их количества. Различные марки содержат:

Элемент	Влияние
Хром	Значительно защищает от коррозии, способствует повышению твердости, а также ударопрочности. Показательно то, что много хрома добавляют в нержавейку.
Никель	С добавлением данного вещества сплав становится более вязкий и пластичный, уменьшается его хрупкость, что очень важно, например, перед обработкой давлением – прессованием или штамповкой.
Титан	Снижает зернистость, делает структуру более однородной, а значит, менее подверженной появлению трещин и расколов. Дополнительно улучшается восприимчивость к металлообработке и устойчивость к ржавлению.
Ванадий	Как и после внедрения титана, можно заметить менее зернистую форму. Также характерно увеличение текучести и порога прочности на разрыв.
Молибден	После него намного эффективнее процесс закалки, а также снижается хрупкость, появляется большая выносливость к ржавлению.
Вольфрам	Кроме повышения твердости, он еще и помогает при термообработке – зернистость не увеличивается при нагреве, а при отпуске не сильно страдает ломкость.
Кремний	Его задача – одновременное увеличение прочности и сохранение уровня вязкости. Но если его будет более 15%, то можно наблюдать за повышением магнитной проницаемости и сопротивляемости электричеству. однако нужно быть осторожным, поскольку сталь становится более хрупкой.
Кобальт	Хорошо защищает от быстрого разрушения под воздействием высоких температур. Делает выше ударопрочность
Алюминий	Добавляет окалиностойкость, то есть при большом жаре не происходит быстрого окисления.

Мы перечислили основные добавки, которые применяются при легировании. Также сделаем отдельную таблицу для примесей, которые невозможно полностью убрать из состава.

Элемент	Влияние
Углерод	Очень сильно повышает прочность, твердость, ударостойкость, предел текучести. Но есть строгие ограничения по его добавлению. проще говоря, если его будет более 1,2 – 1,4 процента, то все перечисленные характеристики, напротив, пойдут на спад вместе с пластичностью.
Марганец	Выше мы представили его значимость в качестве раскислителя. Но вещество защищает не только от кислорода, но и от серы, а зачем защищать, читаем ниже.
Сера	Высоким называется уже ее содержание, превышающее 0,6%. Примесь в такой концентрации приводит к плохой свариваемости, сниженной прочности, пластичности и коррозионной устойчивости. в общем, этот ингредиент не приносит никакой пользы, только вред.
Фосфор	Его наличие может привести к завышенному показателю хрупкости и текучести, а также к понижению вязкости и пластичности.
Азот, водород и кислород	Газы способствуют разрыхлению структуры, из-за чего сплав становится хрупким, менее выносливым к нагрузкам и недостаточно вязким.

Список маркировок: какие марки стали называются легированными

Нормативный документ, который регламентирует название каждого нового подвида, – это ГОСТ 4543-71. Потребность в наличии такой систематизации возникла из-за огромного количества разновидностей, которые только увеличиваются с каждым годом, потому что открываются новые соединения и пропорции. Каждый вид предназначен для отдельной сферы деятельности и уникален по-своему. Чтобы их отличать, используют специальные нанесения. Вот как она выглядит:

Или так, на английском языке:

В первом случае букв указано не было, значит это просто классический сплав с добавками. Но во втором мы видим спереди «Х» – ее наличие говорит, что перед нами хромистая сталь. Если в начале стояли другие, они бы свидетельствовали о следующем:

• Ж – нержавеющая;
• Е – магнитная;
• Я – хромоникелевая нержавейка;
• Ш – шарикоподшипниковая;
• Р – быстрорежущая инструментальная.

Также аббревиатуры могут стоять справа. Например:

• А – высококачественная;
• Ш – особовысококачественная;
• Н – полученная способом нагартованного проката;
• ТО – использован термически обработанный прокат.

Теперь о цифрах и буквах внутри самой маркировки. Цифровое обозначение обычно показывает процентное соотношение вещества. Но так как нет возможности уточнять все до сотых частей, то принято округлять до целых. А если содержание не превышает 1%, то буквенный знак присутствует, а цифра не ставится. Сами элементы записываются либо по химическим формулам, либо по первым значениям. Посмотрим более полный перечень:

Если вы хотите исчерпывающие списки и перечни марок, следует заглянуть в вышеупомянутый ГОСТ.

Область применения легированной стали

Сфер использования настолько много, что их сложно перечислить. Скажем только о некоторых производствах:

• Инструменты для медицины, в том числе острые режущие предметы.
• Лезвия.
• Подшипники и прочие детали с высокой радиальной и опорной нагрузкой.
• Резцы, фрезы, сверла и оснастка для станков по металлообработке.
• Корпуса для техники и приборов.
• Нержавеющая посуда – ведра, тазы.
• Делали для автомобилестроения.

Это и многое другое можно изготавливать из данного вещества. Оно позволяет добиться превосходных прочностных качеств.

Свойства

В зависимости от легирующих компонентов они могут быть различными, но в целом улучшаются следующие характеристики легированной стали:

• Коррозийная устойчивость. Иногда достаточно только обработать верхний слой защитным составом, но как быть с деталями, которые постоянно соприкасаются с влагой и кислородом? Ответ простой – легировать.
• Прочность.
• Твердость.
• Отсутствие хрупкости.
• Стойкость к нагрузкам на растяжение и сжатие.
• Нужный уровень вязкости и предела текучести.
• Уменьшение намагниченности.

Производство

Основной способ – металлургический. В ходе него в расплавленный металл добавляют нужное количество примесей. Затем задаются дополнительные условия, в которых диффузия или иные реакции проходятся с более высокой скоростью.

Второй вариант легирования – нанесение поверхностного слоя таким образом, что вещества начинают взаимное проникновение друг в друга.

Сварка сплавов

Мы отмечали, что после добавления компонентов металлообработка, в том числе с помощью сварочного аппарата, затрудняется. Посмотрим, в чем особенности.

Низколегированных

Рекомендации:

• Нельзя допускать быстрого остывания шва – тогда могут появиться микротрещины.
• Аппарат должен быть с обратной полярностью и постоянным напряжением.
• Нужно использовать электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
• Процесс – без перерыва, плавно со средней скоростью в 20 м/ч.
• Напряжение – 40 В и сила тока – 80 А.

Среднелегированных

Особенности:

• В электродах должно быть меньше легирующих веществ, чем в сплаве.
• Если лист шире, чем 5 мм, применяйте аргоновую сварку.
• При газовом аппарате используйте смесь из ацетилена и кислорода.

Высоколегированных

• Тепловой захват материала – минимальный.
• Электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
• Не стоит применять газовую сварку.

В статье мы рассказали все про легированную сталь: что это значит, особенности получения, свойства, классификация, обозначение маркировки и состав. Надеемся, что информация была для вас познавательной.

После того, как ознакомитесь со статьей, можете прочитать про наши товары – мы занимаемся продажей ленточнопильных станков. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.

Инструментальные легированные стали

Инструментальные легированные стали

Данный вид низкоуглеродистого железа обладает иными приоритетным параметрами, сосредоточенными на высоких показателях твердости и износостойкости. Обе характеристики улучшаются с повышением концентрации углерода в металле.

Первоочередно вопрос, затрагивающий легированные стали – применение этого вида металла. Область использования, как указывалось ранее, соответствует названию категории. Подобная сталь – это материал для производства трех основных групп инструментов:

• режущий;

• измерительный;

• штампы.

Первая категория объединяет резцы, фрезы, долбяки. К ней относится и класс быстрорежущей стали, отличающейся красностойкостью, а также сохранением режущих характеристик при нагреве до температуры 700 0С. Другая отличительная особенность быстрорежущей стали – скорость обработки металла, превышающая аналогичный параметр обычных инструментальных марок в пять раз. Маркировка быстрорежущих марок производится литерой «Р», где последующие цифры указывают процентное вхождение вольфрама.

Читайте также:  Шабер – замысловатое применение простого инструмента. Слесарный инструмент шабер — тонкая работа по металлу! Что такое шабер слесарный

Документ, описывающий инструментальные легированные стали – ГОСТ 5950 – 73. Данная разновидность обладает улучшенной теплостойкостью, диапазон значений данного параметра переносится в интервал 250 – 300 0С. Увеличение данной характеристики сказывается на скорости резания, повышая ее значение на 20 – 40%.

Рассматривая, как влияют легирующие элементы на свойства стали, остановимся на нескольких элементах.

Кремний, марка – 9ХС. Введение элемента в состав инструментальной стали повышает ее прокаливаемость до 40 мм. Дополнительный эффект связан с улучшением стойкости мартенсита при отпуске. Впрочем, элемент приносит и отрицательные нюансы в легируемый металл. Стали, содержащие кремний плохо поддаются резанию.

Изделия из легированной конструкционной стали

Марганец, марки – ХВГ, 9ХВСГ. Легирование этим металлом приводит к снижению деформации инструмента в процессе закалки. Наиболее эффективен данный тип легирования для протяжек – инструментов, обладающих большим соотношением длины к диаметру поперечного сечения.

Хром. Легирование элементом применяется для улучшения твердости стали после закалки.

Отличия

Сталь легированная от нелегированной отличается химическим составом. Первая, кроме железа и углерода, содержит большой набор дополнительных компонентов, которые оказывают влияние на ее свойства. Углеродистая (классическая) сталь содержит следы случайных примесей, которые не оказывают значительного влияния на ее свойства.

Другие отличия от обычных углеродистых сплавов:

• устойчивость к коррозии и воздействию агрессивных сред;
• искрение металла, если поднести его заточному кругу;
• бывает низкая несущая способность;
• более высокие затраты производства.