О стали

Влияние легирующих элементов на сталь – как делают идеальные сплавы? Легированная сталь что это такое: марки, состав, виды и применение

1 Группы легирующих элементов и их обозначение

Компоненты, используемые для улучшения свойств сталей, разбивают по степени применимости на три подвида:

1. Никель – обозначение в готовом сплаве – Н, молибден – М;
2. Марганец – Г, хром – Х, кремний – С, бор – Р;
3. Ванадий – Ф, ниобий – Б, титан – Т, цирконий – Ц, вольфрам – В.

К третьему подвиду относят и остальные элементы для легирования – азот (обозначение – А), медь (Д), алюминий (Ю), кобальт (К), бор (Р), фосфор (П), углерод (У), селен (Е). Отметим, что подобное деление обусловлено в основном экономическими соображениями, а не сугубо физическими.

Элементы для легирования стального сплава

По характеру воздействия добавок на модификации (полиморфные), наблюдаемые в сталях, все легирующие элементы делят на два типа. К первому относят компоненты, которые при любых температурах способны стабилизировать аустенит (в основном это марганец и никель). Вторая группа включает в себя элементы, которые при определенном своем содержании могут поддерживать ферритную структуру сплава (алюминий, молибден, хром, кремний, вольфрам и другие).

По механизму влияния на свойства и структуру сталей добавки причисляют к одному из трех типов:

1. Легирующие элементы, способные создавать карбиды углерода при реакции с последним (бор, молибден, титан, цирконий).
2. Добавки, обеспечивающие полиморфные превращения (альфа-железо в гамма-железо).
3. Химэлементы, при использовании которых получаются интерметаллические соединения (ниобий, вольфрам).

Правильное легирование сталей подразумевает введение в их состав тех или иных добавок в строго рассчитанных количествах. При этом оптимальных результатов металлурги достигают в случае, когда «насыщение» сплавов производится комплексно.

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности.

Хром

Добавка хрома увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали.

Никель

Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.

Титан

Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Ванадий

Присутствие ванадия уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и порог прочности на разрыв.

Молибден

Добавка молибдена дает возможность улучшить прокаливаемость, повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость.

Вольфрам

Вольфрам повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске.

Кремний

При содержании до 1-15% кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Также данный элемент увеличивает упругость, стойкость к коррозии и сопротивляемость к окислению, но также повышает хрупкость.

Кобальт

Введение кобальта увеличивает ударопрочность и жаропрочность.

Алюминий

Добавление алюминия способствует повышению окалиностойкости.

Таблица назначения некоторых видов стали

Отдельно стоит упомянуть примеси и их влияние на свойства сталей. Любая сталь всегда содержит технологические примеси, так как полностью удалить их из состава стали чрезвычайно трудно. К такого рода примесям относятся углерод, серу, марганец, кремний, фосфор, азот и кислород.

Углерод

Оказывает на свойства стали очень значительное влияние. Если его содержится до 1,2%, то углерод способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность.

Марганец

Если количество марганца не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления, а также противостоять негативному влиянию серы на сталь.

Сера

При превышении содержания серы выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.

Фосфор

Даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали.

Азот и кислород

При превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости.

Водород

Слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.

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.

2 Какие свойства сплавов позволяют улучшить легирующие добавки?

Легирование дает возможность снизить деформируемость изделий, производимых из различных марок стали, снизить порог хладоломкости сплавов, свести к минимуму риск появления в них трещин, значительно уменьшить скорость закалки и при этом повысить:

• прокаливаемость;
• ударную вязкость;
• текучесть;
• сужение (относительное);
• коррозионную стойкость.

Все легирующие добавки (кроме кобальта), повышают прокаливаемость сталей и уменьшают (зачастую весьма существенно) критическую скорость закалки. Достигается это за счет увеличения устойчивости аустенита в сплавах.

Образующие карбиды элементы способны замещать атомы железа в цементите. За счет этого карбидные фазы становятся более устойчивыми. При выделении карбидов из твердых растворов наблюдается явление дисперсионного упрочнения сталей. Другими словами – сплав получает дополнительную твердость.

Дисперсионное упрочнение сталей

Также карбидообразующие добавки делают процесс коагуляции дисперсных частиц в сталях более медленным и препятствуют (при нагреве) росту аустенитных зерен. Благодаря таким легирующим компонентам сплавы становятся намного прочнее.

Аустенитную структуру улучшают любыми легирующими добавками, кроме углерода и азота.

Насыщенный добавками аустенит получает высокий показатель теплового расширения, становится парамагнитным, у него снижается предел текучести. Композиции с подобными свойствами незаменимы для выпуска немагнитных и нержавеющих сталей. Аустенитные сплавы, кроме того, прекрасно упрочняются при грамотно проведенной холодной деформации.

Стали, имеющие ферритную структуру, при легировании также обретают добавочную прочность. Максимальное влияние на этот показатель оказывает хром и марганец. Обратите внимание! Прочностные характеристики сплавов увеличиваются при снижении геометрических параметров ферритных зерен.

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.

Сварка легированных сталей: особенности

Легированные сплавы обладают хорошей пластичностью, поэтому из них можно изготовить сложные конструкции методом сварки. По причине различного содержания добавок каждый тип легированных изделий имеет свои особенности.

Сварка низколегированных сталей

Особенность сварных соединений низколегированных сталей заключается в высокой сопротивляемости холодным трещинам и хрупкому разрушению. Но, такие свойства соединительного шва можно достичь только при правильном сваривании.

Если процесс предварительного нагрева будет нарушен либо сварной шов подвергнется слишком быстрому остыванию металл может получить в местах соединения микроскопические повреждения, которые значительно уменьшат прочность всей конструкции.

Низколегированные стали марки 10Г2СД, а также 14ХГС и 15ХСНД свариваются с использованием аппарата постоянного тока с обратной полярностью. Электроды для сваривания должны иметь фтористо-кальциевое покрытие. Величина сварочного тока должна точно соответствовать типу электрода, толщине металла и типу сплава. Несоблюдение этого требования также отразится на качестве сварного шва и, как следствие, на прочности изготавливаемой конструкции.

Сварка низколегированной стали должна осуществляться без перерыва, чтобы весь шов был выполнен без при температуре металла не менее 200 градусов. Средняя скорость сварки составляет 20 м/ч, при напряжении 40 В и силе тока 80 А.

Видео:

Сварка среднелегированных сталей

При изготовлении конструкций из среднелегированных сталей необходимо использовать сварочные материалы, в которых содержание легирующих элементов должно быть меньше, чем в свариваемом материале.

Только при использовании таких материалов можно добиться получения шва с высокой устойчивостью к деформации. Если при изготовлении изделий из среднелегированных сталей толщина листа не превышает 5 мм, то высокого качества соединения можно достичь при использовании аргонодуговой сварки.

Если для соединения деталей используется газовая сварка, то в качестве источника горения следует применять ацетилен в смеси с кислородом.

Маркировка металла

О чем говорит маркировка легированных сталей? Маркировка согласно ГОСТ рассказывает следующее: буква означает название химического элемента, а цифра, которая находится после нее, указывает на процентное содержание данной примеси.

Если за буквой не располагается никакой цифры, то следовательно, процент содержания этого элемента маленький, не превышает значения 1%.

Сколько содержится углерода в стали можно понять по первым двум цифрам, обозначается также в процентах, но в сотых долях. Если вместо двух стоит одна цифра, то значит, процентное содержание указывается не в сотых, а в десятых.

Классификация и обозначение марок по химическому составу:

Еще в СССР был разработан ГОСТ, по которому была принята данная система маркировки. Примечательно то, что она до сих пор остается актуальной.

Следует отметить, что классификация и обозначение химических элементов буквами не всегда соответствует начальной букве их названия: марганец (г), хром (х), никель (н), медь (д), ванадий (ф), вольфрам (в), алюминий (ю), азот (а) и пр.

Если в середине маркировки стоит буква «А», обозначающая азот, то значит, она показывает содержание азота.

Если буква «А» стоит в конце, то следовательно, сера и фосфор содержатся в незначительном количестве (меньше 0,03%), такая сталь считается чистой.

Удвоенная буква «А» на конце говорит об особо чистом материале от содержания названных выше элементов. Определение количества серы также происходит согласно ГОСТ.

ВАЖНО ЗНАТЬ:  Использование припоя для пайки алюминия, меди, стали

Также в начале маркировки можно встретить дополнительное обозначение: быстрорежущая сталь обозначается буквой «Р», шарикоподшипниковая – «Ш», автоматная – «А», электротехническую обозначают буквой «Э», буква «Л» говорит о том, что сталь получена литьем.

Например, маркировка стали: 18ХГТ – содержание углерода составляет 0,18%, содержит хром, марганец и титан.

Прочие элементы, входящие в состав сплавов

Маркировка легированных сталей осуществляется согласно ГОСТ 4543-71. При этом используются буквы и цифры. Первые обозначают тип легирующего элемента, вторые – его процентное содержание. Отсутствие цифры свидетельствует о содержании примеси в пределах 1%.

Таблица 1 Обозначение легирующих элементов стали

Сталь марки ХВ5 расшифровывается следующим образом: легированный сплав с содержанием хрома в пределах 1% и ванадия в пределах 5%. Прочие элементы не указываются в обозначении – информация о них присутствует в актуальном стандарте и сопроводительной документации.

Рис. 5 Обозначение легирующих элементов стали

Сфера применения

Практически все легирующие элементы имеют более высокую стоимость, чем железо. Некоторые из них являются дефицитными. Это объясняет, почему легированные стали не могут применяться в качестве базовых металлов, так как введение полезных добавок значительно удорожает сталь и делает процесс ее выплавки значительно более ресурсоемким. Кроме того, большое количество добавляемых элементов может несколько ухудшить показатели, которые важны для того или иного сплава.

Легированная сталь обычно применяется тогда, когда от металла требуется строгое соответствие некоторым заданным параметрам, либо если от применения классической углеродистой стали добиться нужных свойств сложно или вовсе невозможно.

Марки легированной стали

Марки легированной стали являются различными. Они представлены в большом многообразии. В зависимости от назначения стали определяется ее маркировка.

Сегодня имеется большое количество требований к маркировке легированной стали. Для данного процесса используются цифровые и буквенные обозначения. Сначала при маркировке используются цифры. Они являются показателями того, сколько содержится в том или ином виде легированной стали сотых долей углерода. После цифр стоят буквы, которые являются обозначением того, какие легирующие добавки были использованы при производстве того или иного легированного типа стали.

После букв могут стоять цифры, обозначающие количество легирующего вещества в составе стального материала. Если после обозначения какого-либо легирующего элемента не стоит цифровое обозначение, то его в составе имеется минимальное количество, не достигающее даже одного процента.

Таблица 1. Сопоставление марок стали типа Cm и Fе по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82.

Марки сталиСтFeСтFe

СтО	Fe310-0	Ст4кп	Fe430-A
Ст1кп		Ст4пс	Fe430-B
Ст1пс		Ст4сп	Fe430-C
Ст1сп	—	—	Fe430-D
Ст2кп		Ст5пс	Fe510-B, Fe490
Ст2пс		Ст5Гпс	Fe510-B, Fe490
Ст2сп		Сг5сп	Fe510-C, Fe490
СтЗкп	Fe360-A
СтЗпс	Fe360-B	Ст6пс	Fe590
СтЗГпс	Fe360-B	Стбсп	Fe590
СтЗсп	Fe360-C		Fe690
СтЗГсп	Fe360-C	—
	Fe360-D

Классификация сплавов по назначению

Легированные стали по ГОСТ представлены следующими категориями.

• Машиностроительные. Сплавы для производства деталей станков, корпусных элементов, передаточных валов и прочей продукции. Применение легированных сталей в машиностроении позволяет получить прочные и долговечные элементы, устойчивые к динамическому воздействию.
• Строительные. Материалы для изготовления металлоконструкций. На базе данных сталей производятся швеллеры, балки, уголки и прочий прокат. Продукция характеризуется повышенными эксплуатационными характеристиками, обладает значительной несущей способностью.
• Жаропрочные. Стали, устойчивые к воздействию высоких температур. Изделия на их основе широко применяются в энергетике, востребованы при изготовлении промышленных печей. Для придания материалу требуемых свойств используются присадки на базе молибдена, ванадия и хрома. В качестве основы выступают среднеуглеродистые сплавы.
• Улучшаемые. Группа материалов, хорошо поддающихся закалке. На основе подобных сплавов изготавливаются нагруженные детали, испытывающие воздействие переменного характера.
• Цементуемые. Сплавы, хорошо поддающиеся цементированию и последующему закаливанию. Получаемые детали обладают значительной прочностью, используются в качестве частей передаточных и трансмиссионных механизмов.

Строительные стали имеют дополнительную классификацию. Она позволяет точно подобрать материал для построек определенного назначения.

• Массовая сталь для изготовления типового проката.
• Мостостроительные сплавы, востребованные при производстве пешеходных, автомобильных и железнодорожных мостов.
• Хладостойкая судостроительная сталь нормальной прочности, устойчивая к охрупчиванию.
• Хладостойкая судостроительная сталь высокой прочности, устойчивая к механическому и низкотемпературному воздействию.
• Низкоопущенные стали для применения в авиастроительной промышленности.
• Стали с высоким содержанием карбида и мелкозернистой структурой.
• Материалы повышенной прочности, обработанные прокаткой.

Углеродистые легированные стали используются при изготовлении статичных конструкций. Они обладают повышенной твердостью, подходят для решения большинства задач.

На основе инструментальных легированных сталей выпускаются сверла, измерительные приборы и аналогичная продукция. Изделия прекрасно переносят ударные нагрузки, адаптированы к интенсивному применению.

При изготовлении профильного инструмента нередко применяется быстрорежущая легированная сталь. Получаемые изделия работают с большинством сплавов, обладают длительным сроком службы.

Рис. 2 Сверла из быстрорежущей стали

Некоторые сплавы наделяют особыми свойствами:

• устойчивость к химической коррозии;
• повышенная пластичность;
• специальные магнитные характеристики;
• повышенная электропроводимость.

Для достижения требуемого результата используется специальная комбинация легирующих элементов. Такие сплавы имеют узкое применение, изготавливаются по специальному заказу.

Рис. 3 Шины из стали с повышенной электропроводностью

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

Отличия легированной стали от углеродистой

Различают два сорта стали – углеродистые и легированные. В состав первых включено железо, углерод (до 0,025), доли процента неизбежных примесей. Сталь легированная – углеродистая сталь с добавлением легирующей добавки (нескольких).

Легирование стали осуществляют двумя методами:

• Объёмный – химический элемент попадает в структуры материала в его жидкой фазе.
• Поверхностный – диффузное внедрение или напыление – покрытие верхнего слоя материала.

Приведённые цифры не указывают на точное процентное соотношение соответствующих примесей. ГОСТ допускает их колебание в определённых пределах. Для понимания возьмём конструкционную сталь 40ХА. Допустимая норма:

• Углерод – 0,4 ± 0,03%.
• Хром – 0,81 – 1,11%.

«А» – указание на принадлежность к качественным сортам.

Читайте также — сварочные трансформаторы

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.

Химический состав

Самые распространённые металлы для легирования стали и влияние элементов на свойства материала приведены ниже:

• Алюминий – противостояние появлению окалин.
• Ванадий – текучесть, мелкозернистая структура.
• Вольфрам – твёрдость при нагреве, снижение ломкости после термической обработки.
• Кобальт – жаростойкость, устойчивость к ударным нагрузкам.
• Медь – вязкость.
• Молибден, вольфрам – прочность при термообработке, коррозионная стойкость.
• Никель ­– пластичность, вязкость, обработку материала резанием.
• Ниобий – кислотостойкость.
• Титан – снижение зернистости – стойкость к растрескиванию.
• Хром – твёрдость, сопротивляемость ударным нагрузкам, защита от коррозии.

Легированную сталь получают путём внедрения в сплав неметаллических легирующих компонентов:

• Бор – прокаливаемость.
• Кремний – вязкость, магнитная проницаемость.
• Марганец – защита от окисления.
• Селен – обработка резанием.
• Фосфор – добавка повышает текучесть, вязкость.
• Углерод – улучшает механические свойства с ростом концентрации до ~2%. Её увеличение в диапазоне 1,2% – ~2 % повышает прочность, упругость, твёрдость стали, но ухудшает её обрабатываемость ковкой и резанием, она хуже сваривается, теряет пластичность. Сплав, куда включено от 2% углерода отличается потерей прочности, при концентрации 2,14% получается чугун. Порошковые стали могут включать до 3% карбона (C).

А вы знаете вес пустого кислородного баллона? Если нет, то переходите по ссылке.

Виды легированных сталей

От процентного содержания добавок стали разделяются на:

1. Низколегированные — содержание добавок менее 2,5%
2. Среднелегированные — 2,5 — 10%.
3. Высоколегированные — более 10%.

Также легированные стали подразделяются на следующие виды:

• конструкционные;
• инструментальные;
• с особыми физическими свойствами.

Конструкционные и инструментальные изделия используются в тех областях применения металлов, где необходима повышенная прочность. Легированные стали с особыми физическими свойствами могут быть устойчивыми к коррозии, высокой температуре и к химически агрессивным средам.

Маркировка легированных сталей

Из-за большого разнообразия сплавов с улучшающими добавками появилась необходимость в их маркировке. Легированные стали классификация и маркировка которых будет приведена ниже очень легко идентифицировать по буквенному обозначению, а также по указанию процентного состава тех или иных веществ в металле.

Расшифровка

Маркировка включает в себя буквы, которые обозначают предназначение металла.

1. Ж, Х, Е — обозначение нержавеющих, хромистых и магнитных сплавов.
2. Я — хромоникелевая нержавеющая сталь.
3. Ш — шарикоподшипниковая.
4. Р — режущая.
5. А, Ш — качественная и высококачественная легированная сталь.

Также в сплавах могут содержаться следующие элементы:

• Азот — А
• Алюминий — Ю
• Бериллий — М
• Бор — П
• Вольфрам — В
• Ванадий — Ф
• Кобальт — К
• Кремний — С
• Марганец — Г
• Медь — Д
• Молибден — М
• Магний — Ш
• Ниобий — Б
• Никель — Н
• Селен — Е
• Титан — Т
• Фосфор — П
• Хром — Х
• Цирконий — Ц
• Редкоземельные металлы — Ч

Если легированные стали маркировка которых после букв не имеет цифр не содержат ниобия, молибдена, ванадия, алюминия, азота, бора, титана, циркония и редкоземельных металлов, то это будет говорить о том, что в материале содержание легирующего элемента менее 1,5%. Для перечисленных выше металлов имеется исключение из данного правила, по причине влияния на механические свойства сплава даже десятых долей процента.

Если перед буквенным обозначением стоит цифра, то это показатель содержания кремния, а расположение цифр после буквы указывает процентное соотношение обозначенных химических элементов.

Видео:

Применение легированных сплавов

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам легированная сталь применение находит в машиностроении, изготовлении инструментов, труб и строительных материалов.

Детали машин обычно изготавливают из перлитных металлов. К этой категории материалов относятся низколегированные и среднелегированные стали, которые после отжига имеют структуру позволяющую легко обрабатывать металл с помощью режущего инструмента.

Низколегированные стали благодаря повышенным прочностным характеристикам позволяют существенно экономить денежные средства при строительстве крупногабаритных сооружений и машин. Например, в судостроительстве благодаря использованию материала удаётся уменьшить толщину применяемого металла.

Легированные стали с добавками хрома широко используются для производства изделий, которые устойчивы к воздействия молочной и уксусной кислоты, а также следующих деталей работающих под значительным давлением:

1. Поршневые пальцы, карданные крестовины и другие изделия предназначенные для эксплуатации в условиях повышенного износа.
2. Кулачковые муфты, плунжеры и шлицевые валики.
3. Шестерни коробок передач и червячные валы, а также другие изделия для работы на малых и средних скоростях.

Высоколегированная сталь широко используется для производства деталей устойчивых к коррозионному разрушению. Такие изделия также устойчивы к высоким температурам и способны работать в условиях до +1100 градусов.

Некоторые виды сплавов благодаря особым тепловым качествам имеют специальное применение, например:

1. ЭН42 — материал обладает коэффициентом расширения таким же как и у стекла, поэтому применяется в качестве электродов в лампах накаливания.
2. Х8Н36 — обладает постоянной упругостью, которая не изменяется в температурных пределах от минус 50 до +100 градусов. Благодаря неизменяемой упругости такой материал широко используется для
   производства пружин для часовых механизмов и стрелочных измерительных приборов.
3. И36 — сплав обладает нулевым коэффициентом температурного расширения, поэтому идеально подходит для изготовления различных эталонов и калибровочных изделий.

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.