Где используют легированные конструкционные стали

Легированные конструкционные стали – Осварке.Нет

где используют легированные конструкционные стали

Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). Стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.

Влияние легирующих элементов

Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности. Основной структурной составляющей в конструкционной стали является феррит, занимающий в структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его. Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель – элементы с решеткой, отличающейся от решетки α-Fe. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее.

Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, снижают его ударную вязкость (за исключением никеля). При содержании до 1% марганец и хром повышают ударную вязкость. Свыше этого содержания ударная вязкость снижается, достигая уровня нелегированного феррита при 3% Сг и 1,5% Мп.

Увеличение содержания углерода в стали усиливает влияние карбидной фазы, дисперсность которой зависит от термической обработки и состава сплава. В значительной степени повышению конструктивной прочности при легировании стали способствует увеличение прокаливаемости. Наилучший результат по улучшению прокаливаемости стали достигают при ее легировании несколькими элементами, например Сг+Мо, Cr+Ni, Cr+Ni+Mo и другими сочетаниями различных элементов.

Высокая конструктивная прочность стали обеспечивается рациональным содержанием в ней легирующих элементов. Избыточное легирование (за исключением никеля) после достижения необходимой прокаливаемости приводит к снижению вязкости и облегчает хрупкое разрушение стали.
Хром оказывает благоприятное влияние на механические свойства конструкционной стали. Его вводят в сталь в количестве до 2%; он растворяется в феррите и цементите.

Никель – наиболее ценный легирующий элемент. Его вводят в сталь в количестве от 1 до 5%.
Марганец вводят в сталь до 1,5%. Он распределяется между ферритом и цементитом. Никель заметно повышает предел текучести стали, но делает сталь чувствительной к перегреву. В связи с этим для измельчения зерна одновременно с никелем в сталь вводят карбидообразующие элементы.

Кремний является некарбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничивают до 2%. Он значительно повышает предел текучести стали и при содержании более 1% снижает вязкость и повышает порог хладноломкости.

Молибден и вольфрам являются карбидообразующими элементами, которые большей частью растворяются в цементите. Молибден в количестве 0,2-0,4% и вольфрам в количестве 0,8-1,2% в комплекснолегированных сталях способствуют измельчению зерна, увеличивают прокаливаемость и улучшают некоторые другие свойства стали.

Ванадий и титан – сильные карбидообразущие элементы, которые вводят в небольшом количестве (до 0,3% V и 0,1% Ti) в стали, содержащие хром, марганец, никель, для измельчения зерна. Повышенное содержание ванадия, титана, молибдена и вольфрама в конструкционных сталях недопустимо из-за образования специальных труднорастворимых при нагреве карбидов. Избыточные карбиды, располагаясь по границам зерен, способствуют хрупкому разрушению и снижают прокаливаемость стали.

Бор вводят для увеличения прокаливаемости в очень небольших количествах (0,002-0,005%).

Маркировка легированных сталей

Марка легированной качественной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения (ГОСТ4547-71): хром (X), никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алюминий (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор ( Р ) , кобальт ( К ) , ниобий ( Б ) , цирконий (Ц).

Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1,5%. В конструкционных качественных легированных сталях две первые цифры марки показывают содержание углерода в сотых долях процента.

Кроме того, высококачественные легированные стали имеют в конце марки букву А, а особо высококачественные – Ш.

Например, сталь марки 30ХГСН2А: высококачественная легированная сталь содержит 0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и до 2% никеля; сталь марки 95Х18Ш: особо высококачественная, выплавленная методом электрошлакового переплава с вакуумированием, содержит 0,9-1,0% углерода; 17-19% хрома, 0,030% фосфора и 0,015% серы.

Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улучшаемые и высокопрочные.

Цементуемые легированные стали (ГОСТ 4543-71)

Цементуемые стали – это низкоуглеродистые (до 0,25 С), низко- (до 2,5%) и среднелегированные (2,5-10% суммарное содержание легирующих элементов) стали. Эти стали (табл. 4) предназначены для деталей машин и приборов, работающих в условиях трения и испытывающих ударные и переменные нагрузки.

Работоспособность таких деталей зависит от свойств сердцевицы и поверхностного слоя металла. Цементуемые стали насыщают с поверхности углеродом (цементуют) и подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Такая обработка (см. гл.

V) обеспечивает высокую поверхностную твердость (HRC 58-63) и сохраняет требуемую вязкость и заданную прочность сердцевины металла.

Таблица 4. Цементуемые легированные стали

Улучшаемые легированные стали (ГОСТ 4543-71)

Это среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и низколегированные стали. Для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости) эти стали (табл. 5) термически улучшают (см. главу 5), подвергая закалке и высокому отпуску (500-600°С).

Таблица 5. Улучшаемые легированные стали

Высокопрочные легированные стали

Улучшаемые и цементуемые стали после термической обработки дают прочность до σв=1300 МПа и вязкость до КС=0,8-1,0 МДж/м2. Для создания новых современных машин такой прочности недостаточно. Необходимы стали с пределами прочности σв=1500-2000 МПа. Для этих целей применяют комплексно-легированные и мартенситостареющие стали (табл. 6).

Таблца 6. Высокопрочные легированные стали

Примечания: 1) Показатели механических свойств в числителе – после закалки от 900°С и низкого отпуска при 250°С, в знаменателе – после изотермической закалки. 2) Показатели механических свойств для стали в состоянии после закалки на воздухе и последующего старения.

Комплексно-легированные стали – это среднеуглородистые (0,25-0,6% С) легированные стали, термоупрочняемые при низком отпуске или подвергающиеся термомеханической обработке (см. главу 5).

Мартенситостареющие стали – это новый класс высокопрочных легированных сталей на основе безуглеродистых (не более 0,03% С) сплавов железа с никелем, кобальтом, молибденом, титаном, хромом и другими элементами. Мартенситостареющие стали закаливают на воздухе от 800-860°С с последующим старением при 450-500°С.

Сохранить:

Источник: http://osvarke.net/materialovedenie/legirovannye-konstrukcionnye-stali/

Что такое легированные конструкционные стали?

где используют легированные конструкционные стали

При добавлении легирующих элементов улучшаются определенные свойства стали. Благодаря добавлению хрома, марганца, никеля и других веществ, повышается прочность, устойчивость к температурным перепадам и химическому воздействию. Несмотря на это, использование легированной стали имеет достаточно узкий круг и чаще всего применяется для изготовления определенных элементов и изделий, используемых в особых условиях.

Основные понятия

Современные требования к технологии производства ответственных деталей стали значительно выше, чем ранее, а потому достичь необходимого результата стандартной конструкционной сталью проблематично. Новые стандарты подтолкнули металлургические предприятия использовать в своей работе легированный прокат.

Итак, давайте разберемся с основными понятиями:

  1. Легирующие примеси — химические элементы, с помощью которых повышаются определенные характеристики материала, к примеру, прочность. К таковым относятся: марганец, вольфрам, хром, кремний, молибден, никель, ванадий и пр.
  2. Легирование — это процесс соединения конструкционного металла со специальными добавками по отработанной методике.

Кремний и марганец — это обязательные компоненты во всех видах этого металла. Если их содержание составляет лишь 1%, тогда они учитываются, как легирующие компоненты.

Кремний, хром, никель и марганец — это базовые добавки, влияющие на металл. Остальные элементы способствуют улучшению работы основного легирующего вещества.

Задача легирующих элементов

Как говорилось ранее, существует 4 базовых легирующих элемента. Каждый из них обладает уникальными характеристиками, которые влияют на определенные свойства металла.

  1. Хром делает металл более прочным и твердым, но при этом ухудшает пластичность продукции.
  2. Кремень делает металл более упругим и при этом улучшает магнитные показатели, не влияя на вязкость готового проката.
  3. Марганец положительно влияет на прокаливаемость и повышает свойства механической области.
  4. Никель улучшает вязкость и пластичность материала, повышает прочность. Чаще всего используется в немагнитных сплавах.

Если количество основных добавок в изделии может достичь 2-3%, то вторичные элементы составляют максимум 1%. Связано это в первую очередь с их высокой стоимостью. Добавлять их в большей пропорции просто нерационально и экономически не выгодно.

Виды легирующего конструкционного проката

По использованию легирующие КП делят на следующие 3 группы:

  1. Подшипниковые. Преобладающий элемент хром. Этот материал применяют для изготовления подшипников. Он очень твердый и имеет минимальную карбидную неоднородность.
  2. Теплоустойчивые. Основные элементы ванадий, молибден, хром. Используется в машиностроении. Из него изготавливают детали, способные полноценно работать при температуре до +650⁰С. Уникальность заключается в том, что изделия из этого вида металла способны проработать при такой тепловой нагрузке до 20 000 часов.
  3. Рессорно-пружинные. Материал обладает высокой стойкостью к релаксации, он устойчив к деформациям. Достигается такое результат за счет пластической холодной обработки.

Помимо добавления химических элементов, КС также проходит дополнительную температурную обработку. Стоимость этого вида металла значительно выше, чем стандартного, а потому его используют только при необходимости. Если же возможно изготовить деталь или оборудование из обычного конструкционного сплава, тогда вкладывать средства в легирующие сплавы просто не рентабельно.

Источник: https://www.stroymetall.ru/stati/chto-takoe-legirovannye-konstruktsionnye-stali/

Легированные конструкционные стали их марки и применение

где используют легированные конструкционные стали

Легированная конструкционная сталь – незаменима при производстве в строительстве и машиностроении. Это связано с тем, что она обладает определённым механическим, физическим и химическим свойством. Определённое свойство задаётся содержанием того или иного элемента, за счёт содержания которого будет наделение определённым качеством.

Состав стали

Легированная сталь в своём составе использует элементы:

Марганца (Mn) — Г; кремния (Si) — С; хрома (Cr) — Х; никеля (Ni) — Н; меди (Cu) — Д; азота (N) — А; ванадия (V) — Ф; ниобия (Nb) — Б; вольфрама (W) — В; селена (Se) — Е; кобальта (Co) — К; бериллия (Be) — Л; молибдена (Mo) — М; бора (B) — Р; титана (Ti) — Т; алюминия (Al) — Ю.

Помимо того, что входят основные элементы, сделано добавление таких, как:

Главный из наиболее важных параметров, по которым сталь делят на разнообразные классы – это их химический состав элементов.

Остальные добавления задают металлу отличительные качества. Добавленный хром задаёт сплаву повышенный уровень на прочности и текучести, несмотря на это, сохраняя приемлемый уровень вязкости. Добавление вольфрама обеспечивает сплаву норму твёрдости и задаёт хороший уровень устойчивости во время отпуска. Добавление молибдена задаёт уровень прокаливаемости и повышает уровень пластичности и вязкости.

Различия состава варьируются от общего процента легирующих элементов:

  • На высоколегированные – больше 10%.
  • На среднелегированные – больше 2.5 – 10%.
  • На низколегированные – не более 2.5%.

Конструкционные легированные стали имеют определённое преимущество после термообработки, в отличие от углеродистых. Это говорит о том, что элементы легирования значительно влияют на диффузионные процессы, что протекают при термообработке. В материал добавлено большее количество элементов легирования, потому они приходят под видом сортовых прокатов, это круглые, квадратные, шестигранные, а иногда как калибровочные листы, поковки и прочие полуфабрикаты.

Как маркируется конструкционная легированная сталь

Марки конструкционных легированных сталей состоят из букв и цифр. Литерами называют легирующие элементы, каждый из которых имеет вхождение в состав. Цифра говорит о количественном нахождении углерода и легирующего элемента.

Маркируются они таким образом. В начало ставится число из двух знаков, которое выражает приблизительный усреднённый уровень содержащегося углерода, который указан в сотой доли процентов. Литеры указывают на легирующие элементы. Действующими маркировками считаются: X-Сг, Н — Ni, M-Mo, Г — Мп, Д — Cu, В-W, Ф-V, Б — Nb, Р — В, К-Со, С-Si, Т — Ti, Ц — Zr, Ю — А1, П — Р, А-N. Цифры после литеры обозначает усреднённое вхождение указанного элемента в проценте.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  При какой температуре плавится олово

В случае, когда содержащийся элемент имеет содержание меньше чем 1%, то цифру не ставят. Если в конце имеется литера «А», значит, сталь имеет высокое качество. Это означает, что содержащаяся сера и фосфор имеют количество не более 0.02%.

Где применяется конструкционная легированная сталь

Так как сфера применения конструкционной стали весьма широка, важно знать, область использования материала, и какая марка для чего применяется.

  • 60С2(А) – для рессор, для производства которых используется полосовая сталь толщины от 3 до 16 мм. Пружинных лент, толщины от 0.08 до 3 мм. Витых пружин из 16 мм проволоки.
  • 70СЗА – для тяжелонагруженных пружин с ответственным назначением. Склонная к графитизации сталь.
  • 50ХГ(А) – для рессор, для производства которых требуется полосовая сталь от 3 до 18 мм толщины.
  • 50ХФА(ХГФА) – для ответственных пружин и рессор, которые работают на повышенных температурах, что не превышают 300 градусов, или же для подвергаемых частым переменным нагрузкам.
  • 60C2XA – для больших высоконагруженных пружин и рессор с ответственным назначением.
  • 60C2H2A(C2BA) – для ответственных высоконагруженных пружин и рессор, которые выполнены из пружинных лент и калиброванных сталей.
  • 20Х – для кулачковых муфт, втулок, шпинделей, направляющих планок, плунжеров, оправок, копиров, шлицевых валиков и пр.
  • 40Х – для зубчатых колёс, шпинделей и валов в подшипниках качения, червячных валов.
  • 45Х, 50Х – для зубчатых колёс, шпинделей, валов в подшипниках качения, червячных и шлицевых валов, а также других деталей, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
  • 38ХА – для зубчатых колёс, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
  • 45Г2, 50Г2 – для крупных малонагруженных деталей, в том числе валов, зубчатых колёс на тяжелых станках и пр.
  • 18ХГТ – для деталей, которые работают на большой скорости при высоком давлении и нагрузке.
  • 20ХГР – для тяжелонагруженных деталей, которые работают на большой скорости и нагрузке.
  • 15ХФ – для некрупных деталей, что подвергаются цементации и закалке с низким отпуском.
  • 40ХС – для мелких деталей, которые обладают высоким уровнем прочности.
  • 40ХФА — для ответственных и высокопрочных деталей, которые подвержены закалке и высокому отпуску. Для мелких и средних деталей со сложной формой, которые работают на износ. Также ответственных сварных конструкций, что работают в условиях знакопеременной нагрузки.
  • 35ХМ – для валов, деталей турбин и крепежа, что работают на повышенных температурах.

Так как каждый вид стали имеет свои определённые преимущества, важно понимать какие для чего будут наиболее подходящими. В качестве основных деталей, которые испытывают серьёзные нагрузки и имеют высокий уровень износа, легированные конструкционные стали их марки и применение является незаменимым.

Легированные стали

Легированные стали – сплавы, свойства которых улучшены путем добавления дополнительных компонентов, называемых легирующими. Их применение обусловлено стремлением добиться от получаемого сырья различных свойств, которые необходимы в разных ситуациях.

Этот сплав обладает повышенной прочностью, дольше не поддается коррозии. Области его применения достаточно разнообразны. В основном, это трубы, детали и другие изделия, которые в процессе эксплуатации будут подвержены повышенным температурным перепадам.

В состав обычного металла входит железо, углерод и различные примеси. При легировании, как уже указывалось ранее, в него добавляют еще другие компоненты, носящие название легирующих. Среди них: ниобий, хром, никель, кремний, ванадий и др. Еще нередко встречаются алюминий и молибден. Чтобы увеличить прочность полученного сырья зачастую добавляют титан.

Свойства легированной стали

Чаще всего, ее свойства определяют по примесям, добавленным при производстве.

Качества стали зависят от легирующих элементов, которые добавлены в ее состав:

  • стойкость к ржавлению возникает благодаря молибдену и хрому;
  • твердость возникает благодаря марганцу, хрому и другим компонентам;
  • прочность приобретается благодаря добавлению титана, марганца, хрома и вольфрама.

Легированная сталь становится прочнее и устойчивее к воздействию окружающей среды, когда хрома в ней не менее 12%.

Сталь, легированная при соблюдении необходимого процентного содержания всех своих элементов, не будет изменять своих качеств до температуры нагрева 600 градусов Цельсия.

Химический состав

Качество такого материала целиком зависит от количества углерода в ней, так как это один из главных компонентов ее состава. Также обязательно включение в его состав железа. Никель, хром, медь, ванадий и прочие компоненты добавляют с целью улучшить другие свойства сырья.

Теперь рассмотрим, как влияют легирующие элементы на свойства получаемой сырья:

  • Хром, как и никель, несет ответственность за придание стойкости к ржавлению. С его помощью получают всем известную нержавейку, металл делается тверже и прочнее.
  • Никель добавляет не только прочности, но и пластичности.
  • Медь, помимо устойчивости к коррозии, способствует сопротивлению различным кислотам.
  • Ванадий уплотняет структуру, делает мелкозернистой.
  • Марганец несет ответственность за износостойкость.
  • Вольфрам сохраняет твердость материала при воздействии высоких температур.
  • Кремний придает металлу упругость, а также делает его магнитным.
  • Присутствие алюминия добавляет полученному материалу жаростойкости.

Как изменяется структура при добавлении различных примесей? В результате их введения кристаллическая решетка разрушается по причине отличий в форме электронов и атомных величин. Поэтому характеристики легированной стали могут колебаться из-за изменения процентного соотношения элементов в ее составе. Твердость, прочность и пластичность сплав получает после термообработки.

Внешний вид легированной стали

По химическому составу такой металл обычно отличается. Поэтому классификация будет следующей:

  1. Низколегированный – процент легированных добавок не более 2,5.
  2. Среднелегированный – примеси составляют не более 2,5-10 %.
  3. Высоколегированный – примесей может быть больше 10% и расти до 50.

По классификации деление идет на: коррозионно-устойчивую сталь и жаростойкую (выдерживает выше 1000 градусов).

Согласно химическому распаду выделяются:

  • окалиноустойчивая (при 550 градусах);
  • жароустойчивая.

Известны два основных типа: легированные и углеродистые. Посмотрим, какие у них отличия.

Углеродистая сталь – сплав, содержащий совместно с железом и углеродом еще кремний и марганец. Сера и фосфор, тоже имеющиеся в ее составе, относятся к негативно влияющим добавкам, ведь из-за них ухудшаются ее механические свойства.

Сталь бывает низко-, средне- и высокоуглеродистой. Чем большая часть углерода в таких сплавах, тем меньше их пластичность, но зато и тверже получается итоговый материал.

Углеродистая сталь – сплав железа с углеродом до 2%. В него также добавляют кремний, серу и фосфор. Однако, главным компонентом все же является углерод. Количество в процентах этих элементов приблизительно такое: железа до 99,0%, марганца – 03-0,8, серы до 0,06 и кремния до 0,15-0,35.

Главные минусы углеродистой стали:

  • если у нее хорошая прочность и твердость, то недостает пластичности;
  • утрачивается твердость и режущая способность при нагреве до 200 градусов, а при более высоких температурах теряется и прочность;
  • невысокая устойчивость от ржавления при погружении в электролит, в агрессивных средах и т. д.;
  • повышенный коэффициент теплового расширения;
  • утяжеление готовой продукции;
  • возрастание стоимости конечного продукта;
  • трудности при проектировании из-за низкой прочности такой стали.

Легированная – сталь, которая наряду с обычными добавками содержит легированные элементы, значительно повышающие ее качества. Это вольфрам, молибден, никель и др. И еще марганец и кремний в значительных количествах. Примеси добавляются во время плавления. Такой металл отличается своими ценными качествами, которые отсутствуют у углеродистой стали, и лишен ее недостатков.

Использование легированной стали

Сегодня практически невозможно назвать хоть одну из сфер деятельности человека, где не нашлось бы места сплаву с такими характеристиками. Из конструкционной и инструментальной сталей выпускаются почти все инструменты, например, фрезы, резцы, штампы и т. д. Нержавеющие легированные стали также применяются для выпуска бытовых изделий, например, при производстве посуды, корпусов бытовой техники.

Также легированная сталь отличается множеством других качеств, которые гарантируют ей широчайшее применение. Она повышает срок службы самых разных изделий, обеспечивает их надежность и даже позволяет экономить. Ведь чем дольше эксплуатируется та или иная вещь, тем реже приходится приобретать новую.

Кстати, изделия или их компоненты из легированного материала можно встретить не только в строительстве или машиностроении, но и у хирургов в руках, например, скальпель, на производстве трубопроводов. Если изготовить из него нож, то часто точить его не придется.

Источник: https://gazsnabstroy.ru/prochee/legirovannye-konstruktsionnye-stali-ih-marki-i-primenenie

Легированные конструкционные стали их марки и применение — Металлы, оборудование, инструкции

Легированные сталишироко применяют в тракторном исельскохозяйственном машиностроении,в автомобильной промышленности, тяжеломи транспортном машиностроении в меньшейстепени в станкостроении, инструментальнойи других видах промышленности. Это сталиприменяют для тяжело нагруженныхметаллоконструкций.

Стали, в которыхсуммарное количество содержаниелегирующих элементов не превышает 2.5%,относятся к низколегированным, содержащие2.5-10% — к легированным, и более 10% квысоколегированным (содержание железаболее 45%).

Наиболее широкоеприменение в строительстве получилинизколегированные стали, а в машиностроении- легированные стали.

Легированныеконструкционные стали маркируют цифрамии буквами. Двухзначные цифры, приводимыев начале марки, указывают среднеесодержание углерода в сотых доляхпроцента, буквы справа от цифры обозначаютлегирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4Асодержит 0.12% С, 2% Cr, 4%Niи относится к высококачественным, начто указывает в конце марки букваА.

Строительные низколегированные стали

Низко легированныминазывают стали, содержащие не более0.22% С и сравнительно небольшое количествонедефицитных легирующих элементов: до1.8% Mn, до 1,2%Si,до 0,8%Crи другие.

К этим сталямотносятся стали 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2,15ХСНД, 10ХНДП и многие другие. Стали ввиде листов, сортового фасонного прокатаприменяют в строительстве и машиностроениидля сварных конструкций, в основном бездополнительной термической обработки.Низколегированные низкоуглеродистыестали хорошо свариваются.

Для изготовлениятруб большого диаметра применяют сталь17ГС (0.2=360МПа,в=520МПа).

Арматурные стали

Для армированияжелезобетонных конструкций применяютуглеродистую или низкоуглеродистуюсталь в виде гладких или периодическогопрофиля стержней.

Сталь Ст5сп2 -в=50МПа,0.2=300МПа,=19%.

Стали для холодной штамповки

Для обеспечениявысокой штампуемости отношение в/0.2стали должно быть 0.5-0.65 прине менее 40%. Штампуемость стали тем хуже,чем больше в ней углерода. Кремний,повышая предел текучести, снижаетштампуемость, особенно способностьстали к вытяжке. Поэтому для холоднойштамповки более широко используютхолоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп(0.02-0.04%V) и 08Ю (0.02-0.07%Al).

Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали

Для изготовлениядеталей, упрочняемых цементацией,применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С)стали. легирующих элементовв сталях не должно быть слишком высоким,но должно обеспечить требуемуюпрокаливаемость поверхностного слояи сердцевины.

Хромистые стали15Х, 20Х предназначены для изготовлениянебольших изделий простой формы,цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистыестали по сравнению с углеродистымиобладают более высокими прочностнымисвойствами при некоторой меньшейпластичности в сердцевине и лучшейпрочности в цементируемом слое.,чувствительна к перегреву, прокаливаемостьневелика.

Сталь 20Х — в=800МПа,0.2=650МПа,=11%,=40%.

Хромованадиевыестали. Легирование хромистой сталиванадием (0.1-0.2%) улучшает механическиесвойства (сталь 20ХФ). Кроме того,хромованадиевые стали менее склонны кперегреву. Используют только дляизготовления сравнительно небольшихдеталей.

Хромоникелевыесталиприменяются для крупных деталейответственного значения, испытывающихпри эксплуатации значительные динамическиенагрузки. Повышенная прочность,пластичность и вязкость сердцевины ицементированного слоя. Сталималочувствительны к перегреву придлительной цементации и не склонны кперенасыщению поверхностных слоевуглеродом

Сталь 12Х2Н4А -в=1150МПа,0.2=950МПа,=10%,=50%.

Хромомарганцевыесталиприменяют во многих случаяхвместо дорогих хромоникелевых. Однакоони менее устойчивы к перегреву и имеютменьшую вязкость по сравнению схромоникелевыми.

В автомобильнойи тракторной промышленности, встанкостроении применяют стали 18ХГТ и25ХГТ.

Сталь 25ХГМ -в=1200МПв,0.2=1100МПа,=10%,=45%.

Хромомарганцевоникелевыестали. Повышение прокаливаемости ипрочности хромомарганцевых сталейдостигается дополнительным легированиемих никелем.

На ВАЗе широкоприменяют стали 20ХГНМ, 19ХГН и 14ХГН.

После цементацииэти стали имеют высокие механическиесвойства.

Сталь 15ХГН2ТА -в=950МПа,0.2=750МПа,=11%,=55%.

Стали, легированныебором. Бор увеличивает прокаливаемостьстали, делает сталь чувствительной кперегреву.

В промышленностидля деталей, работающих в условияхизноса при трении, применяют сталь20ХГР, а также сталь 20ХГНР.

Сталь 20ХГНР -в=1300МПа,0.2=1200МПа,=10%,=09%.

Источник: https://spb-metalloobrabotka.com/legirovannye-konstruktsionnye-stali-ih-marki-i-primenenie/

Где используется легированная сталь

Легированная сталь — сталь, которая, кроме обычных примесей, содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий, титан и др.

Легированную сталь по степени легирования разделяют на:

  • низколегированную (легирующих элементов до 2,5 %),
  • среднелегированную (от 2,5 до 10 %)
  • высоколегированную (от 10 до 50 %)

Маркировка [ править | править код ]

Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Легированная сталь что это
МаркировкаЭлемент
Г марганец Mn
С (от лат. «силициум») кремний Si
Х хром Cr
Н никель Ni
Д медь Cu
А азот N
Ф ванадий V
Б ниобий Nb
В вольфрам W
Е селен Se
К кобальт Co
Л бериллий Be
М молибден Mo
Р бор B
Т титан Ti
Ю (от «ювенал») алюминий Al
Ц цирконий Zr
П (от лат. «phosphorus») фосфор P
Ч редкоземельные металлы

Стоящая за буквой цифра обозначает среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1 %, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, если цифра одна, то содержание углерода в десятых долях процента.

Дополнительные обозначения в начале марки:

Р — быстрорежущая; Ш — шарикоподшипниковая; А — автоматная; Э — электротехническая; Л — полученная литьём;

  1. содержание в шарикоподшипниковых сталях хрома в десятых долях процента (например, ШХ4 — Cr 0,4 %);
  2. в марке быстрорежущей стали, цифра после «Р» — содержание вольфрама в %, и во всех быстрорежущих сталях содержание хрома 4 %.

Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце — что сталь чистая по сере и фосфору (содержание фосфора и серы в такой стали не превышает 0,03 %).
Две буквы А в конце — «АА» — означают, что сталь особо чистая (ещё более чистая по сере и фосфору).

  • сталь 18ХГТ — 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi;
  • сталь 38ХН3МФА — 0,38 % С, 0,8—1,2 % Сr; 3-3,5 % Ni, 0,35—0,45 % Мо, 0,1—0,18 % V;
  • сталь 30ХГСА — 0,30 % С, 0,8—1,1 % Сr, 0,9—1,2 % Мn, 0,8—1,25 % Si;
  • сталь 03Х13АГ19 — 0,03 % С, 13 % Сr, 0,2—0,3 % N, 19 % Мn.

На сегодняшний день крайне трудно переоценить значимость металлургической продукции, которая часто применяется и в строительстве, и в промышленности, и в производстве бытовых приспособлений. Однако легированные стали заслуживают особого внимания, ведь без них многие отрасли (пищевая, нефтяная, автомобилестроительная и т. д. ) не смогли бы исполнить свои задачи в полной мере.

Появляется вполне логичный вопрос: что же представляет собой сталь легированного типа? Каким образом происходит классификация легирующих компонентов? Какими преимуществами обладает высоколегированный материал, и как производится легирование стали?

Описание металла

Для начала необходимо выяснить, что же собой представляет этот металлический сплав. Итак, этот материал, по сути, является сплавом углерода и железа, содержащим особые элементы, оказывающие воздействие на физические и механические характеристики готовых изделий. Компоненты, добавляемые к нему, называются легирующими. Медь, ванадий, марганец, никель и хром — самые распространенные из них.

Разновидности легированной стали

Легированный металл классифицируется по процентному содержанию легирующих элементов в своем составе:

  • низколегированный сплав — до 2,5%;
  • среднелегированный — от 2,5 до 10%;
  • высоколегированный — от 10 до 50%.

Следует рассмотреть и другой важный момент. Сталь высоколегированного типа и сплавы на ее основе обладают своей классификацией и особенностями, а также могут использоваться при разных условиях:

  • жаропрочные (жароустойчивые) стали;
  • устойчивые к воздействию коррозии.

Источник: https://vi-pole.ru/gde-ispolzuetsja-legirovannaja-stal.html

Легированные конструкционные стали их марки и применение — Металл

Легированные сталишироко применяют в тракторном исельскохозяйственном машиностроении,в автомобильной промышленности, тяжеломи транспортном машиностроении в меньшейстепени в станкостроении, инструментальнойи других видах промышленности. Это сталиприменяют для тяжело нагруженныхметаллоконструкций.

Стали, в которыхсуммарное количество содержаниелегирующих элементов не превышает 2.5%,относятся к низколегированным, содержащие2.5-10% – к легированным, и более 10% квысоколегированным (содержание железаболее 45%).

Наиболее широкоеприменение в строительстве получилинизколегированные стали, а в машиностроении- легированные стали.

Легированныеконструкционные стали маркируют цифрамии буквами. Двухзначные цифры, приводимыев начале марки, указывают среднеесодержание углерода в сотых доляхпроцента, буквы справа от цифры обозначаютлегирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4Асодержит 0.12% С, 2% Cr, 4%Niи относится к высококачественным, начто указывает в конце марки букваА.

Легированные конструкционные стали их марки и применение

Область применения легированных сталей распространяется на сферу машиностроения.

Благодаря высокой прочности и временному сопротивлению от 800 до 2000 МПа их используют для производства наружных конструкций, функционирующих при низких отрицательных и высоких положительных температурах, под воздействием ударных знакопеременных нагрузок и агрессивных рабочих сред. Некоторый вид таких легированных сталей находит применение в армировании железобетонных рам.

Состав легированных сталей

Легированные стали помимо традиционных примесей имеют в своем составе специфические вещества, намеренно добавленные в регламентированном объеме с целью обеспечения конкретных физико-механических характеристик. Эти элементы называются легирующими.

Легирующие элементы стали значительно увеличивают прочностные свойства металла, его коррозийную устойчивость, уменьшают хрупкость. Среди таких добавок наиболее востребованы хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.

Смешиваясь с железом, они изменяют и рушат симметричное расположение кристаллической решетки, поскольку владеют иными атомными величинами и формой наружных оболочек электронов.

Значительная конструкционная прочность приобретается за счет рационализированного подбора химического состава легированной стали, ее структуры, терморежимов обработки, способов упрочнения поверхности, повышением металлургических характеристик. Уровень содержания легирующих элементов увеличивает себестоимость стали, это обуславливает строгую обоснованность диапазона добавок.

Ключевая роль в составе легированной стали принадлежит углероду, который повышает ее прочность, но понижает пластические и вязкие качества, из-за чего возрастает порог хладоломкости. В связи с этим его содержание сдерживается в определенных рамках и только в исключительных случаях бывает выше 60 %. По уровню легирования различают металл низко-, средне- и высоколегированный.

Согласно этой классификации легированные стали в первом случае содержат менее 2,5 % добавок, во втором – 2,510 %, в третьем – 1050 %.

Кроме того, различают сталь коррозионно-устойчивую относительно электрохимической и межкристаллитной коррозии; окалино- и жароустойчивую относительно химического распада поверхности при 550 °С и выше; жаропрочную, которая отличается значительной жаростойкостью и способностью к работе под нагрузкой длительное время при 1000 °С и выше.

Жаропрочная высоколегированная сталь представляет собой такую категорию металла, которая может применяться при максимально критических температурах (1/3 от температуры плавления) под действием слабой нагрузки без явных остаточных деформаций и распада.

Главными особенностями данного вида металла являются продолжительная пластическая деформация и прочность во времени, которая выражается в сопротивлении распаду при долгом влиянии температуры.

Жаропрочные качества главным образом выделяются температурой плавления базового элемента сплава, его легированной добавки и параметрами предыдущей термической обработки, которые определяют структурную фазу сплава.

Существенное возрастание конструктивной прочности в легированном железе обуславливается высокой прокаливаемостью, снижением критической скорости закаливания, дроблением зерна.

Использование упрочняющей термообработки повышает ряд механических качеств.

В результате этого в легированных конструкционных сталях улучшены механические характеристики (тепло-, жаро- и коррозионная стойкость) и существенно изменены физико-химические и технико-эксплуатационные свойства.

Основные характеристики легированных сталей

Преимущественные свойства легированных сталей заключаются в следующих особенностях:

•    сочетание значительных прочностных и ударно-вязких параметров при позитивной и негативной температуре; •    прекрасные технологические качества; •    экономичность; •    большие объемы производства; •    серьезные параметры сопротивления пластичным деформациям; •    легирующие добавки способствуют стабилизации аустенита, что сказывается на повышении прокаливаемости таких сталей; •    возможность применения легких охладителей уменьшает риск возникновения брака по трещинам и короблению при закалке, поскольку снижается разрушение аустенита; •    увеличивается запас пластичности и вязкости, что обуславливает высокую надежность готовых изделий;

•    полезные свойства выявляются только после термической обработки легированной стали, поэтому производимые изделия проходят обязательный этап термического воздействия.

Для описания марок легированных сталей используется буквенно-цифровой алгоритм. Легирующие добавки соответствуют определенной букве алфавита. Цифры, указанные перед буквами, означают уровень углерода в десятых или сотых долях % в зависимости от класса стали.

Цифры, расположенные следом за буквами, означают уровень легирующих добавок в процентах. Когда их уровень составляет больше 1,5 %, то цифровое обозначение не используется.

Указывание буквы А в конце маркировки легированных сталей свидетельствует о том, что металл высококачественный.

Низколегированная сталь характеризуется прекрасной пластичностью, достаточной свариваемостью и крепким сопротивлением хрупкости. Отличные механические качества она получает в ходе закаливания, нормализации и дальнейшего высокого отпуска. У нее в составе низкий уровень углерода.

Высокие прочностные характеристики получаются за счет введения марганцевых, хромовых, никелевых или кремниевых добавок. Влияние легирующих элементов на сталь проявляется в отличной свариваемости и способности поглощать механическое воздействие при деформировании и распаде под ударной нагрузкой с низкой границей хладноломкости. Такая сталь отличается мелкозернистой текстурой.

Но высокая чувствительность к концентрированию напряжений обуславливает пониженную вибрационную устойчивость.

Процесс сварки легированных сталей

Главные параметры сварки низколегированных сталей состоят в их сопротивляемости к локальным межкристаллическим трещинам и хрупкому разрушению. Показателями при выборе режимов сварочных операций являются предельно-допустимые наибольшая и наименьшая скорости остывания околошовной области стали.

Максимум скорости остывания выбирается с учетом предотвращения холодных трещин в этой области. Величина тока процесса сварки принимается в соответствии с типом и толщиной электрода, также оценивают расположение шва, категорию соединения и слой свариваемого железа.

Сварку технологических зон следует осуществлять беспрерывно, без охлаждения шва ниже температуры первоначального нагревания и подогревания его перед проведением дальнейшего прохода выше 200 °С.

Газовое сваривание таких сталей отличается высокой степенью разогревания сварных кромок, низкой коррозионной устойчивостью и сильным выгоранием легирующих элементов, что значительно ухудшает свойства сварных соединений. Для предотвращения отрицательных моментов при такой сварке используют присадочную проволоку, проковывание при 800 °С с дальнейшей нормализацией.

Высоколегированная сталь легко подвергается межкристаллической коррозии, что исключает использование газовой сварки. Допускается такой вариант соединения лишь в случае обработки жаропрочных экземпляров слоем до 2 мм, но при этом все равно остается риск появления короблений.

Сварка высоколегированной стали под флюсом является оптимальным способом соединения металла толщиной до 5 см, поскольку при обработке обеспечиваются стабильные характеристики состава полотна на протяжении всего шва.

Большая часть легированных инструментальных сталей принадлежит к металлам перлитного класса. Они имеют в своем составе небольшое число легирующих веществ, отлично подлежат компрессионной обработке и резанию.

Сталь инструментального типа востребована в производстве режущего инструментария, форм горячей деформации повышенной износостойкости. Металлургическая индустрия производит большой ассортимент продукции из такого материала, соответствующего конкретному ГОСТу.

Источник: https://metallob.ru/legirovannye-konstrukcionnye-stali-ix-marki-i-primenenie.html

Легированные конструкционные стали их марки и применение — О металле

Легированные стали – сплавы, свойства которых улучшены путем добавления дополнительных компонентов, называемых легирующими. Их применение обусловлено стремлением добиться от получаемого сырья различных свойств, которые необходимы в разных ситуациях.

Легированные стали

Этот сплав обладает повышенной прочностью, дольше не поддается коррозии. Области его применения достаточно разнообразны. В основном, это трубы, детали и другие изделия, которые в процессе эксплуатации будут подвержены повышенным температурным перепадам.

В состав обычного металла входит железо, углерод и различные примеси. При легировании, как уже указывалось ранее, в него добавляют еще другие компоненты, носящие название легирующих. Среди них: ниобий, хром, никель, кремний, ванадий и др. Еще нередко встречаются алюминий и молибден. Чтобы увеличить прочность полученного сырья зачастую добавляют титан.

Конструкционные стали

К стали относится огромная группа материалов, которые представляют собой сплавы железа, углерода и других веществ. углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства. К стали относятся сплавы с содержанием углерода от 0,05 до 2,14%. Минимальное содержание железа — 45%.

углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства

По назначению сталь делится на три группы:

  1. Конструкционная;
  2. Инструментальная;
  3. Специальная.

По объему производства основная часть приходится на конструкционную сталь. Она содержит до 1,2-1,3% углерода. По качеству все марки конструкционной стали можно разделить на несколько групп.

Конструкционная углеродистая сталь обычного качества

К этой группе относятся стали с наибольшим содержанием нерегламентированных примесей — газов, неметаллических включений, других металлов. В составе стали могут присутствовать в небольшом количестве, оговоренном в стандартах, такие элементы:

  1. Фосфор и сера — наиболее вредоносные примеси. Они ухудшают механические свойства стали.
  2. Кремний и марганец. В небольших количествах оказывают слабое влияние на свойства сталей, несколько улучшают свариваемость.
  3. Прочие металлы — хром, медь, никель и т. д. Допустимое количество без влияния на свойства материала — 0,3%.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое низкоуглеродистая сталь

Стали обычного качества маркируется буквами Ст или ВСт, после которых следует однозначное число, указывающих на номер сплава, и способ раскисления — удаления из сплава кислорода. Примеры: Ст0, Ст5кп. углерода в этих сталях 0,06—0,65%.

Увеличение количества углерода приводит к повышению твердости, но и увеличивает хрупкость. Стали с небольшим количеством углерода отличаются высокой пластичностью, что позволяет использовать их для производства проволоки при помощи протяжки. Остальные стали обрабатываются на начальном этапе прокаткой.

Изделия из стали с содержанием углерода свыше 0,35% можно подвергать закалке.

Стали обычного качества характеризуются удовлетворительными механическими свойства в сочетании простотой обработки и низкой стоимостью. Поэтому они широко используются для создания неответственных конструкций со слабой нагрузкой. Основная часть металлоконструкций производится из сталей этой группы.

Качественная конструкционная углеродистая сталь

Сталь этой группы отличается от стали обычного качества более жесткими требованиями к химическому составу, особенно по вредным примесям. Количество углерода составляет 0,05—0,6%.

Производство изделий из этой стали ведется прокаткой, с последующей ковкой или штамповкой. Также детали из качественной стали подвергаются термической и химико-термической обработке для повышения механических свойств.

Эта группа сталей используется для изготовления конструкций и деталей машин, которые подвергаются действию умеренных нагрузок.

Для обозначения сплавов из этой группы используется двухзначное число, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, после которых могут идти буквы, обозначающие особенности стали. Примеры сплава: 08, 15кп.

Легированная конструкционная углеродистая сталь

Эта группа сталей наиболее многочисленна по количеству используемых сплавов. По содержанию вредных примесей эти сплавы имеют те же ограничения, что и качественная сталь. Количество углерода также аналогично. Отличие в том, что легированные стали содержат добавки других элементов, преимущественно металлов, которые повышают различные эксплуатационные свойства.

Легированная конструкционная сталь подразделяется на 3 подгруппы:

  • Низколегированная — менее 2,5% легирующих элементов;
  • Среднелегированная — 2,5-6% легирующих элементов;
  • Высоколегированная — более 6% легирующих элементов.

Использование легирующих веществ существенно повышает стоимость стали, поэтому легированные сплавы используются там, где в них есть необходимость. Наибольшее распространение получили низколегированные сплавы, содержащие хром, кремний, марганец и никель.

Такие сплавы обладают хорошей прочностью, сниженной чувствительностью к старению, хорошей свариваемостью, простотой обработки резанием и давлением. Их используют для ответственных конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам.

Методы обработки сходны с теми, что используются для качественной конструкционной стали.

Обозначение легированных сталей состоит из двухзначного числа, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, и больших букв, обозначающих легирующие вещества. Цифра после буквы указывает содержание в процентах, если 1 или менее, то не пишется. Примеры: 20ХМ, 35Г, 40Х2Г2М.

Особой группой легированных сталей выступают нержавеющие сплавы. Они относятся к высоколегированной стали — содержание одного только хрома превышает 12%. Помимо хрома, в нержавеющих сталях присутствует хром, никель, марганец, титан. Примеры: 03Х19Г10Н7М2, 12Х18Н10Т.

Специальная конструкционная сталь

Стали этой группы используются для таких конструкций:

  • Корпуса кораблей;
  • Подшипники;
  • Железнодорожные рельсы;
  • Бандажи;
  • Оси и колеса и т. д.

Обозначение этих сталей ведется по-разному. К примеру, подшипниковые стали обозначаются буквами ШХ, после которых идут цифры, указывающие на номер сплава, и другие буквы. Все специальные конструкционные стали характеризуются высокой прочностью, но могут содержать разное количество углерода.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.

Источник: https://samara-metall.ru/articles/konstrukcionnye-stali

Где используют легированные конструкционные стали — Металлы и их обработка

Сталь – один из самых востребованных материалов в мире сегодня. Без нее сложно представить любую существующую строительную площадку, машиностроительные предприятия, да и много других мест и вещей, которые нас окружают в повседневной жизни. Вместе с тем, этот сплав железа с углеродом бывает достаточно различным, потому в данной статье будет рассмотрено влияние легирующих элементов на свойства стали, а также ее виды, марки и предназначение.

Общая информация

Сегодня многие марки стали широко применяются практически в любой сфере жизнедеятельности человека. Это во многом объясняется тем, что в этом сплаве оптимально сочетается целый комплекс механических, физико-химических и технологических свойств, которые не имеют какие-либо другие материалы. Процесс выплавки стали непрерывно совершенствуется и потому ее свойства и качество позволяют получить требуемые показатели работы получаемых в итоге механизмов, деталей и машин.

Классификация по назначению

Каждая сталь в зависимости от того, для чего она создана, в обязательном порядке может быть причислена в одну из следующих категорий:

  • Конструкционная.
  • Инструментальная.
  • Специального назначения с особыми свойствами.

Самый многочисленный класс – это конструкционные стали, разработанные для создания разнообразных строительных конструкций, приборов, машин. Конструкционные марки разделяются на улучшаемые, цементуемые, пружинно-рессорные, высокопрочные.

Инструментальные стали дифференцируют в зависимости от того, для какого инструмента они производятся: режущего, измерительного и т. д. Само собой, что влияние легирующих элементов на свойства стали этой группы также велико.

Специальные стали имеют свое разделение, которое предусматривает следующие группы:

  • Нержавеющие (они же коррозионностойкие).
  • Жаропрочные.
  • Жаростойкие.
  • Электротехнические.

Группы сталей по химическому составу

Классификацией озвучиваются стали в зависимости от образующих их химических элементов:

  • Углеродистые марки стали.
  • Легированные.

При этом обе эти группы дополнительно разделяются еще и по количеству содержащегося в них углерода на:

  • Низкоуглеродистые (карбона менее 0,3%).
  • Среднеуглеродистые (концентрация карбона равно 0,3 – 0,7 %).
  • Высокоуглеродистые (карбона более 0,7%).

Что такое легированная сталь?

Под этим определением следует понимать стали, в которых содержатся, параллельно с постоянными примесями, еще и добавки, внедряемые в структуру сплава, с целью увеличения механических свойств полученного в конечном счете материла.

Несколько слов о качестве стали

Этот параметр данного сплава подразумевает под собой совокупность свойств, которые, в свою очередь, обуславливаются непосредственно процессом его производства. К подобным характеристикам, которым подчиняются и легированные инструментальные стали, относятся:

  • Химический состав.
  • Однородность структуры.
  • Технологичность.
  • Механические свойства.

Качество любой стали напрямую зависит от того, сколько содержится в ней кислорода, водорода, азота, серы и фосфора. Также не последнюю роль играет и метод получения стали. Самым точным с точки зрения попадния в требуемый диапазон примесей является сопособ выплавки стали в электропечах.

Легированная сталь и изменение ее свойств

Легированная сталь, марки которой содержат в своей маркировке буквенные обозначения вводимых принудительно элементов, меняет свои свойства не только от этих сторонних веществ, но и также от их взаимного действия между собой.

Если рассматривать конкретно углерод, то по взаимодействию с ним легирующие элементы можно условно разделить на две большие группы:

  • Элементы, которые формируют с углеродом химическое соединение (карбид) – молибден, хром, ванадий, вольфрам, марганец.
  • Элементы, не создающие карбидов – кремний, алюминий, никель.

Стоит заметить, что стали, которые легируются карбидобразующими веществами, имеют очень высокую твёрдость и повышенное сопротивление износу.

Низколегированная сталь (марки: 20ХГС2, 09Г2, 12Г2СМФ, 12ХГН2МФБАЮ и другие). Особое место занимает сплав 13Х, который достаточно тверд для изготовления из него хирургического, гравировального, ювелирного оборудования, бритв.

Расшифровка

легирующих элементов в стали можно определить по ее маркировке. Каждая из таких вводимых в сплав составляющих имеет своё буквенное обозначение. Например:

  • Хром – Cr.
  • Ванадий –V.
  • Марганец –Mn.
  • Ниобий – Nb.
  • Вольфрам –W.
  • Титан – Ti.

Иногда в начале индекса марки стали стоят буквы. Каждая из них несет особый смысл. В частности, буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей, «Ш» сигнализирует, что сталь шарикоподшипниковая, «А» – автоматная, «Э» – электротехническая и т. д. Высококачественные стали имеют в своем цифро-буквенном обозначении в конце литеру «А», а особо качественные содержат в самом конце маркировки букву «Ш».

Воздействие легирующих элементов

В первую очередь следует сказать, что основополагающее влияние на свойства стали оказывает углерод. Именно этот элемент обеспечивает с повышением своей концентрации увеличение прочности и твердости при снижении вязкости и пластичности. Кроме того, повышенная концентрация углерода гарантирует ухудшение обрабатываемости резанием.

хрома в стали напрямую влияет на ее коррозионную стойкость. Этот химический элемент формирует на поверхности сплава в агрессивной окислительной среде тонкую защитную оксидную пленку. Однако для достижения такого эффекта в стали хрома должно быть не менее 11,7%.

Особого внимания заслуживает алюминий. Его применяют в процессе легирования стали для удаления кислорода и азота после ее продувки, дабы поспособствовать уменьшению старения сплава. Кроме того, алюминий значительно повышает ударную вязкость и текучесть, нейтрализует крайне вредное влияние фосфора.

Ванадий – это особый легирующий элемент, благодаря которому легированные инструментальные стали получают высокую твёрдость и прочность. При этом в сплаве уменьшается зерно и повышается плотность.

Легированная сталь, марки которой содержат вольфрам, наделена высокой твёрдостью и красностойкостью. Вольфрам хорош также и тем, что он полностью устраняет хрупкость во время запланированного отпуска сплава.

Для увеличения жаропрочности, магнитных свойств и сопротивления значительным ударным нагрузкам сталь легируют кобальтом. А вот одним из тех элементов, который не оказывает какого-либо существенного влияния на сталь, является кремний. Однако в тех марках стали, которые предназначены для сварных металлоконструкций, концентрация кремния должна быть обязательно в пределах 0,12-0,25 %.

Значительно повышает механические свойства стали магний. Его также используют в качестве десульфуратора в случае использования внедоменной десульфурации чугуна.

Низколегированная сталь (марки ее содержат легирующих элементов менее 2,5%) очень часто содержит марганец, что обеспечивает ей непременное увеличение твердости, износоустойчивости при сохранении оптимальной пластичности. Но при этом концентрация этого элемента должна быть более 1%, иначе не получится достигнуть указанных свойств.

Углеродистые марки стали, выплавляемые для различных масштабных строительных конструкций, содержат в себе медь, которая обеспечивает максимальные антикоррозионные свойства.

Для увеличения красностойкости, упругости, предела прочности при растяжении и стойкости к коррозии в сталь обязательно вводят молибден, который также еще и повышает сопротивление окислению металла при нагреве до высоких температурных показателей. В свою очередь церий и неодим применяются для снижения пористости сплава.

Рассматривая влияние легирующих элементов на свойства стали, нельзя обойти вниманием и никель. Данный металл позволяет стали получить превосходную прокаливаемость и прочность, повысить пластичность и ударопрочность и понизить предел хладноломкости.

Очень широко используется в качестве легирующей добавки и ниобий. Его концентрация, в 6-10 раз превышающая количество обязательно присутсвтующего углерода в сплаве, позволяет устранить межкристаллитную коррозию нержавеющей марки стали и предохраняет сварные швы от крайне нежелательного разрушения.

Титан позволяет получить самые оптимальные показатели прочности и пластичности, а также улучшить коррозионную стойкость. Те стали, которые содержит эту добавку, очень хорошо подвергаются обработке различным инструментом специального назначения на современных металлорежущих станках.

Введение в стальной сплав циркония дает возможность получить требуемую зернистость и при необходимости оказывать влияние именно на рост зерна.

Случайные примеси

Крайне нежелательными элементами, которые очень негативно сказываются на качестве стали, являются мышьяк, олово, сурьма. Их появление в сплаве всегда приводит к тому, сталь становится очень хрупкой по границам своих зерен, что особенно заметно при смотке стальных лент и в процессе отжига низкоуглеродистых марок сталей.

Заключение

В наше время влияние легирующих элементов на свойства стали довольно хорошо изучено. Специалисты тщательно провели анализ воздействия каждой добавки в сплаве.

Полученные теоретические знания позволяют металлургам уже на этапе оформления заказа сформировать принципиальную схему выплавки стали, определиться с технологией и количеством требуемых расходных материалов (руды, концентрата, окатышей, присадок и прочего).

Наиболее часто сталеплавильщики использую хром, ванадий, кобальт и другие легирующие элементы, которые являются достаточно дорогостоящими.

Источник: https://magnetline.ru/metalloprokat/gde-ispolzuyut-legirovannye-konstruktsionnye-stali.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлург Онлайн
Что такое инверторная сварка

Закрыть