Высоколегированная сталь что это такое

Высоколегированная сталь

высоколегированная сталь что это такое

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Высоколегированная сталь Высоколегированная сталь (2 голоса, в среднем: 4.5 из 5)

Высоколегированная сталь  имеет в себе от 10 до 50% легирующих элементов, которые вводятся для того чтобы придать необходимые физические и механические свойства сплаву. Легирующие добавки придают особую стойкость к коррозии, повышают прочность, понижают риск хрупкого разрушения. В большинстве своем легирующими элементами высоколегированной стали служат:

  • никель;
  • хром;
  • ванадий;
  • медь.

Существует несколько видов высоколегированных сталей и это разнообразие служит для определенного условия в процессе разработки конструкций. Цель создания большого числа марок сплава – максимально точный подбор для создания более совершенных конструкций и механизмов, способных выдерживать необходимые нагрузки. По свойствам высоколегированные стали бывают:

  • жаропрочные;
  • коррозийно-стойкие;
  • жаростойкие.

Данная сталь очень пластична, достаточно хорошо свариваются, при этом проявляет устойчивость к деформации под механическими нагрузками. Машиностроительная сталь имеет хорошую упругость, немагнитна. Конечно это достигается путем термической обработки и введением необходимого легирующего элемента, благодаря которой можно изменить структуру стали придавая необходимые эксплуатационные параметры.

Марка высоколегированной стали

Марка высоколегированной стали  в своем коротком названии содержит достаточно длинную характеристику состава, так как в своем наличии такая сталь имеет много легируемых компонентов. Технология маркировки сталей высоколегированных заключается в следующем: буквы обозначают наличие элемента, который присутствует, а цифра — среднее процентное содержание этого элемента. Например, маркировка 40Х9С2 – обозначает:

  • 0,35-0,45% С;
  • 8,0-10,0% хрома;
  • 2,0-3,0% кремния.

Марка высоколегированной стали показывает классификацию вида стали и позволяет безошибочно определять лучшее назначение для сплава. Существует несколько основных классов:

  • хромистые;
  • хромоникелевые;
  • хромомарганцевые стали.

Принадлежность к определенному классу отражается в маркировке.

Марки 06Х16Н15М3Б применяется для изготовления изделий, подверженные очень высокой температуре и нагрузке — это паропроводов высокого давления, труб пароперегревателей. Марку 08Х15Н24В4ТР используют для направляющих и рабочих лопаток, крепежных деталей, диски газовых турбин долгого предназначения при температуре 650-700%.

Марку 08Х16Н9М2 применяют для изготовления редуцированных бесшовных  труб, которые подвергались холодному деформированию, тепловому деформированию, горячему прессованию, эти трубы предназначены для паровых котлов, трубопроводов установок, испытывающих сверхкритические параметры пара.

Марка высоколегированной стали  — 12Х8ВФ, активно используется для печных труб, коммуникаций и аппаратов нефтезаводов, а также конструкций и механизмов, созданных для работы при температуре 5000С.

Свойства высоколегированных сталей

Свойства высоколегированных сталей характеризуют их как прочный и одновременно пластичный материал. Также в сплаве сочетается коррозийная и деформационная стойкость. Если сравнивать данную сталь с углеродистой, то высоколегированная отличается значительно большей пластичностью. Все без исключения легированные сплавы могут применяться для создания конструкций, соединяемых сварочными швами.

Высокие показатели свариваемости металла позволяют достигать максимальной прочности сварных швов поэтому сталь используется для сварных конструкций, работающих под высокими механическими нагрузками. Отдельные машиностроительные марки отличаются также немагнитностью, упругостью и повышенной тепловой закаленностью. Высокая механическая прочность достигается посредством термообработки сплава.

Перечисленные  свойства высоколегированных сталей позволяют активно их использовать в различных сферах деятельности.

Еще статьи из этого раздела: Низколегированная сталь, свойства, технические характеристики, особенности обработки и виды низколегированных сплавов

Низколегированная сталь содержит легирующие элементы в небольшом количестве, откуда и

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Среднелегированные стали

Среднелегированные стали содержат в себе 2,5-10% легирующих элементов, которые придают

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать

Металлы разделяются на цветные и черные. Черные металлы, по сути

(7

Источник: https://metallsmaster.ru/vysokolegirovannaya-stal/

Высоколегированные стали: состав, классификация, применение | Полезные статьи о металлопрокате

высоколегированная сталь что это такое

Специальные стали и сплавы выделяются либо химическим составом, либо способом изготовления, обработки. Если исходить из химического содержания, то к разряду специальных стоит отнести стали с достаточным количеством легирующих элементов.

Принципиально легированная сталь – создание человека. Помимо углерода и природных примесей, металлурги обогащают сплав различными химическими добавками в определенном количестве с целью получения сырья с нужными свойствами.

Так, согласно стандарту 5632-72К к высоколегированным сталям относят сплавы, где доля железа по массе составляет более 45%. При этом верхний предел общей или суммарной массовой доли добавок – не меньше 10%. Нижний же предел доли по массе одного из легирующих элементов – 8%.

В зависимости от химического состава спецсталь классифицируют на классы по доминирующей составляющей. Так, выделяют сплавы на:

  • железоникелевой основе;
  • никелевой основе.

Два химических элемента – никель и хром – уникальны в своем роде. Сочетаясь в сплаве в определенных пропорциях, они придают последнему свойства упругости и устойчивость к коррозии.

Стали первой группы по структуре представляют собой твердый раствор. Никеля и железа здесь – более 65% (при отношении первого ко второму 1:1,5).

К специальным сталям на никелевой основе относят сырье с превалирующей долей никеля – не менее 50%. По структуре – это так же твердый раствор, тут присутствует и хром, и выбранные легирующие элементы.

Миссия легирующих добавок

Высоколегированные стали содержат:

  • углерод;
  • кремний (сообщает упругость);
  • марганец (обеспечивает твердость);
  • титан (способствует выведению азота и формированию плотной структуры, отвечает за жаропрочность);
  • молибден (влияет на жаростойкость);
  • ванадий (упрочняет структуру);
  • вольфрам (препятствуют росту зерен, укрепляет молекулярную решетку);
  • кобальт (увеличивает механическую прочность).

В сталях данной группы допустимо содержание серы, алюминия, фосфора, бора, ниобия, меди.

Высоколегированные спецстали и сплавы по структуре классифицируют на:

  • мартенситные и аустенитно-мартенситные;
  • ферритные и аустенитно-ферритные;
  • аустенитные.

По свойствам у потребителей вызывают интерес:

  • жаростойкие;
  • жаропрочные;
  • нержавеющие (коррозионностойкие).

В приведенной ниже таблице дана информация об известных марках высоколегированных сталей, расписан химический состав.

Применение высоколегированной стали

Металлургия специальных сталей развивается. Металлопрокат, конструкции, производимые из высоколегированных сплавов, отличаются особыми характеристиками, купить их планируют для работы в крайне агрессивных средах.

Наибольший спрос продукции этого непростого ранга эксперты отмечают в нефтяной и химической индустрии, энергетике, машиностроении.

Наша компания, сотрудничая с крупными российскими заводами, реализует прокат, изготовленный из различного сырья, включая конструкционные, легированные и высоколегированные сплавы.

Мы гарантируем низкие цены, с удовольствием примем заказы и доставим покупку по адресу в Санкт-Петербурге, Ленинградской области, по регионам.

Источник: https://spb-stal.ru/stati/vysokolegirovannye-stali-sostav-klassifikatsiya-primenenie/

Марки низколегированной стали

высоколегированная сталь что это такое

Чтобы улучшить технические характеристики металлов, сплавов, проводится технологический процесс, называемый легированием. Он подразумевает под собой введение в состав соединения материалов дополнительных добавок, которые изменяют его свойства. Зависимо от того, сколько процентов дополнительных компонентов добавляется, выделяется три группы получаемых материалов. Любой мастер металлообработки должен знать низколегированные стали, их марки.

Сталь низколегированная и ее марки

Состав

Прежде чем начинать разбираться со свойствами, необходимо узнать состав низколегированных сталей. Количество легирующих добавок не должно превышать 5% (некоторые источники указывают максимальное количество дополнительных компонентов — до 2.5%). Углерод не считается легирующим компонентом.

К наиболее популярным, недорогим дополнительным добавкам относятся:

  1. Ванадий — отвечает за равномерную структуру.
  2. Молибден — увеличивает устойчивость соединения к высоким температурам.
  3. Ниобий — повышает показатель прочности.
  4. Вольфрам — увеличивает теплостойкость.
  5. Титан — повышает показатель износоустойчивости.
  6. Никель, кремний — повышают удароустойчивость, сопротивляемость току.

Свойства низколегированных сталей

Чтобы понимать возможности, сферы применения низколегированных материалов, требуется разобраться с их физическими, химическими свойствами:

  1. Высокая износостойкость.
  2. Высокая коррозийная стойкость.
  3. Повышенные механические свойства.
  4. Высокая поверхностная твердость.

Классификация легированных сталей

С развитием новых технологий, появлением разных легированных сталей, их нужно было классифицировать.

Разделение по количеству углерода, содержащегося в сплаве:

  1. Высокоуглеродистые — более 0.65%.
  2. Среднеуглеродистые — от 0.25% до 0.65%.
  3. Низкоуглеродистые — менее 0.25%.

Разделение по процентному содержанию легирующих добавок:

  1. Низколегированные — до 5% (по некоторым источникам до 2.5%).
  2. Среднелегированные — до 10%.
  3. Высоколегированные — 10–50%.

По внутренней структуре легированные стали бывают:

  1. Эвтектоидные — перлитная структура.
  2. Ледебуритные — наличие первичных карбидов в структуре.
  3. Доэвтектоидные — присутствие избыточных ферритов, насыщающих состав.
  4. Заэвтектоидные — наличие вторичных карбидов в сплаве.

По назначения эти материалы можно разделить на две больших группы:

  1. Строительные — для изготовления металлоконструкций, которые во время последующей эксплуатации не будут подвергаться критическим температурам.
  2. Машиностроительные — используются при изготовлении деталей для разных механизмов, корпусов.

Машиностроительные стали бывают:

  1. Цементуемые — при изготовлении проходят процесс цементации, а затем закалки.
  2. Жаропрочные — среднеуглеродистые стали. Применяются при изготовлении изделий, использующихся в сфере энергетики.
  3. Улучшаемые — материалы, проходящие дополнительную закалку. Из них изготавливаются детали, подвергающиеся большим нагрузкам.

Легированная сталь высокоуглеродистая

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Выше описывалось несколько легирующих добавок, которые добавляются в состав соединений наиболее часто. Чтобы понимать, как воздействуют все дополнительные компоненты на технические характеристики сплава, требуется разобраться с ними по отдельности более подробно:

  1. Титан — зернистость структуры уменьшается, повышаются показатели плотности, прочности.
  2. Сера — этого компонента не должно быть более 0.65% в составе. В противном случае снизится устойчивость к коррозии, пластичность, ударная вязкость.
  3. Углерод — содержание не более 1.2% повышает показатели прочности, твердости. Если количество будет увеличено, технические параметры снизятся.
  4. Фосфор — не подходит в качестве легирующей добавки. Увеличение его количества в составе приводит к резкому снижению технических параметров.
  5. Алюминий — чтобы повысить окалиностойкость, добавляется этот компонент.
  6. Никель — способствует повышению коррозийной стойкости, вязкости, пластичности.
  7. Хром — увеличивает твердость, прочность, коррозийную стойкость.
  8. Кремний — содержание этого компонента не должно превышать 15%. Увеличивает электросопротивление, магнитопроницаемость.
  9. Марганец — содержание до 0.8% причисляется к одной из технологических примесей. Снижает негативное воздействие серы на сплав.
  10. Кислород, азот — большое количество пузырьков газов в составе делает металл более хрупким.
  11. Водород — металлурги стараются снизить количество этого компонента в составе, чтобы сделать материал более прочным.

Маркировка

Маркировка металла несет в себе множество информации для покупателей, людей, работающих с продукцией. Марки низколегированной стали указываются по ГОСТу 4543-71. Маркировка представляет собой набор букв, цифр, каждая из которых имеет определенное значение. Стандартная расшифровка:

  1. На первом месте идет буква. Она определяет свойства металла, относит его к определенный подгруппе. Например, буква «Ж» указывает на основу из нержавейки.
  2. Цифра, идущая после первой буквы, обозначает процентное содержание углерода в составе. Например, 5 — 0.05%.
  3. Далее обозначаются легирующие добавки по периодической таблице.
  4. После обозначений дополнительных компонентов, указываются цифры, говорящие об их процентном содержании в соединении.

Применяются низколегированные стали в разных направлениях промышленности. Область применения:

  1. Изготовление облегченных конструкций из металла.
  2. Корпуса для бытовой техники.
  3. Детали для промышленного оборудования.
  4. Режущие инструменты.

Из-за высокой цены на подобные материалы, их используются в тех случаях, когда аналоги не могут справиться с поставленными задачами.

Конструкция из металла

Сварка

Чтобы соединить детали из низколегированной стали с помощью сварки, нужно учитывать несколько нюансов:

  1. Изготавливать вертикальные, потолочные швы.
  2. Сварочный стержень должен быть не менее 4 мм по сечению.
  3. Чтобы снизить скорость охлаждение металла, требуется выполнять стыковые или бортовые швы.
  4. Сваривая заготовки толщиной, не превышающей 6 мм, требуется выполнять только один проход.
  5. Чтобы придать соединению высокую пластичность, нужно использовать электроды Э42А.
  6. Если металл содержит малое количество углерода, требуется применять электроды с покрытием из фтора, кальция.

Для проведения сварочных работ, требуется использовать специальную присадку Св-10Г2.

Низколегированные стали имеют повышенные технические параметры, благодаря добавлению дополнительных компонентов в состав. Их используют в тех направлениях промышленности, где нужно применять детали, металлоконструкции высокой прочности, износоустойчивости. Для соединения отдельных деталей, нужно учитывать ряд нюансов использования сварочного оборудования.
Металлургия стали 6 — низколегированные стали

Источник: https://metalloy.ru/stal/nizkolegirovannaya

Высоколегированная сталь что это такое?

Всем известно отличие стальных конструкций от чугунных аналогов. Фактически, две раз новидности черного металла различаются по концентрации углерода относительно железа. Предельная величина концентрации углерода составляет 2.14% и выбрана не случайно.

Это пороговое значение растворимости элемента C в аустените – высокотемпературной модификации Fe с гранецентрированной решеткой. Современные технологии позволяют преодолевать предельное значение: содержание углерода в высокоуглеродистых сталях составляет до 3.4%.

Впрочем, суть эпилога в другом: сталь – это легированное углеродом железо, а добавление других металлов, позволяет управлять свойствами черного металла.

Процесс аналогичен игре ребенка с конструктором, когда, зачастую, только практический эксперимент позволяет определить эффективность легирования. Действительно, влияние легирующих элементов на свойства стали — часто остается на эмпирическом уровне и не следует определенной логике.

Исключение составляет, пожалуй, только Ванадий – элемент, добавление которого к стали позволяет улучшить такие характеристики, как ковкость и твердость.

Легированные стали классификация и маркировка

Базовая сортировка низкоуглеродистого железа позволяет разделить его на две разновидности. Фактически, основная классификация легированных сталей ведется по способу их использования:

  1. Конструкционные. Сталь, используемая при изготовлении деталей, узлов и конструкций.
  2. Инструментальная. Металл характеризуется содержанием углерода на уровне 0.9 – 1.4%. Дополнительные легирующие элементы в сталях инструментальных: хром, ванадий, вольфрам, кремний, марганец и прочие. Суммарная концентрация примесей, исключая углерод, не превышает 5%. Используются в производстве инструмента ударного и режущего воздействия.

Классификация легированных сталей по назначению

Первый вопрос общего плана что значит легированная сталь? Уже получил ответ выше. Это разновидность низкоуглеродистого железа, имеющая внедрения других металлов для улучшения определенных параметров.

Этот термин дает ответ и на следующий вопрос: для чего в сталь вводятся легирующие элементы? Таким образом, разобравшись, что такое легированная и нелегированная сталь можно перейти к рассмотрению двух базовых разновидностей этого металла.

Маркировка легированных сталей

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Зеленое золото что это такое

Конструкционные легированные стали

Толстостенные трубы из конструкционной стали

Классификация этого вида низкоуглеродистого железа достаточно обширна. Среди параметров, определяющих сортировку конструкционной стали присутствуют:

  • процентная масса легирующих элементов;
  • химический состав и базовая примесь;
  • качество металла, его поверхности (две различные категории);

Источник: https://varimtutru.com/vysokolegirovannaya-stal-chto-eto-takoe/

Особенности легированной стали — разновидности, применение

В современном мире имеется большое количество разновидностей стали. Это один из самых востребованных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности.

Что такое легированная сталь

Это углеродистая сталь для улучшения технологических свойств которой введены специальные легирующие элементы. Процент добавок в составе невелик, но даже при незначительной концентрации, физические свойства металла улучшаются в несколько раз.

В зависимости от вида используемых добавок при производстве стали металл приобретает следующие свойства:

  • неподверженность коррозии;
  • упругость;
  • тугоплавкость;
  • прочность.

Для придания перечисленных качеств в состав добавляют следующие металлы:

  • хром;
  • никель;
  • молибден;
  • вольфрам;
  • медь.

Зачастую в углеродистую сталь достаточно добавить 1 — 3% легирующих элементов для придания ей необходимых свойств и качеств.

Свойства легированной стали

Свойства легированных сталей являются разнообразными. Они главным образом определяются теми добавками, которые применяются в качестве легирующих при производстве отдельных видов стальных материалов.

В зависимости от добавленных легирующих компонентов сталь приобретает следующие качества:

  • Прочность. Данное свойство приобретает после добавления в ее состав хрома, марганца, титана, вольфрама.
  • Устойчивость к образованию коррозии. Это качество появляется под воздействием хрома, молибден.
  • Твердость. Сталь становится боле твердой благодаря хрому, марганцу и другим элементам.

Внимание: Стоит отметить, что для того, чтобы легированная сталь была более прочной и устойчивой к внешнему влиянию окружающей среды необходимое содержание хрома не должно быть менее двенадцати процентов.

Сталь легированного типа при правильном процентном соотношении всех входящий в нее элементов не должна менять свои качестве при температуре нагревания до шестисот градусов Цельсия.

Маркировка легированных сталей

В России и СНГ действует система обозначения марок, состоящая из букв и цифр.

Обозначения конструкционных легированных сплавов

Маркировка такой стали состоит из цифр и букв. Буквы – это основные легирующие добавки, цифры после каждой из букв показывают содержание обозначенного элемента, округлённого до целого числа (если содержание легирующего компонента – до 1,5%, то цифра за буквой не пишется). углерода в процентах, умноженное на 100, пишется в начале наименования стали.

Маркировка основных легирующих компонентов:

Элемент Обозначение
Никель Н
Кобальт К
Молибден М
Хром Х
Марганец Г
Бор Р
Медь Д
Цирконий Ц
Фосфор П
Кремний С
Ниобий Б
Вольфрам В
Титан Т
Азот А (в середине наименования)
Ванадий Ф
Алюминий Ю
Редкоземельные металлы Ч

Если сталь с ограничением содержанием серы S и фосфора P

Источник: https://tpspribor.ru/vidy-metalla/osobennosti-legirovaniya-stali.html

Маркировка высоколегированной стали, расшифровка и особенности легирования

Добавлением в сплавы различных химических элементов (легированием) можно улучшать их отдельные характеристики. Например, окалино- или коррозийностойкость, ковкость, жаропрочность и ряд других.  К сталям высоколегированным относятся те, в составе которых содержание хотя бы одной из присадок превышает 5%. 

Всю необходимую информацию о продукции можно получить из ее обозначения, если знать, как правильно расшифровывается маркировка высоколегированной стали. Об этом и расскажет предлагаемая статья.

Подробные данные по долевому составу хим/элементов, классификации по группам всех марок высоколегированных сталей отражены в ГОСТ №  5632 от 1972 года. В нем же даны и рекомендации по их применению.

Порядок расшифровки

Позиции в обозначении, слева направо.

  • 1-я – содержание C (углерода), выраженное сотыми долями процента.
  • 2-я – химический элемент, обеспечивающий легирование.

Алюминий Al, Ю Медь Cu, М Ванадий V, Ф
Хром Х Азот N, А Вольфрам W, В
Ниобий Nb, Б Бор В, Р Кремний Si, С
Цирконий Zr, Ц Кобальт Co, К Тантал Та
Селен Se, Е Железо Fe, Ж Титан Ti, Т
Никель Ni, Н Молибден Мо, М Марганец Mn, Г

3-я – процентное содержание в стали легирующей добавки. Если оно равно или менее 1, то цифра не проставляется.

Примеры маркировки сталей высоколегированных

 8Х18Н10Т  – углерода (0, 08), хрома (18), никеля (10), титана (1).

 38Х12МЮА  – углерода (0,38); хрома (12); молибдена и алюминия – по 1%. Последняя буква (А) свидетельствует о высоком качестве стали.

Какие свойства придают стали элементы легирования

Многие из добавок по своему воздействию на материал схожи. Например, повышают его прочность, устойчивость к коррозии. Поэтому отметим лишь те характеристики стали, на которые конкретная присадка оказывает максимальное влияние. То есть, существенно их улучшает.

  • Титан – жаропрочность; также способствует уплотнению структуры за счет выведения излишков азота.
  • Кобальт – механическая прочность.
  • Ванадий, вольфрам, молибден – препятствуют росту зерен, способствуют неизменности структуры высоколегированной стали. Повышается ее режущая способность. Кроме того, Мо положительно влияет на жаростойкость материала.
  • Никель – повышает упругость и устойчивость к ржавлению.
  • Хром – придает множество свойств. Кроме перечисленных выше, обеспечивает неподверженность стали истиранию и качественное ее прокаливание.
  • Марганец – твердость. Однако при повышении температуры зерно увеличивается в размерах. Это негативно сказывается на ударной прочности.
  • Кремний – придает стали упругость.

Одна из особенностей обработки высоколегированных сталей – в технологии их закалки. Она производится не в воде, а в масле.

Источник: https://ismith.ru/metal/markirovka-vysokolegirovannoj-stali/

Высоколегированная сталь: описание, технология сварки, маркировка и особенности

В наше время достаточно сложно переоценить значение продуктов металлургии, которые широко используются в промышленности, строительстве, изготовлении бытовой утвари, предметов домашнего пользования.

Но особого внимания заслуживают легированные стали, без которых большое количество отраслей (машиностроительная, нефтехимическая, энергетическая, пищевая, изготовление специальных конструкций, основным назначением которых является работа в агрессивных условиях) не смогли бы выполнять свои основные функции.

Возникает закономерный вопрос: а что же такое легированная сталь, ее сплавы? Какая существует классификация легирующих элементов? Каковы основные характеристики и свойства высоколегированной стали? На эти и некоторые другие вопросы мы постараемся максимально развернуто ответить в нашей статье.

Что такое легированная сталь?

Давайте сначала выясним, что же представляет собой этот металл. Легированная стальсплав железа с углеродом, который имеет в своем составе специальные элементы, влияющие на главные механические или физические свойства конечной продукции металлургической отрасли. Элементы, которые добавляются к основному составу сплава, называются легирующими. Хром, никель, ванадий, марганец, медь – их основная группа.

Существует классификация легирующих элементов, которая основывается на их процентном содержании в сплаве:

  • Высоколегированная сталь 10-50 %.
  • Среднелегированная 2,5-10 %.
  • Низколегированная до 2,5 %.

Виды: высоколегированные стали, сплавы

Рассмотрим еще один интересный момент. Высоколегированная сталь и ее сплавы также имеют классификацию. Каждый из нижеприведенных видов применяется в определенных условиях:

  • Жаростойкие или жаропрочные стали.
  • Коррозионно-стойкие.

Исходя из процентного содержания легирующего элемента, различают следующие виды:

  • Хромомарганцевая сталь.
  • Хромоникелевая.
  • Хромистая.

Использование высоколегированных сталей

Где же применяется такой металл? Высоколегированные стали и их сплавы являются неотъемлемыми компонентами в производстве различной продукции. Следующие отрасли не могут обойтись без их использования:

  • Химическая.
  • Нефтяная промышленность.
  • Машиностроение.
  • Строительство.
  • Изготовление конструкций, основным назначением которых является работа в агрессивных условиях (высокая температура, перепады).

Добавление легирующих элементов позволяет достичь определенных механических свойств. Поэтому высоколегированная сталь используется как хладостойкий компонент. Особенно часто этот металл встречается в машиностроении.

Самыми популярными являются высоколегированные аустенитные стали, в составе которых легированный компонент занимает около 55 %, а все остальное – железо, хром (около 18 %), никель (8 %).

Легирующие компоненты подобного состава определяют дальнейшее назначение изготовленной продукции.

Коррозионно-стойкие высоколегированные стали используют в газовой среде или щелочной кислоте. Характерным их отличием является пониженное содержание углерода – приблизительно 0,12 %. Дальнейшее легирование и термическая обработка позволяют получить особый сплав, который может противостоять агрессивным условиям газовой или жидкометаллической среды.

Использование сталей, содержащих вольфрам или молибден на уровне 7 % и бор, позволяет работать при температуре до 1100 градусов. Вольфрам и молибден – элементы, которые относятся к упрочнителям. Для повышения окалиностойкости производимой продукции в качестве легирующих элементов добавляются кремний или алюминий. Такие конструкции могут использоваться как нагревательные элементы или печи.

Основные характеристики металла

Высоколегированная сталь имеет свойства и характеристики, которые позволяют более широко использовать производимую продукцию. Подобные стали обладают следующими характеристиками:

  • Прочность (достигается благодаря термической обработке).
  • Коррозионная стойкость.
  • Стойкость к деформационным процессам.
  • Пластичность (в сравнении с углеродистой сталью пластичность в разы больше).
  • Немагнитность (стали, используемые в машиностроении).
  • Упругость.
  • Закаленность.
  • Свариваемость.

Благодаря тому, что формула сплава является различной, свойства получаются разнообразные. Структура легко меняется благодаря термической обработке и легирующим компонентам. Таким образом, можно получить свойства, которые требуются по условиям проекта. К примеру, высоколегированная 18 % хромистая сталь может иметь в составе никель, который дает возможность получить коррозионную стойкость и хладноломкость.

Сварка высоколегированных сталей позволяет получить продукцию, которая может использоваться в любых климатических условиях. Так, метод штампосварки позволяет использовать конечный продукт в критически низких температурах – до минус 253 градусов по Цельсию. Специальная обработка кремнием позволяет получить ферросилиды, которые могут работать в сильных кислотах (азотной, фосфорной и других).

Высоколегированная сталь отличается твердостью, высокой способностью к истиранию. Так, кислотоупорными материалами являются – С15 и С17, а хром, ванадий и марганец повышают износостойкость сплава.

Виды высоколегированных сталей по тепловым свойствам

Исходя из тепловых характеристик, существует следующая классификация:

  • Платинит (ЭН42) – используется для производства электродов, которые используются в лампах накаливания. Это объясняется тем, что коэффициент расширения такой же, как у стекла.
  • Элинвар (Х8Н36) – идеально подходит для часовых пружин и измерительных приборов. Это объясняется тем, что модуль упругости является постоянным и не разрушается при температурах от -50 до +100 градусов по Цельсию.
  • Инвар (И36) – применяется для производства эталонов, калибровочных элементов, так как коэффициент расширения равняется нулю.

Занимательным свойством коррозионной стали (только высоколегированная нержавеющая сталь) является магнитность. Поэтому различают немагнитные и магнитные виды таких металлов. Первые подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые подвиды, а последние имеют в составе кобальт, хром.

ГОСТ: высоколегированные стали

Требования к таким прочным металлам и жаростойким сплавам регламентируются специальными нормативами, а именно ГОСТом 5632-72.

Марки высоколегированных сталей

Наиболее востребованными и известными являются следующие марки сталей:

  • Ферритные: 15Х28, 12Х17, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х18Тч, 10Х13СЮ.
  • Мартенситные: 15Х11МФ, 40Х9С2, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 95Х18, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 13Х11Н2В2МФ, 40Х13, 20Х13, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР.
  • Аустенитно-мартенситные: 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1.
  • Аустенитно-ферритные: 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2.
  • Мартенситно-ферритные: 12Х13, 18Х12ВМБФР, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ.
  • Аустенитные: 05Х18Н10Т, 45Х22Н4М3, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 03Х18Н10Т, 08Х16Н13М2Б, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х16Н15М3Б, 10Х11Н23Т3МР, 20Х23Н18, 10Х11Н20Т2Р, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 20Х25Н20С2.

Применение легирующих марок стали:

  • 40Х13, 30Х13 – используют для карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургических инструментов.
  • 12Х17 – марка высоколегированной стали, использующаяся для изготовления кухонной утвари или предметов домашнего обихода.
  • 20Х13, 12Х13, 08Х13 – используют для изготовления элементов гидравлических установок, конструкций, которые работают в слабоагрессивных условиях.
  • 95Х18 – используют для производства высокотвердых шарикоподшипников.

Источник: https://FB.ru/article/253463/vyisokolegirovannaya-stal-opisanie-tehnologiya-svarki-markirovka-i-osobennosti

Легированная сталь: особенности, классификация и характеристики

В век перепроизводства разве что младенец не знает, что существует легированная сталь. Но часто происходит подмена понятий и многие обыватели считают, что единственным достоинством такого материала является его высокая антикоррозионная стойкость. На самом деле, кроме нержавейки, существует колоссальное количество стальных сплавов, содержащих легирующие добавки и имеющие различные механические и эксплуатационные характеристики. Ну а теперь все по порядку.

Легированные стали: определение и классификация

Легированные сплавы имеют сложный состав на основе железа и углерода, содержащие различные химические элементы, которые влияют на структурные преобразования металлов на молекулярном уровне. Процентное содержание таких добавок и организация процесса раскисления, легирования и дегазации сталей определяют их физико-химические свойства.

Интересный факт. Началом массового производства немагнитных сплавов считается выплавка стали англичанином Робертом Гадфильдом в конце XIX века.

Конечно, человечество и раньше знало, что такое легированная сталь, но организовать потоковое производство и оценить все преимущества ее применения люди смогли только в эпоху глобальной индустриализации и, к сожаленью, с появлением новых военных технологий.

Благодаря высокому сопротивлению износу и ударным нагрузкам сталь Гадфильда вплоть до середины XX века становится наиболее используемым сплавом для производства железнодорожных крестовин, танковых траков, пехотных шлемов и даже тюремных решеток.

Отличия от углеродистых сталей

Любой стальной сплав содержит железо и углерод. Причем содержание последнего может составлять 0,02 – 0,15% и напрямую определяет его свойства и марку. Он повышает твердость и прочность, но при увеличении концентрации снижает пластичность. Увеличивает режущую способность, электрическое сопротивление и коэрцитивную силу. Снижает температуру плавления и плотность.

Обыкновенные углеродистые стали, также как легированные, могут содержать кремний, марганец, медь, серу, хром, фосфор, водород, азот и алюминий, только их количество значительно ниже, а используются они в основном для раскисления сплава.

При этом Si и Mn вводятся для улучшения прочностных показателей и физико-химических свойств. Другие вещества попадают в расплавленную сталь из шихты или печных газов и соответственно считаются вредными примесями.

При плавке легированных сталей их свойства моделируются за счет целенаправленного введения оптимизирующих веществ.

Легирующие добавки

Наиболее распространенными элементами, использующимися для улучшения физических и химических свойств стальных сплавов являются: хром, марганец, никель, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, титан, медь, кобальт, алюминий, бор, ниобий, цирконий, азот, мышьяк, сера и фосфор. Но, несмотря на такой обширный список, все же наиболее используемыми являются лишь несколько из вышеперечисленных элементов.

Таблица 1

Элемент Химическое обозначение Обозначение в маркировке , % Особенности применения
Марганец Mn Г 1,25 – 13 Аустенитобразующее вещество, улучшает прокаливаемость и увеличивает порог жидкотекучести металла. Повышает сопротивление истиранию и ударным нагрузкам.
Кремний
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое черное золото

Источник: https://metinvest-smc.com/articles/legirovannaya-stal-osobennosti-klassifikatsiya-i-kharakteristiki/

Разница между низколегированной сталью и высоколегированной сталью

Основное различие между низколегированной сталью и высоколегированной сталью состоит в том, что низколегированные стали содержат менее 0,25% легирующего элемента, тогда как высоколегированные стали имеют более 10% легирующего элемента.

Кроме разделения на низколегированную и высоколегированную сталь, она ещё подразделяется по степени легирования на среднелегированную. В этой стали количество легирующих элементов составляет от 2,5 до 10 %)

Сплав представляет собой смесь двух или более элементов. Он производится путем смешивания металла с некоторыми другими элементами (металлами или неметаллами или обоими), чтобы получить материал, который обладает улучшенными свойствами по сравнению с исходным металлом. Низколегированная и высоколегированная сталь — это два типа сплавов железа с легирующими элементами.

Наиболее популярные легирующие элементы в этих сталях применяются такие: никель (Ni), медь (Cu), титан (Ti) и ванадий (V), азот (N) и др.

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое низколегированная сталь
  3. Что такое высоколегированная сталь
  4. В чем разница между низколегированной сталью и высоколегированной сталью
  5. Заключение

Что такое низколегированная сталь?

Низколегированная сталь — это тип легированной стали, свойства которой улучшены по сравнению с углеродистой сталью. Например, этот сплав обладает лучшими механическими свойствами и большей коррозионной стойкостью, чем углеродистая сталь.  углерода в низколегированной стали составляет менее 0,2%. Наиболее распростраённые легирующие элементы в этой стали такие: Никель (Ni), Хром (Cr), Молибден (Мо), Вольфрам (V), Бор (B), Вольфрам (W) и Медь (Cu).

Листовая сталь

В большинстве случаев процесс изготовления этих легированных сталей включает термическую обработку и отпуск (для нормализации). Но теперь, появилась тенденция производить закалку и отпуск. Кроме того, почти все материалы из низколегированной стали являются свариваемыми. Однако материал иногда требует обработки до или после сварки (чтобы избежать растрескивания).

Некоторые преимущества низколегированной стали:

  1. Предел текучести выше
  2. Высокий предел прочности
  3. Более высокая стойкость к окислению и коррозии
  4. Низкий порог хладноломкости

Источник: https://raznisa.ru/raznica-mezhdu-nizkolegirovannoj-stalju-i-vysokolegirovannoj-stalju/

Легированная сталь — виды, характеристика, легированный лом | Отходы и металлолом в России xLOM

Всем известно отличие стальных конструкций от чугунных аналогов. Фактически, две раз новидности черного металла различаются по концентрации углерода относительно железа. Предельная величина концентрации углерода составляет 2.14% и выбрана не случайно.

Это пороговое значение растворимости элемента C в аустените – высокотемпературной модификации Fe с гранецентрированной решеткой. Современные технологии позволяют преодолевать предельное значение: содержание углерода в высокоуглеродистых сталях составляет до 3.4%.

Впрочем, суть эпилога в другом: сталь – это легированное углеродом железо, а добавление других металлов, позволяет управлять свойствами черного металла.

Процесс аналогичен игре ребенка с конструктором, когда, зачастую, только практический эксперимент позволяет определить эффективность легирования. Действительно, влияние легирующих элементов на свойства стали — часто остается на эмпирическом уровне и не следует определенной логике.

Исключение составляет, пожалуй, только Ванадий – элемент, добавление которого к стали позволяет улучшить такие характеристики, как ковкость и твердость.

Высоколегированная сталь – марки, характеристики, применение

Высоколегированная сталь, кроме основных составляющих — железа и углерода, также содержит в своем составе ряд дополнительных добавок, их общее количество превышает 10%. Легирующие добавки, которые вводят в состав таких сталей, предназначены для того, чтобы значительно улучшить физические, а также механические свойства базового сплава.

Высоколегированная сталь обладает отличными антикоррозийнными свойствами

Виды сталей с легирующими добавками

Согласно положениям соответствующего ГОСТ (5632-72), высоколегированные стали подразделяют на две большие категории: сплавы на никелевой и железноникелевой основе. Сплавы первой категории имеют основу, в которой присутствует не менее 50% никеля.

Кроме никеля в структуре таких сплавов, которые представляют собой, по сути, твердый раствор, содержится хром, а также другие элементы. Основу структуры железноникелевых сталей составляют железо и никель, которых в сплаве содержится суммарно более 65%, а также в него входят твердые растворы хрома и ряд других улучшающих добавок.

Количество никеля и массовая доля железа в сплавах второй категории находится в приблизительном соотношении 1:1,5.

Классифицируют высоколегированные сплавы также по основным характеристикам, которыми они обладают. Так, различают:

  • окалиностойкие стали, также называемые жаростойкими; отличительной особенностью таких сталей, изделия из которых эксплуатируются в ненагруженном либо в слабонагруженном состоянии, является их повышенная устойчивость против химического разрушения их поверхностного слоя при температуре внешней газообразной среды, превышающей 550 градусов;
  • коррозионностойкие стали, их также называют нержавеющими, они отличаются высокой устойчивостью к различным видам коррозии: межкристаллитной, солевой, кислотной, щелочной, атмосферной, химической, электрохимической, а также коррозии, развивающейся под действием электрического напряжения;
  • жаропрочные, которые отличаются от жаростойких тем, что изделия из данных высоколегированных сталей способны оговоренное время эксплуатироваться при высоких температурах внешней среды в нагруженном состоянии.

Основные свойства распространенных жаропрочных сталей

Стали с повышенным содержанием в своем составе легирующих элементов также делят на несколько категорий, в зависимости от характера их внутренней структуры. Так, в зависимости от характеристик базовой внутренней структуры, их относят к следующим классам:

  • мартенситные, основную структуру которых формирует мартенсит;
  • мартенситно-ферритные: в их структуре содержится мартенсит и, соответственно, феррит (не менее 10%);
  • ферритные: их структуру формирует феррит;
  • аустенитно-мартенситные: количественное содержание аустенита и мартенсита, формирующих структуру таких высоколегированных сталей, может варьироваться;
  • аустенитно-ферритные: их структуру формируют аустенит и феррит, которого в них содержится более 10%;
  • аустенитные: структуру формирует только аустенит.

Следует иметь в виду, что классификация высоколегированных сталей по характеру их структуры является достаточно условной, и ее даже не используют для отбраковки стальных изделий, если в их структуре имеются отклонения от нее.

К тому или иному структурному классу высоколегированную сталь относят в зависимости от того, какая в ней сформировалась базовая структура после того, как изделие из нее нагрели до высокой температуры и охладили на открытом воздухе.

Таблица соответствия российских и зарубежных стандартов — ГОСТ (Россия), EN (Европа), AISI (США) (нажмите для увеличения)

Свойства отдельных видов высоколегированных сталей

Благодаря своим уникальным характеристикам, которые можно формировать, меняя химический состав сплава, стали с повышенным содержанием легирующих добавок нашли широкое применение практически во всех отраслях современной промышленности.

Среди большого разнообразия видов высоколегированных сплавов наибольшее распространение получили стали, основу внутренней структуры которых составляет аустенит. Базовыми элементами химического состава таких сталей являются никель, которого в них содержится не менее 8%, а также хром, содержание которого превышает 18%.

За счет варьирования в составе подобных сталей количества других легирующих добавок получают марки сплавов с требуемыми характеристиками.

Химический состав некоторых легированных сталей

Жаропрочные стали, в составе которых дополнительно содержатся вольфрам и молибден (до 7%), а также бор, необходимый для измельчения зерна их внутренней структуры, не изменяют первоначальные механические характеристики даже при длительном нахождении в нагретом состоянии.

Отличительной особенностью марок высоколегированных сталей, относящихся к категории коррозионностойких или нержавеющих, является незначительное содержание углерода в их химическом составе (до 0,12%).

Такие стали, кроме легирования соответствующими добавками, подвергают специальной термической обработке.

Благодаря этому технологическому приему и свойствам элементов, которые формируют состав сталей, они становятся очень устойчивыми к воздействию агрессивных сред: кислотных, солевых, щелочных, газовых и др.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Жаростойкие стали, которые способны выдерживать повышенные температуры внешней среды в ненагруженном состоянии, получают свои свойства благодаря тому, что в их состав дополнительно вводят алюминий (до 2,5%) и кремний, за счет чего на поверхности изделий из таких сплавов формируются плотные и прочные оксиды. Такие оксиды становятся своеобразной пленкой, надежно защищающей поверхность стального изделия от взаимодействия с нагретой газовой средой.

Чтобы сформировать у изделий из высоколегированных сталей требуемые механические характеристики (прочность и пластичность), их подвергают специальной термической обработке, которая состоит из двух этапов:

  • закалки, предполагающей нагрев сплава до температуры 1150 градусов и его последующее быстрое охлаждение в воде;
  • стабилизирующего отпуска, который предполагает нагрев высоколегированной стали до температуры 850 градусов и ее последующее охлаждение на открытом воздухе до комнатной температуры.

Конечные свойства изделия из определенной марки высоколегированной стали зависят как от ее химического состава, так и от режимов проведения и видов используемой термической обработки.

Высоколегированная конструкционная сталь

Сферы применения изделий

К наиболее популярным маркам высоколегированных сплавов, относящихся к различным классам по своей структуре, следует отнести:

  • мартенситные, которые характеризует следующий химический состав: хром — 8-19%, марганец — не более 1,2%, кремний — 0,6-3%, углерод — 0,12–0,7%; это 07Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 11Х11Н2В2МФ, 40Х10С2М, 30Х13, 15Х11МФ, 40Х9С2 и др.;
  • ферритные сплавы, отличающиеся следующим составом: хром — 12–30%, марганец — до 0,8%, кремний — 0,8–2%, углерод — 0,07–0,15%; это 08Х18Тч, 12Х17, 15Х28, 10Х13СЮ, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13 и др.;
  • мартенситно-ферритные, имеющие следующий химический состав: хром — 11–18%, марганец — 0,5–0,9%, кремний 0,4–0,8%, углерод — 0,12–0,22%; это 12Х13, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ и др.;
  • аустенитно-мартенситные, состав которых содержит: хром — 14–18%, марганец и кремний — до 0,8%, углерод — 0,05–0,9%; это 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1 и др.;
  • аустенитно-ферритные, содержащие в своем составе следующие элементы: хром — 19–25%, марганец — 0,5–9%, кремний — 0,8–4,5%, углерод — 0,08–0,2%; это 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2, 03Х23Н6 и др.;
  • аустенитные, в состав которых входят: хром — 10–19%, никель — 2,8–25%, марганец — 0,6–15%, кремний — 0,4–0,8%, углерод — 0,05–0,21%; это 12Х18Н12Т, 20Х25Н20С2, 31Х19Н9МВБТ, 45Х14НМВ2М, 08Х10Н20Т2, 12Х25Н16Г7АР и др.

Для понимания того, насколько большое значение в современной промышленности имеют стали с высоким содержанием легирующих элементов, можно привести примеры сфер применения отдельных марок таких сплавов.

Сталь популярной марки 12Х17 широко используется для производства кухонной посуды и предметов домашнего обихода. Ограничением использования такой стали является то, что изделия из нее нельзя соединять при помощи сварки.

Физические характеристики стали марки 12Х17

Из высоколегированных сталей марок 12Х13, 08Х13 и 20Х13 изготавливают детали гидравлических устройств, изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации ударным нагрузкам и работающие в условиях слабоагрессивных сред.

Сталь марки 95Х18 отлично противостоит износу, поэтому из нее производят элементы шарикоподшипников для ответственных установок, втулки, ножи и другие инструменты.
30Х13 и 40Х13 — марки высоколегированных сталей, из которых изготавливают компрессорные клапанные пластины, детали автомобильных карбюраторов, пружины различного назначения, измерительный и медицинский инструмент.

Это лишь небольшой перечень сфер применения, в которых без использования высоколегированных сталей благодаря их уникальным характеристикам просто не обойтись.

Источник: http://met-all.org/stal/vysokolegirovannaya-stal-marki-harakteristiki.html

Что собой представляют высоколегированные стали? Нюансы технологии их сваривания ручным дуговым методом

Для улучшения физико-механических характеристик стали производят ее легирование. Легирование стали – это добавление в состав стали различных добавок. В качестве добавок используются хром, никель, вольфрам, ванадий, титан, молибден, кремний и другие элементы. В зависимости от содержания добавок стали бывают:

  • низколегированные (≤ 2,5%);
  • среднелегированные (≤ 10 %);
  • высоколегированные (от 10 до 50 %).

Высоколегированные стали

Высоколегированные стали применяют в различных сферах промышленности и хозяйства. Чаще всего они используются в нефтяной и химической отрасли, энергетике. Широко используются такие стали в конструкциях, работающих в условиях агрессивной среды и большого перепада температур.

По своим свойствам различают два основных вида высоколегированных сталей:

  • коррозионно-стойкие;
  • жаропрочные, или жаростойкие.

Наряду с содержанием добавок, высоколегированные стали классифицируются также по типу их внутренней структуры. Структуры их разнообразны и зависят от содержания основных элементов. При этом различают стали:

  • мартенситные;
  • ферритные;
  • аустенитные.

Существуют также высоколегированные стали со смешанной структурой. Например, феррит-аустенитные.

Наиболее распространенный вид высоколегированных сталей – это стали со структурой аустенит. Основными составляющими таких сталей являются никель (до 8%) и хром (≥18%). Изменением состава других добавок получают высоколегированные стали с необходимыми свойствами. При этом хром обеспечивает жаростойкость и устойчивость к коррозии, а никель делает сталь более пластичной и увеличивает жаропрочность.

Кроме того, для повышения жаропрочности в состав вводят вольфрам, ванадий, а для устойчивости к коррозии (нержавейка) в состав стали вводят титан, молибден.

Особенности сварки

По сравнению со сваркой других видов стали, сварка высоколегированных сталей имеет свои особенности. Это связано с тем, что стали такого вида имеют сниженный коэффициент теплопроводности и повышенный коэффициент линейного расширения. В результате того, что отвод тепла замедлен, увеличивается глубина проплавления основного слоя. А из-за большого коэффициента линейного расширения могут возникать деформации и трещины.

Для предотвращения трещин и других дефектов сварного шва рекомендуется:

  1. Формировать шов с двойной структурой (аустенит и феррит). При этом для жаростойких и жаропрочных сталей количество феррита в шве должно быть в пределах 3-5%, а для коррозийно-устойчивых количество феррита может достигать 15-25%.
  2. Снижать количество вредных примесей (сера, фосфор, свинец и т. п.), которые ухудшают свариваемость металла. Для этого надо использовать режимы с уменьшенным количеством основного материала, а свариваемые стали и материалы электродов должны содержать минимум вредных примесей.
  3. Для обеспечения минимального насыщения шва газами при сварке надо использовать постоянный ток обратной полярности.
  4. При сварке покрытыми электродами поддерживать короткую дугу и вести сварку без поперечных колебаний.
  5. Правильно выбирать тип электродов с фтористокальциевыми покрытиями, уменьшающими угар легирующих элементов. Для помощи в выборе типа электрода существуют специальные таблицы. В таких таблицах для различных типов высоколегированных сталей рекомендуется использование соответствующих марок электродов.
  6. Уменьшать влияние на шов силового фактора, включающего воздействие термических сил, деформации усадки и жесткости крепления кромок. С этой целью необходимо ограничивать ток сварки, заполнять разделку швами небольшого сечения и использовать разделки необходимой формы.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Углеродистая сталь что это

В зависимости от структуры стали, содержания в ней углерода, толщины деталей и жесткости конструкции может потребоваться подогрев свариваемых деталей.

Например, при сварке мартенситных деталей подогрев необходим во всех случаях, а для деталей со структурой аустенит такой подогрев требуется не всегда. Температура подогрева выбирается в пределах от 100 до 300 °С.

Технология ручной дуговой сварки

Подготовка к сварке:

  1. Кромки свариваемых изделий подготавливают механическим способом. Допускается также резка плазменным, газофлюсовым или электродуговым методами. При использовании огневых типов резки необходима механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм.
  2. Вид стыка кромок зависит от толщины изделий. При толщине более 4 мм снимается фаска под углом в 45°, а при толщине более 8 мм фаска снимается под углом в 30°. При толщинах соединяемых изделий до 10 мм зазор между кромками составляет 1 мм, а при больших толщинах зазор может быть увеличен до 1,5-2,5 мм.
  3. После снятия фасок свариваемые кромки зачищают от окалины на 20 мм и обезжиривают.
  4. Сборка стыков производится в стандартных приспособлениях или в прихватках. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к сварному шву. Нельзя ставить прихватки в местах пересечения швов.

Оборудование

При выполнении ручной электродуговой сварки используется следующее оборудование:

  • сварочный аппарат;
  • ручной инструмент сварщика;
  • приспособления.

Сварочный аппарат включает в себя источник питания для создания электрической дуги. Особенностью аппаратуры для сварки высоколегированных сталей является то, что она производится постоянным током с обратной полярностью. Поэтому в качестве источника питания для такой сварки могут служить генератор постоянного тока или выпрямитель (инвертор).

Генератор постоянного тока вырабатывает постоянное напряжение за счет преобразования механической энергии в электрическую. Выпрямитель обычно включает понижающий трансформатор и полупроводниковую схему, преобразующую переменный ток в постоянный. Часто в качестве источника постоянного тока используются инверторы. В таких приборах производится двойное преобразование электроэнергии, что позволяет получить более стабильное выходное напряжение.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Кроме источника питания в состав сварочного аппарата входят панель управления, соединительные провода, сварочный электрод, держатель электрода винтового или зажимного типа.

В качестве приспособлений сварщик использует защитную маску, фильтрующую УФ- и ИК-излучения дуги, респиратор для защиты органов дыхания и спецодежду.

В набор ручного инструмента входят молоток, зубило, металлическая щетка, сумка для переноски инструмента и электродов.

Процесс сварки

особенность сварки высоколегированных сталей – это требование ввода в основной материал малой погонной энергии.

Выполнение этого требования достигается за счет:

  1. Короткой дуги.
  2. Отсутствия поперечных колебаний.
  3. Высокой скорости движения сварочной дуги без перерывов и повторения нагревов одного и того же места.
  4. Использования минимально возможных режимов силы тока.

Для выбора режима силы тока имеются специальные таблицы. Например, для сварки аустенитных сталей толщиной до 2 мм электродом диаметром 2 мм рекомендуется сварочный ток силой от 20 до 50 А, а для сварки деталей толщиной от 8 до 12 мм электродом в 4-5 мм сварочный ток должен быть порядка 85-160 А.

В начале сварки дугой прогревают кромки и образуют сварочную ванну. Далее дугу равномерно перемещают по стыку. При этом необходимо следить за глубиной проплавления и отсутствием непровара. О качестве сварки можно судить по форме сварочной ванны. Если она вытянута в направлении движения дуги, то проплавление хорошее. При плохом качестве сварки ванна имеет форму круга или овала.

Источник: https://elsvarkin.ru/texnologiya/vysokolegirovannye-stali/

Описание основных марок высоколегированной стали

Целью внесения легирующих компонентов является изменение физических свойств стали — повышение прочности, противодействие коррозии, повышение гибкости. В зависимости от концентрации легирующих элементов различают три вида — низколегированная (дополнительных компонентов менее 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%) и высоколегированная сталь (от 10 до 50%).

Какими основными отличиями обладает высоколегированная сталь? Какие марки высоколегированных сталей существуют? И о чем нужно помнить при проведении сварочных работ? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.

Основные особенности

Высоколегированная сталь помимо углерода и железа содержит большое количество легирующих добавок (от 10 до 50%). В качестве дополнительных компонентов: хром, никель, кремний, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий, кобальт, титан, а также различные редкоземельные металлы.

Чаще всего в качестве дополнительных компонента выступает хром и никель — остальные компоненты обычно содержатся в небольших количествах. Хотя есть и некоторые исключения: простой пример — аустенитные марки высоколегированных сталей могут содержать марганец в концентрации от 1 до 15%.

Причины внесения легирующих добавок очень простые — они изменяют структуру и физические свойства стального сплава, что позволяет человеку получить металл с нужными свойствами.

Категории

Категории высоколегированных сталей в зависимости от их физических свойств:

  • Окалиностойкие (жаростойкие) высоколегированные стали. Основная особенность подобных сплавов — полная устойчивость к умеренно-высоким температурам (до 550 градусов по Цельсию) окружающей среды в ненагруженном состоянии. Иными словами, подобные стали хорошо выдерживают перегрев в течение длительного времени в том случае, если им не нужно держать какой-либо тяжелый вес. Обратите внимание, что помимо высоких температур окалиностойкие стали также хорошо переносят длительное воздействие химических реагентов средней степени токсичности.
  • Жаропрочные высоколегированные стали. По названию можно подумать, что жаропрочные и жаростойкие сплавы — это одно и то же, однако это не совсем так. Жаропрочные сплавы выдерживают высокие температуры (до 800 градусов и выше) в состоянии высокой нагрузки, но в течение короткого времени. Иными словами, подобные сплавы выдерживают большой нагрев в течение небольшого срока (тогда как жаростойкие сплавы выдерживают средний нагрев в течение долгого времени). Кратковременная устойчивость также распространяется и на высокотоксичные химические реагенты.
  • Антикоррозийные (нержавеющие) стальные сплавы. Обладают полной устойчивостью ко всем основным видам коррозии (поверхностная, кристаллическая, электрохимическая и так далее). Обратите внимание, что в состав подобных сплавов легирующие компоненты равномерно распределяются по всему стальному сплаву, что делает материал равномерно устойчивым ко всем антикоррозийным воздействиям. Почему это так важно? Простой пример: при хромировании формируется только внешнее антикоррозийное покрытие, которое может повреждаться или стираться по естественным причинам — высоколегированные сплавы содержат антикоррозийные добавки по всему металлу, что делает подобные сплавы более устойчивыми.

Применение

Высоколегированные стали нашли свое широкое применение в быту. Из них делают различные детали — для автомобилей (грузовых, легковых, электрических и так далее), кораблей, самолетов, танков. Также высоколегированные стали очень часто используются в строительстве для создания несущих конструкций балочного типа.

Легирующие компоненты в таком случае могут играть множество ролей — они делает материал более жаростойким, они улучшают его антикоррозийные свойства и так далее. Также из высоколегированной стали делают посуду, медицинские инструменты, домашнюю утварь и так далее.

Маркировка легированной стали

Согласно ГОСТ для маркировки легированной стали (низко-, средне- и высоколегированной) используются специальные шифры, которые отображают примерный состав той или иной марки. В техническом смысле шифры имеют вид буквенно-числовой последовательности, которая имеет следующую структуру: XXXYYYZZZ (все символы пишутся слитно и без отступлений). Расшифровка кода следующая:

  • XXX — специальный буквенный префикс, отображает тип стального сплава (расшифровку мы дадим ниже).
  • YYY — этот фрагмент представляет собой число, которое отображает количество углерода в сплаве. Если стоит два числа — это значит, что содержание углерода выражается в сотых долях процента. Если стоит одно число — содержание углерода в десятых долях процента.
  • ZZZ — буквенно-числовая последовательность, которая отображает легирующие компоненты и их приблизительное количество (расшифровку мы тоже дадим ниже).

Расшифровка

Давайте теперь разберемся с префиксом XXX — этот код указывает на особые свойства стали. В техническом смысле он представляет собой одну или несколько букв (чаще всего одну), которая обозначает то или иное свойство. Префикс XXX практически вышел из употребления и на практике он используется редко. Основные значения, которые может принимать префикс, представлены в таблице ниже:

Символ префикса XXX Расшифровка префикса
Э Электротехническая сталь
А Автоматная сталь
Р Режущая сталь
Л Сталь, полученная методом литья

Последовательность ZZZ показывает наличие в стальном сплаве дополнительных легирующих компонентов. Если какой-либо компонент в стальном сплаве содержится в концентрации более 1%, то в таком случае рядом с буквой указывается процентное содержание этого элемента. Буквы расшифровываются следующим образом:

Значение ZZZ Расшифровка
Х Хром
Н Никель
С Кремний
В Вольфрам
М Молибден
Ф Ванадий
Ю Алюминий
Г Марганец
К Кобальт
Т Титан

Все это звучит достаточно устрашающе, однако ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем расшифровать несколько популярных марок высоколегированной стали:

  • А10Х13СЮ — автоматная сталь, которая содержит 0,10% углерода, 13% хрома, а также кремний и алюминий в концентрации менее 1%
  • Л12Х17 — литая сталь, которая содержит 0,12% углерода и 17% хрома.
  • 12Х18Н12Т — сталь, которая содержит 0,12% углерода, 18% хрома, 12% никеля, а также титан в концентрации менее 1%.

Виды и марки высоколегированной стали

Категория сталей Основные особенности Марки соответствующей категории
Мартенситные марки Содержат углерод в приличных количествах (до 0,7%), содержание хрома среднее (от 8 до 19%), в незначительных количествах содержат кремний и/или марганец 07Х16Н4Б, 13Х11Н2В2МФ, 30Х13
Ферритные марки Низкое содержание углерода (до 0,15%), высокое или среднее содержание хрома (от 12 до 30%), в очень небольших количествах может содержать кремний, титан и/или марганец 12Х17, 08Х13, 15Х25Т
Аустенитные марки Низкое содержание углерода (до 0,2%), умеренное или среднее содержание хрома (от 10 до 18%), никель в различных концентрациях (от 3 до 25%), марганец в различных концентрациях (от 1 до 14%), в небольших количествах может содержаться кремний, азот 20Х25Н20С2, 12Х25Н16Г7АР
Композитные мартенситно-ферритные марки Низкое содержание углерода (до 0,2%), большое или среднее содержание хрома (от 10 до 16%), в небольших количествах — ванадий, марганец, кремний 12Х13, 15Х12ВНМФ
Композитные аустенитно-ферритные марки Низкое содержание углерода (не более 0,18%), высокое содержание хрома (в среднем 23%), марганец в различных концентрациях (есть сплавы как с низким содержанием 0,5%, так и с высоким содержанием 9%), возможны небольшие вкрапления кремния, алюминия, титана 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т
Композитные аустенитно-мартенситные марки Углерод в различных концентрациях (от 0,1 до 1%), высокое содержание хрома (в среднем около 16%), в небольших концентрациях — алюминий, кремний, титан 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1

Сварка высоколегированных сталей

Сварка высоколегированных сталей отличается от сварки обычных сортов стали. Дело все в том, что большинство высоколегированные сплавы обладают повышенной теплопроводностью и увеличенным линейным расширением металла, что вынуждает вносить в процедуру сварки ряд важных изменений:

  • Повышенная теплопроводность приводит к тому, что на поверхности металла собирается лишнее тепло, которое значительно легче проплавяет сталь в глубину. Поэтому при проведении сварки нужно снизить величину сварочного тока на 15-25%, чтобы избежать повреждения детали.
  • Из-за увеличенного коэффициента расширения металла при нагреве также происходит более серьезная деформация металла. В случае работы с объемными жесткими объемными конструкциями также увеличивается риск образования трещин. Поэтому при осуществлении сварки нужно соблюдать повышенную осторожность.

Советы

Помимо этого существует и масса других особенностей сварки высоколегированных сталей. При работе со сплавами, которые не содержат титан или ниобий, нужно помнить о температуре нагрева сварочной дуги. При нагреве металла до температуры выше 500 градусов такие сплавы теряют свои антикоррозийные свойства.

Если же во время сварки вы по какой-либо причине довели фрагмент металла до температуры выше 500 градусов, то в таком случае необходимо выполнить закалку либо нагреть фрагмент до температуры 850 градусов. В таком случае легирующие скопления растворяются и равномерно распределятся по всему сплаву.

Из-за наличия легирующих добавок значительно повышается риск растрескивания стали во время сварки. Чтобы этого избежать, нужно использовать электроды с покрытием на основе молибдена, марганца или вольфрама. В случае применения таких инструментов место шва приобретает мелкозернистую структуру, которая препятствует образованию трещин.

Также снижает риск растрескивания шва предварительный нагрев стали до температуры 100-300 градусов по Цельсию. В таком случае тепло будет равномерно распределяться по всей толщине металла и препятствовать образованию трещин.

Стальные сплавы с содержанием углерода в концентрации менее 0,12% перед сваркой нужно обязательно нагревать.  Если этого не сделать, то с большой долей вероятности после сварки на месте шва образуются трещины и коррозионные наросты.

Заключение

Подведем итоги. Высоколегированная сталь — это особая разновидность стального сплава, в котором содержится большое количество дополнительных компонентов. Общее количество легирующих добавок должно составлять не менее 10%.  Чаще всего в качестве подобных добавок выступают хром, никель и марганец.

Остальные элементы (кремний, титан, алюминий, вольфрам) обычно входят в состав высоколегированных сталей в небольших количествах. Легирующие компоненты позволяют изменить физические и химические свойства стального сплава. Они делают материал более жаростойким, упругим, устойчивым к коррозии.

Из высоколегированной стали делают различные детали:  для авто и пароходов, элементы несущих конструкций, посуду, медицинское оборудование.

Высоколегированная сталь проходит специальную маркировку согласно государственным требованиям ГОСТ. Маркировка представляет собой специальный код, которые имеет вид буквенно-числового значения.

Для удобства высоколегированная сталь разбивается на 6 классов — мартенситные сплавы, ферритные, аустенитные и 3 композитных сплава. Сварка высоколегированных сталей должна выполняться с учетом некоторых специальных правил. Сварку следует проводить аккуратно, чтобы избежать образования трещин.

Используемая литература и источники:

  • Васильев А.В., Ермаков С.Б. Причины разрушения высокопрочных сталей при пониженных температурах // Науч. журн. НИУ ИТМО
  • «Материаловедение» Арзамасов Б. Н.
  • Юсфин Ю. С., Пашков Н. Ф. Металлургия железа: Учебник для вузов. — Москва: Академкнига, 2007.
  • Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР. Том 1. — Москва: Издательство Академии наук СССР, 1954.

Источник: https://martensit.ru/stal/vysokolegirovannaya-stal/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлург Онлайн
Перехлест арматуры сколько диаметров

Закрыть