Легированная сталь применение: Легированная сталь: области применения — Тюменская линия

Легированная сталь: особенности, классификация и характеристики — Метинвест

• Легорованные стали: определение и классификация
• Легирующие добавки
• Общая классификация легированных сталей
• Характеристика легированных сталей
• Маркировка легированных сплавов и основные марки
• Марки, наиболее востребованные в инжиниринге
• Использование легированных сталей

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 сплавов, содержащих легирующие  добавки и имеющих 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 и содержат различные химические элементы, которые влияют на структурные преобразования  металлов на молекулярном уровне.

Процентное содержание таких добавок и организация процесса раскисления, легирования и модификации 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 сожалению, 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. Она и сейчас применяется при изготовлении зубьев ковшей экскаваторов и других элементов техники, подвергаемых ударным и истирающим нагрузкам во время их эксплуатации.

Отличия от углеродистых сталей

Любая сталь содержит железо и углерод. Причем содержание последнего может составлять 0,02 – 2,14% 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 и легированные, могут содержать кремний, марганец, медь, серу, хром, фосфор, водород, азот и алюминий, только их количество значительно ниже. 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 примесями. Некоторые их них (например, сера и фосфор) являются постоянными вредными примесями. При плавке легированных сталей их  свойства формируются счет целенаправленного введения модифицирущих элементов.  

Легирующие добавки

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

 Легирущие добавки

Элемент	Химическое обозначение	Обозначение в маркировке СНГ	Типичное содержание, %	Особенности применения
Марганец	Mn	Г	0,8 – 13	Аустенитобразующее вещество, улучшает прокаливаемость и увеличивает порог жидкотекучести металла. Повышает сопротивление истиранию и ударным нагрузкам.
Кремний	Si	С	0,5 – 14,0	Ферритообразующий компонент. Не влияет на вязкостные свойства, при этом повышает предел прочности и текучести, магнитную проницаемость и электропроводимость. Улучшает пластичность, кислотостойкость и прочностные показатели.
Алюминий	Al	Ю	0,02 – 0,07	Минимизирует процессы старения. Повышает пластичность. Связывает кислород
Фосфор	P	П	0,05 – 0,35	Улучшает антикоррозионные свойства и обрабатываемость. В количестве более 0,03% провоцирует хладноломкость.
Хром	Cr	Х	0,3 – 30	Ферритообразующий компонент. Широко используется как самостоятельный легирующий агент, так и в комплексе с другими веществами. Его введение способствует расширению температурного интервала затвердевания, увеличивает прочность и твердость без изменения показателей пластичности. Содержание 1% улучшает механические свойства. С повышением концентрации хрома до 5% увеличивается теплостойкость, а кислотостойкие и жаропрочные сплавы уже содержат более высокий процент хрома, который может достигать 28%.
Никель	Ni	Н	0,3 – 25	Аустенитообразующий компонент. Улучшает ударную вязкость и термоокислительную стабильность. Повышает прокаливаемость и окалиностойкость.
Молибден	Mo	М	0,2 – 6,5	Значительно повышает показатели твердости, прочности и прокаливаемости. В наибольшей концентрации содержится в жаропрочных и быстрорежущих сталях, а в конструкционных марках его количество обычно не превышает 0,4%.
Вольфрам	W	В	1,0 – 18,0	Карбидообразующая присадка, повышающая пределы прочности и твердости. Вводится в быстрорежущие инструментальные сплавы до 18% и оптимизирует термопрочность и сопротивление ударным нагрузкам.
Ванадий	V	Ф	0,09 – 2,0	Карбидообразующий агент, который увеличивает прочность и повышает вязкость. Ванадийсодержащие сплавы демонстрируют отличную ударную стойкость и инертность к напряжениям, но очень дорого стоят.
Титан	Ti	Т	0,03 – 0,15	Связывая углерод в прочные карбиды, измельчает зерна аустенита и снижает склонность к межкристаллической коррозии. Повышает кислотоустойчивость и, наряду с другими карбидообразующими, способствует самозакалке стали.
Ниобий	Nb	Б	0,01 – 1,5	Сильный карбидообразующий элемент. В нержавеющие сплавы вводится для минимизации межкристаллической коррозии, в марганцовистую – для снижения отпускной хрупкости.
Медь	Cu	Д	0,03 – 4,0	Ее присадка увеличивает предел текучести, пластичность, сопротивляемость коррозионным процессам. В судостроении позволяет эффективно решить проблему обрастания подводной части корпуса водорослями и ракушками.
Бор	B	Р	0,0008 – 0,005	Увеличивает прокаливаемость. Является лучшей альтернативой для замены дорогостоящего молибдена и никеля.
Кобальт	Co	К	5,0 – 30,0	Используется для жаростойких и быстрорежущих марок. Его присадка позволяет режущей плоскости сохранять свои свойства даже при температурах красного каления и защищает конструктивные части теплогенерирующих элементов от окисления при воздействии агрессивных сред и критических температур.
Редко-земельные металлы (РЗМ)	Ce, La и др.	Ч	0,02 – 0,05	Одновременно выступают дегазаторами и десульфураторами. В значительной мере оптимизирующее влияют на обрабатываемость и физико-механические свойства. Улучшают жидкотекучесть, свариваемость и ковкость.
Сера	S	—	0,03 – 0,3	Несмотря на то, что наличие серы активизирует процессы ржавления и охручивания стали, она используется в автоматных марках для облегчения станочной обработки.

На заметку. Даже в составе технически чистого железа обязательно присутствуют около 20 химических примесей. Но их суммарное  количество не превышает 0,25 процента.

Общая классификация легированных сталей

Она основывается на том, в каком количестве добавка введена в состав сплава, и определяет основные группы, исходя из химической структуры, целевого назначения и уникальных свойств. Таким образом, различают следующие категории.

Классификация стальных сплавов по процентному содержанию всех легирующих компонентов:

• не более 2,5 % — низколегированные;
• в интервале от 2,5 до 10,0% – среднелегированные;
• более 10% — высоколегированные.

Классификация легированных сталей по назначению:

• конструкционные. Используются для изготовления металлоконструкций, деталей машин, агрегатов и механизмов;
• инструментальные. Применяются при изготовлении высококачественного мерительного и режущего инструмента и ударо-штамповочной оснастки;
• с особыми свойствами (жаростойкие, нержавеющие и прочие).

В своей профессиональной деятельности металлурги и инженеры часто прибегают к более широкой номенклатуре. Например, профессионалами используется классификация таких сплавов по их микроструктуре в нормализованном состоянии (перлитные, аустенитные, карбидные и мартенситные) или в равновесном  состоянии (доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные).

Характеристика легированных сталей

Фазовые превращения в твердых растворах железа определяются общими законами взаимной растворимости и межатомных взаимодействий всех элементов, включая углерод и легирующие добавки. Поэтому легированная сталь имеет одновременно схожие и уникальные характеристики:

• химические: жаростойкость, кислотостойкость, коррозионная стойкость;
• физические: тепловые, магнитные, электрические;
• специальные: износостойкость, сопротивляемость ползучести.

Среди преимуществ и достоинств, которыми обладает данный металлопрокат, следует выделить повышенное сопротивление хладостойкости, ударным и пластическим деформациям, улучшенная прокаливаемость, повышенная вязкость. При этом для большинства сплавов, содержащих разное количество легирующих присадок, характерно:

• наличие остаточного аустенита после закалки;
• склонность к образованию флокенов;
• механическая прочность;
• тугоплавкость.

На заметку. В зависимости от химической природы вводимых элементов легированная сталь изменяет свойства жидкотекучести и поверхностного натяжения. А также снижает температуру плавления следующим образом:

Элемент	Снижение T для 1% элемента в жидком р/р, ˚С	Элемент	Снижение T для 1% элемента в жидком р/р, ˚С	Элемент	Снижение T для 1% элемента в жидком р/р, ˚С
Углерод	90	Кремний	6	Никель	2,9
Сера	40	Фосфор	28	Титан	17
Марганец	1,7	Медь	2,6	Бор	100
Хром	1,8	Молибден	1,5	Вольфрам	1
Алюминий	5	Ванадий	1,3	Кобальт	1,5

Данные таблицы показывают, что по сравнению с малоуглеродистым нелегированным сплавом у высоколегированной марки, содержащей  около 50% присадок, температура ликвидуса ниже почти на 100˚С.

Маркировка легированных сплавов и основные марки

В мировой практике используется несколько документов, регламентирующих маркировку легированных сталей. Но в любом случае они все предполагают использование буквенно-цифровых обозначений.

Стандарты стран СНГ

При обозначении легированной конструкционной стали процентная величина массовой доли углерода маркируется первыми двумя цифрами без использования буквенного обозначения. Далее в порядке уменьшения указываются легирующие компоненты и их доля в сплаве в среднем эквиваленте. Буквенные обозначения химических элементов указаны в таблице 1. Легирующие присадки, количество которых менее 1,0% указываются только в расшифрованной номенклатуре, так как обозначение тогда бы приняло очень громоздкий вид.   

Учитывая обширный сортамент, марка стали может также включать дополнительные символы в номенклатуре. Так как обозначение тогда бы приняло очень громоздкий вид, символы, более расширенно описывающие свойства или особенности: А – автоматные, Е – магнитные, Ж – нержавеющие, Р – режущие, Х – хромистые, Ш – шарикоподшипниковые, Э — электротехнические, Я – хромоникелевые. Также маркировка может предполагать исключения от общих правил обозначения. Так в зависимости от химического состава конструкционные сплавы разделяют на качественные и высококачественные. Например, в конце маркировки буква «А» указывает, что сплав является особо чистым в части содержания фосфора и серы, а буква «Ш» относит их к высококачественным.

Маркировка легированных сталей для речного и морского судостроения часто осуществляется в соответствии с ГОСТ 5521-86 и требованиями Международной ассоциации классификационных обществ. Это означает, что такие сплавы классифицируют на категории A, B, D и Е с учетом предела текучести, показателям прочности, хрупкости и сопротивления ударным нагрузкам.

Европейские стандарты

EN 10027 определяет порядок обозначения всех сталей. Легированные сплавы имеют маркировку 1.20ХХ – 1.89ХХ, где первая цифра определяет, что данный материал относится к сталям, вторая и третья цифра определяют номер группы сталей и две последние — порядковый номер сплава в этой группе. Например, категория инструментальных сталей идентифицируется как 1.20ХХ – 1.28ХХ, а нержавеющих как 1.40ХХ – 1.45ХХ.

Североамериканские стандарты ASTM/ASME и AISI

В США действует наиболее обширная система маркировки сталей. Например, маркировка ASTM предполагает обозначение основных химических элементов, предел прочности и форму проката. В системе AISI используют 4 цифры, где первые две указывают номер группы, две последующие – процентное количество углерода. Буквенные символы  демонстрируют наличие соответствующих присадок.

Марки, наиболее востребованные в инжиниринге

• 09Г2С – низколегированная сталь, сочетающая механическую прочность, хорошую обрабатываемость и доступную стоимость;
• 40Х и ее аналог AISI 5135 – основной конструкционный материал для изготовления деталей и оборудования промышленного сектора и трубопроводной арматуры;
• 10Г2С1 – кремнемарганцевая марка, демонстрирующая хладостойкость, неплохую свариваемость и повышенную коррозионную стойкость, благодаря чему востребована при сооружении мостов, газопроводов и объектов повышенной надежности;
• 10Х11Н23Т3МР – жаропрочный сплав аустенитного класса, использующийся для производства пружин, деталей крепежа, работающих  при температурах до 700 ºС.  

Использование легированных сталей

Сегодня практически невозможно перечислить все сферы, где применяется легированная сталь. Это тракторостроение и машиностроение, химико-технологический и промышленно-производственный комплекс, нефтегазодобывающая отрасль и сельское хозяйство. Например:

• из хромосодержащих сплавов изготавливают детали для оборудования, эксплуатируемого в условия прямого или вероятного контакта с агрессивными средами: плунжеры и шлицы, валы и зубчатые колеса, поршневые пальцы и карданные крестовины;
• низколегированные конструкционные сплавы чаще всего востребованы в строительстве, массово используются при сооружении каркасных металлоконструкций и для изготовления труб, сортового и фасонного металлопроката. Несмотря на обширный сортамент, легированная сталь марки 09Г2С является наиболее популярной в этой сфере;
• инструментальный сплав – универсальный материал для клейм, пресс-форм, эталонных калибров и штампов, ручного инструиента. А из ледебуритных марок изготавливаются быстрорежущий инструмент и шарошечные долота.

Также не стоит забывать, что физические особенности легированных сплавов проявляются в термообработанном состоянии. Именно поэтому их широко используют для термонапрягаемых деталей, высокоскоростных и тяжелонагруженных пар трения.

В связи с интенсивным развитием современных технических отраслей, легированная сталь находит применение в гражданской и военной авиации, в турбостроении и в альтернативной электроэнергетике. Так же можно купить металл в Украине, а именно легированную сталь для изготовления мультикоптеров и беспилотников, ядерных реакторов, ракетно-космических систем. В то же время стремительное расширение сферы применения легированных сталей обуславливает ужесточение требований к их качеству и мотивирует к разработке новых сплавов.

Узнать больше о легированных марках стали и специальных сплавах можно в нашем справочнике, который регулярно пополняется новой информацией. Здесь можно ознакомиться с химическим составом сплавов, физико-механическими свойствами, аналогами и сферами применения сталей.

Мы рады, что вы заинтересовались информацией из нашего блога. И даем согласие на использование материалов для учебных целей или для личного пользования. Однако предупреждаем, что копирование информации для публичного распространения – это нарушения авторского права и других прав интеллектуальной собственности, согласно Бернской конвенции и Закона Украины об авторском праве №3792-XII.

 

Легированная сталь и ее применение презентация, доклад

Слайд 1Текст слайда:

Легированная сталь и ее применение.

---

Слайд 2Текст слайда:

Общая классификация стали.

Легированная сталь — сталь, кроме обычных примесей, содержит в себе элементы специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.
Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают хрупкость. В качестве легирующих добавок применяют: хром, никель, медь, азот, ванадий и другие.

Легированную сталь по степени легирования разделяют на 3 типа:
Низколегированную (содержит легирующих элементов до 2.5%)
Среднелегированную (содержит легирующих элементов от 2.5 — 10%)
Высоколегированную (содержит легирующих элементов от 10 — 50%)

Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, марганцевые и другие. Классификация по химическому составу определяется суммарным процентов содержания легирующих элементов:
Низколегированные — менее 5%
Среднелегированные — 5 — 10%
Высоколегированные — более 10%

---

Слайд 3Текст слайда:

Стали и сплавы делятся на следующие группы: Обыкновенного качества 0,050-0,040% Качественные 0,040-0,035% Высококачественные 0,025-0,025% Особо высококачественные 0,015- 0,025% Стали обыкновенного качества по химическому составу – углеродистые стали, содержащие до 0,6%. Они выплавляются в кислородных конвертерах или в больших мартеновских печах.

По способу производства и содержанию вредных примесей.

---

Слайд 4Текст слайда:

Наиболее дешевые, имеют низкие механические свойства, отличаются повышенными ликвацией и количеством неметаллических включений. Стали качественные по химическому составу могут быть углеродистыми или легированными. Они также выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более строгих требований.
Стали высококачественные выплавляются преимущественно в электропечах, а особо высококачественные – в электропечах с электрошлаковым переплавом или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств. По назначению стали и сплавы делят на конструкционные, инструментальные стали и стали с особыми физическими и химическими свойствами.

---

Слайд 5Текст слайда:

Легирующие элементы в сплавах.

Большинство легирующих элементов образует с железом твердые растворы замещения и внедрения, которые являются основной фазой всех технических сплавов железа, в которых в большем или меньшем количестве находятся частицы карбидных, карбонитридных и нитридных фаз. Легирующие элементы, образующие с железом твердые растворы, влияют на температуры фазовых превращений. При анализе этих превращений в разных сплавах надо учитывать сродство вводимых легирующих элементов к углероду. По степени этого сродства легирующие элементы разделяют на карбидообразующие и некарбидообразующие.К числу карбидообразующих относятся: Марганец, Хром, Вольфрам, Молибден, Тантал, Ниобий, Цирконий, Титан. К числу некарбидообразующих относятся: Медь, Никель, Кобальт, Кремний и Алюминий.

---

Слайд 6Текст слайда:

Маркировка легированной стали.

Маркировка легированных сталей Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами (например, 15Х, 40ХФА, 12ХН3А, 20Х2Н4А, 18ХГТ и т. д.). Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Цифры после букв указывают примерное содержание соответствующего легирующего элемента в целых процентах; отсутствие цифры указывает, что оно составляет 1-1,5% и менее. Основная масса легированных конструкционных сталей выплавляется качественными (не более 0,035% серы и фосфора, каждого). Высококачественные стали содержат меньше вредных примесей (

---

Слайд 7Текст слайда:

Применение легированной стали.

Легированная сталь может обладать целым рядом ценных качеств, которых недостает обычной стали. Различные примеси, их виды и процентное содержание в стали могут сделать металл более хрупким или, наоборот, более пластичным, коррозионностойким или жаропрочным. Также легирующие добавки могут менять структуру стали. Применение легированной стали очень обширно: хирургические инструменты и ювелирное оборудование, металлоконструкции и различная строительная арматура, промышленные машины и механизмы. В каждом конкретном случае используется специальный вид легированной стали, который обладает целым рядом необходимых характеристик. Так, ни один металл, кроме специализированной легированной стали не сможет долго сохранять свои свойства в агрессивной среде или при критически высоких температурах. А специальные добавки позволяют создавать сталь с такими свойствами. Даже кухонные принадлежности, например, ножи. Если они выполнены из высококачественной легированной стали, то они долго не тупятся, а остаются острыми.

---

Скачать презентацию

Легированная сталь и ее применение

Похожие презентации:

Технология перевозочного процесса

Организация работы и расчет техникоэкономических показателей участка механической обработки детали

Грузоподъемные машины. (Лекция 4.1.2)

Безопасное проведение работ на высоте

Геофизические исследования скважин

Система охлаждения ДВС

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. Курс лекций в слайдах

Требования безопасности при выполнении работ на высоте

Проект по технологии «Скалка» (6 класс)

Конструкции распределительных устройств. (Лекция 15)

Легированная сталь и ее применение.
Общая классификация стали.
Легированная сталь — сталь, кроме обычных примесей, содержит в себе элементы
специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых или
механических свойств. Эти элементы называются легирующими.
Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают
хрупкость. В качестве легирующих добавок применяют: хром, никель, медь, азот,
ванадий и другие.
Легированную сталь по степени легирования разделяют на 3 типа:
Низколегированную (содержит легирующих элементов до 2.5%)
Среднелегированную (содержит легирующих элементов от 2.5 — 10%)
Высоколегированную (содержит легирующих элементов от 10 — 50%)
Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые,
марганцовистые, хромоникелевые, марганцевые и другие. Классификация по химическому
составу определяется суммарным процентов содержания легирующих элементов:
Низколегированные — менее 5%
Среднелегированные — 5 — 10%
Высоколегированные — более 10%
По способу производства и содержанию вредных примесей.
Стали и сплавы делятся на следующие группы:
Обыкновенного качества 0,050-0,040%
Качественные 0,040-0,035%
Высококачественные 0,025-0,025%
Особо высококачественные 0,015- 0,025%
Стали обыкновенного качества по химическому составу – углеродистые стали, содержащие до
0,6%. Они выплавляются в кислородных конвертерах или в больших мартеновских печах.
Наиболее дешевые, имеют низкие механические свойства, отличаются повышенными
ликвацией и количеством неметаллических включений. Стали качественные по
химическому составу могут быть углеродистыми или легированными. Они также
выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более
строгих требований.
Стали высококачественные выплавляются преимущественно в электропечах, а особо
высококачественные – в электропечах с электрошлаковым переплавом или другими
совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим
включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств. По
назначению стали и сплавы делят на конструкционные, инструментальные стали и стали с
особыми физическими и химическими свойствами.
Легирующие элементы в сплавах.
Большинство легирующих элементов образует с железом твердые растворы замещения и
внедрения, которые являются основной фазой всех технических сплавов железа, в которых
в большем или меньшем количестве находятся частицы карбидных, карбонитридных и
нитридных фаз. Легирующие элементы, образующие с железом твердые растворы, влияют
на температуры фазовых превращений. При анализе этих превращений в разных сплавах
надо учитывать сродство вводимых легирующих элементов к углероду. По степени этого
сродства легирующие элементы разделяют на карбидообразующие и
некарбидообразующие.К числу карбидообразующих относятся: Марганец, Хром, Вольфрам,
Молибден, Тантал, Ниобий, Цирконий, Титан.
К числу
некарбидообразующих относятся: Медь, Никель, Кобальт, Кремний и Алюминий.
Маркировка легированной стали.
Маркировка легированных сталей Легированные конструкционные стали маркируют
цифрами и буквами (например, 15Х, 40ХФА, 12ХН3А, 20Х2Н4А, 18ХГТ и т. д.). Двухзначные
цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых
долях процента. Буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Цифры после
букв указывают примерное содержание соответствующего легирующего элемента в целых
процентах; отсутствие цифры указывает, что оно составляет 1-1,5% и менее. Основная
масса легированных конструкционных сталей выплавляется качественными (не более
0,035% серы и фосфора, каждого). Высококачественные стали содержат меньше вредных
примесей (<0,025% и <0,025%), что обозначают буквой А, помещенной в конце марки.
Применение легированной стали.
Легированная сталь может обладать целым рядом ценных качеств, которых
недостает обычной стали. Различные примеси, их виды и процентное
содержание в стали могут сделать металл более хрупким или, наоборот,
более пластичным, коррозионностойким или жаропрочным. Также
легирующие добавки могут менять структуру стали. Применение
легированной стали очень обширно: хирургические инструменты и ювелирное
оборудование, металлоконструкции и различная строительная арматура,
промышленные машины и механизмы. В каждом конкретном случае
используется специальный вид легированной стали, который обладает целым
рядом необходимых характеристик. Так, ни один металл, кроме
специализированной легированной стали не сможет долго сохранять свои
свойства в агрессивной среде или при критически высоких температурах. А
специальные добавки позволяют создавать сталь с такими свойствами. Даже
кухонные принадлежности, например, ножи. Если они выполнены из
высококачественной легированной стали, то они долго не тупятся, а остаются
острыми.

English     Русский Правила

сталь

| Состав, свойства, типы, сорта и факты

производство

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Эндрю Карнеги Генри Бессемер Сэр Уильям Сименс Джон Огастес Роблинг Чарльз М. Шваб

Похожие темы:

Дамасская сталь углеродистая сталь литая сталь перлит мартенситная сталь

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

сталь , сплав железа и углерода, в котором содержание углерода колеблется до 2 процентов (при более высоком содержании углерода материал определяется как чугун). На сегодняшний день это наиболее широко используемый материал для строительства инфраструктуры и промышленности в мире, он используется для изготовления всего, от швейных иголок до нефтяных танкеров. Кроме того, инструменты, необходимые для изготовления таких изделий, также изготавливаются из стали. Как показатель относительной важности этого материала, в 2013 году мировое производство необработанной стали составило около 1,6 миллиарда тонн, а производство следующего по важности технического металла, алюминия, составило около 47 миллионов тонн. (Для списка производства стали по странам, см. ниже Мировое производство стали.) Основными причинами популярности стали являются относительно низкие затраты на ее производство, формовку и обработку, обилие двух сырьевых материалов (железной руды и металлолома) и беспрецедентный ассортимент механические свойства.

Свойства стали

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали

Посмотреть все видео к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в его чистое состояние ненамного тверже меди. За исключением самых крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, поликристаллично, т. е. состоит из многих кристаллов, смыкающихся друг с другом на своих границах. Кристалл — это хорошо упорядоченное расположение атомов, которые лучше всего можно представить в виде сфер, соприкасающихся друг с другом. Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые особым образом проникают друг в друга. Для железа расположение решетки лучше всего представить единичным кубом с восемью атомами железа в углах. Важным для уникальности стали является аллотропность железа, то есть его существование в двух кристаллических формах. В объемно-центрированной кубической (ОЦК) конфигурации в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В гранецентрированной кубической (ГЦК) конфигурации в центре каждой из шести граней единичного куба находится один дополнительный атом железа. Существенно, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК конфигурации примерно на 25 процентов больше, чем в ОЦК компоновке; это означает, что в ГЦК-структуре больше места, чем в ОЦК-структуре, для удержания инородных ( , т. е. сплавов) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912°C (1674°F) и от 1394°C (2541°F) до температуры плавления 1538°C (2800°F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в диапазоне более низких температур и дельта-железом в зоне более высоких температур. Между 912° и 1394°С железо находится в ГЦК-порядке, который называется аустенитным или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за немногими исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительное количество других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а скорее к сильным магнитным характеристикам железа. Ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Викторина «Британника»

Строительные блоки предметов повседневного обихода

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, на что вы действительно способны, ответив на вопросы этого теста.

В чистом виде железо мягкое и обычно непригодно для использования в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь — добавление небольшого количества углерода. В твердой стали углерод обычно встречается в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe ₃ C, известным как цементит) или карбидом легирующего элемента, такого как титан. (С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде чешуек или скоплений графита из-за присутствия кремния, подавляющего образование карбидов.)

Воздействие углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железа и углерода. Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т. е. температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C показывает, что температура затвердевания снижается по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа. (Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Расплавленная сталь, содержащая, например, 0,77 процента углерода (показана вертикальной пунктирной линией на рисунке), начинает затвердевает при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердевает при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этой точки и ниже все кристаллы железа находятся в аустенитной — , т. е. ГЦК — компоновка и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении резкое изменение происходит примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа. Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) примерно 200 кгс на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с DPH 70 кгс на квадратный миллиметр для чистого железа. Охлаждающая сталь с более низким содержанием углерода ( , например, 0,25 процента) приводит к микроструктуре, содержащей около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; это мягче, чем перлит, с DPH около 130. Сталь с содержанием углерода более 0,77%, например, 1,05%, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Что такое легированная сталь? Свойства, марки, виды углеродистой стали

Перейти к содержимому

Предыдущий Следующий

• Посмотреть увеличенное изображение

Что такое легированная сталь?

Metallica является одним из крупнейших поставщиков легированной стали в Индии, с более чем 3000 тонн запасов в Мумбаи, штат Махараштра, Индия. Мы продаем нашу продукцию из легированной стали по всей Индии и международным клиентам. Metallica также имеет в наличии и поставляет широкий ассортимент труб из легированной стали, фитингов из легированной стали, фланцев и клапанов из легированной стали, и все наши продукты поставляются с полной сертификацией продукции. Все наши изделия из легированной стали поставляются с отечественных заводов или импортируются с известных заводов по всему миру и хранятся в Индии. Metallica, возможно, не является крупнейшим производителем изделий из легированной стали, но мы являемся крупнейшим продавцом бесшовных стальных труб в Индии. Будь то бесшовные трубы из углеродистой стали, бесшовные трубы из легированной стали или бесшовные трубы из нержавеющей стали, у нас есть обширный склад, чтобы предоставить нашим клиентам доставку в тот же день. ASTM A335, ASTM A333 и ASTM A213 являются наиболее широко используемыми стандартами, в соответствии с которыми во всем мире производятся бесшовные трубы из легированной стали. Современное производственное оборудование, научное и стандартизированное управление, строгая система обеспечения качества и высококвалифицированная основная команда являются основной конкурентоспособностью компании. Если вы заинтересованы в наших продуктах, пожалуйста, свяжитесь с нами. Гарантия лучшей цены при высоком качестве продукции!

 

Легированные стали содержат легирующие элементы (например, марганец, кремний, никель, титан, медь, хром и алюминий) в различных пропорциях для управления свойствами стали, такими как ее прокаливаемость, коррозионная стойкость, прочность, формуемость, свариваемость или пластичность. Разница несколько равномерна, но чтобы сделать ее различимой, вся сталь, легированная более чем на 8% от веса элементов, отличных от углерода и сплава, считается высоколегированной сталью. Легированные стали тверже, долговечнее и более устойчивы к коррозии. Легированные стали с содержанием углерода от среднего до повышенного плохо поддаются сварке. Однако если содержание углерода уменьшить до 1-3%, такие легированные металлы могут достичь большей формуемости и свариваемости, таким образом, повышенной прочности.

 

Бесшовные трубы из легированной стали широко используются в трубопроводах для транспортировки жидкостей низкого и среднего давления, обсадных трубах, котельных трубах, нефтяной и газовой промышленности, химической промышленности, энергетике, трансформаторах, сельском хозяйстве, подшипниках, общем машиностроении, автомобилестроении, гидравлика, железнодорожные, горнодобывающие, строительные, аэрокосмические, медицинские, оборонные и электрические двигатели. Легированные стали марки Р91 в основном используются для электроэнергетики. Для сварных конструкций Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением ограничивает содержание углерода до менее 0,35%. Легированная сталь идеально подходит для применений, требующих более высокой прочности, повышенной ударной вязкости или лучшей износостойкости, чем стандартные марки углеродистой стали. Легированные стали используются в конструкции котлов, потому что они недороги, легко доступны, легко формуются и свариваются до желаемой формы и, в широких пределах, достаточно устойчивы к окислению и коррозии, чтобы обеспечить удовлетворительную работу в течение многих лет во многих отраслях промышленности. Легированная сталь используется в самых сложных областях аэрокосмической и энергетической (ядерной) промышленности. Легированная сталь также используется в приложениях, где важна ее реакция на магнитные поля, например, в трансформаторах и электродвигателях.

 

Добавление других элементов делает легированную сталь особенно прочной. Элементы (такие как кремний и марганец) посредством термической обработки делают легированную сталь с улучшенными характеристиками и дополнительными преимуществами, такими как повышенная коррозионная стойкость или улучшенная свариваемость. Достигаемые механические свойства зависят от добавления таких элементов, как никель, хром, молибден и ванадий. Ниже приведен ряд улучшенных свойств легированных сталей (по сравнению с углеродистыми сталями): прочность, твердость, ударная вязкость, износостойкость, коррозионная стойкость, прокаливаемость, жаропрочность. Для достижения некоторых из этих улучшенных свойств металлу может потребоваться термическая обработка. HSLA расшифровывается как высокопрочная низколегированная сталь.

 

Существует 2 основных типа легированной стали.

Высоколегированная сталь: –

Высоколегированная сталь характеризуется высоким процентным содержанием легирующих элементов. Наиболее распространенной высоколегированной сталью является нержавеющая сталь, которая содержит не менее 12 процентов хрома. Нержавеющую сталь обычно делят на три основных типа: мартенситную, ферритную и аустенитную. Мартенситные стали содержат наименьшее количество хрома, обладают высокой прокаливаемостью и обычно используются для изготовления столовых приборов. Ферритные стали содержат от 12 до 27 процентов хрома и часто используются в автомобилях и промышленном оборудовании. Аустенитные стали содержат большое количество никеля, углерода, марганца или азота и часто используются для хранения агрессивных жидкостей и горнодобывающего, химического или фармацевтического оборудования.

Низколегированная сталь

Низколегированная сталь имеет гораздо более низкий процент легирующих элементов, обычно от 1 до 5 процентов. Эти стали имеют очень разную прочность и применение в зависимости от выбранного сплава. Производители фланцев большого диаметра обычно выбирают сплавы по определенным механическим свойствам. Разнообразие возможных сплавов делает низколегированную сталь полезной для различных проектов, включая поковку бесшовных катаных колец и изготовление выпускных отверстий для шпилек.

Хотя существует множество различных легирующих элементов, которые можно использовать для улучшения механических свойств стали, часто используются определенные комбинации, и существуют различные типы легированной стали, которые более популярны, чем другие.

Высокопрочная низколегированная сталь (HSLA) — это сплав, обеспечивающий большую стойкость к атмосферной коррозии и высокую прочность. Существует шесть различных классификаций стали HSLA с использованием различных легирующих элементов. Обычно для повышения прочности используют ванадий, ниобий, титан и медь, а для повышения коррозионной стойкости — медь, хром, фосфор и кремний. Из-за высокой прочности сталей HSLA их часто бывает труднее формовать, в некоторых случаях для улучшения формуемости добавляют кальций или цирконий. Хромомолибденовая сталь — еще одна распространенная легированная сталь. Этот материал представляет собой сплав хрома и молибдена, улучшающий прокаливаемость, повышающий прочность, жаропрочность, коррозионную стойкость и стойкость к окислению.

ALLOY	SPECIFICATION	MAXIMUM USEFUL TEMPERATURE
Carbon-steel	SA178, SA192,	850°
	SA210, SA106,
	SA515 , SA516
Carbon-1/2	SA209	900°
Molybdenum
1 1/4 Chromium-	SA213 T-11	1025°
1/2 Molybdenum	SA335 P-11
2 1/4 Chromium-	SA213 T-22	1075°
1 Molybdenum	SA335 P-22
18 Chromium-	SA213 TP304(H),	1500°
10 Nickel	321(H), 347(H)

 

 

Element	Percentage	Primary function
Aluminium	0. 95–1.30	Alloying element in nitriding steels
Bismuth	–	Improves machinability
Boron	0.001–0.003	Мощный агент прокаливания
Хром	0,5–2	Повышает прокаливаемость
	4–18	Increases corrosion resistance
Copper	0.1–0.4	Corrosion resistance
Lead	–	Improved machinability
Manganese	0.25–0.40	Combines with sulphur and with phosphorus to уменьшить ломкость. Также помогает удалить лишний кислород из расплавленной стали.
	>1	Повышает прокаливаемость за счет снижения точек трансформации и задержки трансформации
Молибден	0,2–5	Стабильные карбиды; тормозит рост зерна. Повышает ударную вязкость стали, что делает молибден очень ценным металлическим сплавом для изготовления режущих частей станков, а также лопаток турбин турбореактивных двигателей. Также используется в ракетных двигателях.
Никель	2–5	Усилитель
	12–20	Повышает коррозионную стойкость 4 3 4 0111 Silicon	0.2–0.7	Increases strength
	2	Spring steels
	Higher percentages	Improves magnetic properties
Sulphur	0.08–0.15	Free-machining свойства
Титан	–	Фиксирует углерод в инертных частицах; снижает мартенситную твердость хромистых сталей
Вольфрам	–	Также повышает температуру плавления.
Ванадий	0,15	Стабильные карбиды; повышает прочность при сохранении пластичности; способствует мелкозернистой структуре. Повышает ударную вязкость при высоких температурах

 

 

В таблице ниже показаны типичные свойства сталей при комнатной температуре (25°C). Широкий диапазон предела прочности при растяжении, предела текучести и твердости во многом обусловлен различными режимами термической обработки.

Свойства стали при комнатной температуре

[Источник изображения: из Интернета]

Об авторе: pipefactory

Обновленные прайс-листы и информация

• Мы продаем круглые прутки по лучшим ценам в Индии — обновленный прайс-лист
• Процесс производства трубной арматуры
• Полное руководство по стальным фланцам
• Введение в фитинги для сварки встык
• Что такое кованые фитинги для труб?

Теги поиска

легированная сталь сварка встык углеродистая сталь цены на бесшовные трубы из углеродистой стали плакированные трубы кс трубы цены разница между бесшовной трубой и сварной трубой фланцы термическая обработка гидроиспытания Джиндал ПИЛ облицованные трубы производственный процесс мс трубы цены канальный код Таблица цветовых кодов труб и стандарт фитинги трубопровод производители труб в Индии материал трубы размер трубы спецификация трубы стандарт трубы трубопровод бесшовная труба цены на бесшовные трубы бесшовные трубы бесшовные трубы в Индии раструбный сварной шов Цены на трубы SS 304 Цены на трубы SS 310 Цены на трубы SS 316 Цены на трубы SS 321 нержавеющая сталь цены на трубы из нержавеющей стали в Индии Трубы/трубы из нержавеющей стали стальные трубы стальные трубы и трубы цены на стальные трубы в Индии стальные трубы производители верхней фурнитуры типы фланцев виды трубной арматуры сварная труба сварные трубы

Продукты

• Котельные трубы из нержавеющей стали 316Ti ₹480,00
• Поставщики бесшовных труб в Меерут, Уттар-Прадеш ₹72,00
• Трубы из нержавеющей стали 316/316L в Хуббалли-Дхарвад 275,00 ₹ 260,00 ₹
• Бесшовные трубы из нержавеющей стали 304/304L в Лакхнау (1. 4301/1.4306, UNS S30400/S30403) ₹205,00
• Поставщики бесшовных труб из нержавеющей стали в Джамшедпуре ₹205.00
• Трубы из нержавеющей стали 316/316L в Виджаявада 275,00 ₹ 260,00 ₹
• Трубки конденсатора из нержавеющей стали 304/304L ₹300,00
• U-образные изогнутые трубы из нержавеющей стали 317/317L ₹520,00
• Трубы из нержавеющей стали 316/316L в Мумбаи 275,00 ₹ 260,00 ₹
• Круглая трубка из нержавеющей стали ₹215,00
• Трубы и трубы для теплообменников из нержавеющей стали 316/316L ₹235,00
• ASTM A519 Grade 1020 Бесшовные механические трубы из углеродистой и легированной стали 100,00 ₹ 95,00 ₹
• Поставщики бесшовных труб из нержавеющей стали в Газиабаде ₹205,00
• Трубы из мягкой/углеродистой стали в Сурате ₹74,00
• Бесшовные стальные трубы ₹74,00

Перейти к началу

Легированная сталь – свойства и применение

• Авторская панель Войти

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы — сообщество из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, в том числе лауреаты Нобелевской премии и некоторые из самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление настройками

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь

Карьера

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Рецензируемый отредактированный том с открытым доступом

Просмотр глав Делиться Цитировать

Свойства и использование легированной стали Под редакцией Эдуардо Валенсии Моралеса

Обзор книжных показателей

51 010 загрузок глав

View Full Metrics

Academic Editor

Eduardo Valencia Morales

PublishedDecember 22nd, 2011

Doi10. 5772/1347

ISBN978-953-307-484-9

eBook (PDF) ISBN978-953-51-6084- 7

Copyright год 2011

Количество страниц272

Разделы этой книги посвящены новым подходам и использованию нержавеющих сталей, влиянию окружающей среды на поведение определенных классов сталей, новым структурным концепциям для понимания некоторых процессов усталости, новым взглядам на упрочнение. механизмы и ударная вязкость микролегированных сталей. Кинетика во время отпуска низколегированных сталей также обсуждается с помощью новой установки, которая…

Подробнее

Заказать Печать Копия

Отредактированный том и главы проиндексированы в

Показать больше

Объявление

1. Легированная сталь: свойства и использование Первые принципы Квантово-механический подход к сплавам нержавеющей стали

Л. Витос, Х. Л. Чжан, С. Лу, Н. Аль-Зуби, Б. Йоханссон, Э. Нурми , M. Ropo, M.P.J. Punkkinen and K. Kokko

2. Обзор – Металлические биполярные пластины и их использование в системах преобразования энергии

Дж. Ричардс и К. Шмидт

3. Комментарии о механизмах упрочнения в коммерческих микролегированных сталях и кинетике реакции при отпуске в низколегированных сталях

Эдуардо Валенсия Моралес

HSLA Steels

E. El-Kashif and T. Koseki

5. Растрескивание низколегированных сталей под воздействием окружающей среды в моделируемых условиях охлаждающей жидкости BWR

J. Y. Huang, J. J. Yeh, J. S. Huang и R. C. Kuo

6. Влияние растворенного водорода на склонность сплава на основе никеля к коррозионному растрескиванию под напряжением

Лучиана Иглесиас Лоуренсо Лима, Моника Мария де Абреу Мендонса Шварцман, Марко Антонио Дутра Кинан, Селия де Араужо Фигейредо и Вагнер Рейс 903 Кампос 903 7. Процесс SMAW с точки зрения количества кислорода

Венгжин Томаш

8. Усовершенствованные аустенитные жаропрочные стали для ультра-сверхкритических (USC) электростанций на ископаемом топливе

Chengyu Chi, Hongyao Yu и Xishan Xie

9. Усталость металлов и основные теоретические модели: обзор

S. Bhat and R. Patibandla

10. Новое системное исследование поведения некоторых легированных сталей Процесс малоцикловой усталости

Автор: Macuta Silviu

Заказать печатную копию этой книги

Доступно по номеру

Доставлено компанией

119 фунтов стерлингов (без НДС)*

Твердый переплет | Полноцветная печать

Заказ по электронной почте

Участник IntechOpen? Получите скидку

БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА ПО ВСЕМУ МИРУ

Информация о заказе и доставке

* Жителям стран Европейского Союза необходимо добавить учетную ставку налога на добавленную стоимость в зависимости от страны проживания. Учреждения и компании, зарегистрированные в качестве плательщиков НДС в своей стране-члене ЕС, не будут платить НДС, предоставив IntechOpen свой регистрационный номер плательщика НДС. Это стало возможным благодаря методу обратного начисления в ЕС.

Инструктор? Запросить копию экзамена

Разработки в области защиты от коррозии

Отредактировано Махмуд Алиофхазраи

Магниевые сплавы

Отредактировано Фрэнк Червински

Титановые сплавы

Отредактировано Ян Сенявски

Применение сплавов легких металлов

Отредактировано Вальдемар Альфредо Монтейро

Алюминиевые сплавы

Отредактировано Тибор Квацкай

Титановые сплавы

Отредактировано А.