Легированная сталь состав свойства применение: Легированная сталь. Применение легированной стали

Содержание

Легированная сталь: особенности, классификация и характеристики - Метинвест

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.

Таблица 1 – 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, также марка стали может включать дополнительные симвноменклатуре, так как обозначение тогда бы приняло очень громоздкий вид.олы, 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 700ºС. 

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.

 

 

ее марки, состав, как называются виды, их применение – rocta.ru

06Дек

Содержание статьи

  1. Описание термина – что такое легированная сталь
  2. Химический состав легированной стали
  3. Виды легированных сталей
  4. Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства
  5. Маркировка: какие марки стали называются легированными
  6. Применение легированной стали
  7. Сварка сплавов

В данной статье мы расскажем про один из наиболее распространенных методов, а также дадим ответ про легированную сталь – что это такое.



Любой металл, а также его сплав, имеет механические и химические характеристики. Такая наука, как материаловедение, вместе со всей металлургической промышленностью, занимаются изучением свойств материалов, а также находят способы для их улучшения.

В первую очередь отметим, что мы имеем дело не с отдельным веществом, а с составом, основные компоненты которого – железо (не менее 45%) и углерод. Но в отличие от классического в марки добавляют специализированные легирующие элементы. Их концентрация не очень большая, но даже эта небольшая доля (обычно от 1 до 3%) способствует значительному изменению в лучшую сторону характеристик материала.

Описание термина – что такое легированная сталь

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

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

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

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

Химический состав легированной стали

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

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

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

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

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

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

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

Виды легированных сталей

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

НазваниеПроцент добавок
НизколегированнаяОколо 2,5%. Положительные качества прибавились, но при этом ковкость и прочие характеристики для металлообработки не сильно поменялись.
СреднелегированнаяОт 2,5% до 10%. Используется такое соединение чаще всего.
ВысоколегированнаяОт 10% до 50%. Максимальная прочность и дороговизна – отличительные черты таких изделий.

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

Классификация

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

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

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

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

Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства

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

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

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

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

Маркировка: какие марки стали называются легированными

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

Или так, на английском языке:

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

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

Также аббревиатуры могут стоять справа. Например:

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

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

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

Применение легированной стали

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

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

Это и многое другое можно изготавливать из данного вещества. Любые задачи, которые требуют превосходных прочностных качеств, могут рассчитывать на легированную сталь.

Свойства

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

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

Производство

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

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

Сварка сплавов

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

Низколегированных

Рекомендации:

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

Среднелегированных

Особенности:

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

Высоколегированных

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

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

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

Легированная сталь: двигатель прогресса

Легированная сталь - это металл огромной универсальности, щедрый дар науки человечеству в нынешний технологический век (и все это при разумных экономических затратах).

Существуют тысячи различных видов сталей, которые были созданы для использования в самых разнообразных целях. По большому счету, их можно подразделить на легированные и углеродистые. Отличие легированной стали от углеродистой можно описать в двух словах. Если сталь имеет в своем составе железо и углерод (плюс малое количество постоянных примесей – марганец, кремний, серу, фосфор и некоторые газы), то такую сталь называют углеродистой. Если в процессе плавки углеродистой стали для получения особых механических или физических характеристик к ней добавляют легирующие добавки (хром, никель, ванадий и т.д. – подробнее о них ниже), то такую сталь называют легированной.

Классификация легированной стали

Легированная сталь бывает низколегированной, среднелегированной и высоколегированной. Первая содержит до 2,5% легирующих добавок, вторая – не более 10%. Высоколегированная сталь в своем составе может содержать до 50% легирующих «дополнений». В современной металлургии применяют десятка два элементов, которые по отдельности или в различных комбинациях и пропорциях добавляют в углеродистую сталь для производства различных видов легированных сталей. Вот, к примеру, лишь некоторые из них (обозначение легирующих элементов в стандартах СНГ указано в скобках):

  • Алюминий (Ю) – способствует удалению из стали фосфора, серы и кислорода
  • Хром (Х) – увеличивает прочность, стойкость к коррозии и окислительным процессам
  • Медь (Д) – повышает коррозийную стойкость
  • Марганец (Г) – повышает жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
  • Никель (Н) – увеличивает ударную и коррозийную стойкость
  • Кремний (С) – улучшает магнитные свойства
  • Вольфрам – увеличивает прочность и твердость
  • Ванадий – повышает антикоррозийную прочность, ударную прочность и вязкость

Все эти сплавы, конечно, систематизированы и имеют оригинальные буквенно-цифровые обозначения. Особая маркировка легированных сталей, выпущенных по некоторым стандартам СНГ, позволяет сразу определить, какие легирующие элементы были добавлены в сталь, в какой пропорции и какие свойства, в результате, имеет полученный материал.

Исторический экскурс

Самая первая в истории человечества легированная сталь содержала хром и была запатентована в 1865 г. американским металлургом Джулиусом Бауром. Ее производство наладила бруклинская Chrome Steel Co., но успеха на рынке проект не имел. Тем не менее, новация вызвала живой интерес у металлургического сообщества. Французский металлург Анри-Ами Брустляйн начал собственные эксперименты со сталью и хромом. Вскоре Брустляйн усовершенствовал процесс производства хромистой легированной стали и превратил ее в коммерчески успешный продукт. Брустляйн наладил производство пушечных снарядов, брони и инструментов, и его продукция доминировала на рынке легированной стали около 15 лет.

Кстати, инструментальные легированные стали популярны до сих пор и широко используются для выпуска режущих, измерительных, ударно-штамповых и других инструментов.

Раз уж мы коснулись классификации легированных сталей, то отметим, что кроме инструментальных, также различают легированные конструкционные стали (как понятно из названия, их применяют для выпуска строительных металлических конструкций) и стали с особыми физическими и химическими свойствами (сюда относится, например, высокая степень электрического сопротивления, магнетизм, жаропрочность и т.п.).

Но вернемся к г-ну Брустляйну. За свою работу по созданию хромированной стали, изучению особенностей термической обработки и применения этого сплава французского металлурга заслуженно называют «отцом легированных сталей».

В то время как Брустляйн разрабатывал хромистые стали, англичанин Джеймс Райли организовал производство никелевой стали в Шотландии. Одна из созданных им сталей, содержащая примерно 0,2% углерода и 5% никеля, обладала прочностными свойствами, которые представляли значительный интерес для строительства и машиностроения. Эта сталь, обработанная прокаткой и отжигом, примерно на 40% была прочнее аналогичной стали без никеля.

Также на рубеже XIX и XX веков выпуск никелевой стали начал свое широкое распространение в США. Так, сталь, содержащая 5% никеля, массово применялась при производстве велосипедов (из нее делали цепи и другие элементы конструкции).

Постепенно легированная сталь «добралась» и до автомобилестроения. Пионер производства автомобилей в штате Индиана, Haynes-Apperson Company придумал один из первых автомобилей с бензиновым двигателем в США. Он назывался Brass Era или карета-автомобиль. Оси Brass Era были изготовлены из никелевой стали. К 1898 г. Haynes-Apperson Co выпускала одну машину каждые две-три недели и продавала диковинки за $2 тыс. (по тем временам баснословные деньги).

Несколько позже никелевые стали начали использовать и при строительстве крупных инфраструктурных объектов, включая Манхэттенский мост и мост Куинсборо в Нью-Йорке. В целом, по данным ASM International (Информационное общество по материалам) в 1900 г. в США было произведено около 3000 т легированной стали.

Собственно, именно автомобилестроители и положили начало великой эпохе легированного материала. В первые два десятилетия XX века количество видов легированной стали, используемых в автомобильной индустрии, резко возросло. В 1920 г. Уолтер Джомини из Мичиганского университета, специализировавшийся в области металлургии и работавший в Studebaker Automobile Co., опубликовал список из 12 легированных сталей. Особые свойства этих сплавов, описанные ученым, по его заключению, могли полностью удовлетворить все потребности автоиндустрии того времени. Дополнительным «трамплином» для дальнейшего распространения легированных сталей стала первая мировая война. По подсчетам ASM International, в тот период количество легированной стали, производимой в США, достигает уже 1 млн. т ежегодно.

Применение легированной стали

Прошло более, чем сто лет, и сегодня существуют сотни промышленных изделий, которые могут быть изготовлены из легированной стали различного состава. К ним относятся трубы, пластины, листы и рулоны, прутки, фитинги, фланцы, крепежные элементы и многое другое. Они применяются в самых разных отраслях промышленности – автомобильной и горнодобывающей индустрии, машиностроении, дорожном и жилищном строительстве, производстве бытовой техники и т.п.

К примеру, в строительстве легированные стали используются при возведении масштабных современных конструкций – аэропортов, мостов, небоскребов и стадионов, дизайн которых предполагает возведение стального каркаса. Свойства легированной стали придают металлическим каркасам высокую прочность, столь необходимую для таких больших объектов. Для увеличения прочности и снижения общего веса легированную сталь также применяют в качестве усиления конструкций из бетона. Упомянем и о винтах, гвоздях и болтах – эти мелкие изделия из легированной стали также распространены очень широко.А вот при строительстве мостов используются и специфические легированные сплавы, например, так называемые кортеновские стали. За счет присутствия никеля, меди и хрома они обеспечивают мостам улучшенную защиту от коррозии.

Тут уместно вспомнить и о высокопрочном стальном прокате.Чаще всего промышленные покупатели продукции Метинвеста останавливают свой выбор на высокопрочной стали, подвергшейся термомеханической прокатке или закалке с отпуском. При производстве высокопрочного стального проката на предприятии используют ряд систем легирования стали, несколько спецрежимов горячей прокатки и особую термообработку. По сравнению с традиционными марками стали, высокопрочный металл служит дольше и менее затратен в производстве и эксплуатации. Кроме хороших показателей прочности, материал отличает повышенная ударная вязкость (он проявляет это свойство и на морозе), свариваемость и пластичность.

Перечисленные факторы, а также снижение металлоемкости высокопрочной стали сделали ее востребованной у потребителей, и продукт нашел применение в различных индустриях. Впрочем, как и другие современные легированные стали. Их универсальность и прекрасные потребительские качества позволяют дизайнерам не сдерживать полет своих фантазий, а строителям придает уверенности в том, что грандиозные современные сооружения из легированной стали возводятся на века.

Легированная сталь: применение, классификация и маркировка

Уже более 3 000 лет человечество обрабатывает железо изготавливая различные орудия, машины, домашнюю утварь. Несмотря на относительно высокие механические свойства этого металла его разрушение в результате коррозии не способствует долговременному использованию железных изделий на открытом воздухе.

Ещё одним существенным ограничением в использовании данного металла является его невысокие эстетические качества. Чтобы существенно улучшить данные свойства при производстве стали используются добавки придающие устойчивость к окислению, появлению на её поверхности блеска и существенному увеличению прочности металла.

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.

Видео:

Виды легированных сталей

От процентного содержания добавок стали разделяются на:

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

Также легированные стали подразделяются на следующие виды:

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

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

Маркировка легированных сталей

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

Расшифровка

Маркировка включает в себя буквы, которые обозначают предназначение металла.

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

Также в сплавах могут содержаться следующие элементы:

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

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

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

Видео:

Применение легированных сплавов

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

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

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

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

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

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

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

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

Сварка легированных сталей: особенности

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

Сварка низколегированных сталей

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

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

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

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

Видео:

Сварка среднелегированных сталей

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

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

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

Сварка высоколегированных сталей

Если для производства металлических деталей применяется высоколегированная сталь, то в этом случае следует применять сварочное оборудование с минимальным тепловым захватом материала. Это необходимо для снижения вероятности коробления металла во время сварки, по причине большого содержания в составе металла различных примесей.

Электрическая сварка высоколегированных сплавов осуществляется с использованием электродов с фтористокальциевым покрытием. В этом случае удаётся добиться высоких показателей механической и химической прочности сварного шва.

Применение газовой сварки при изготовлении конструкций из высоколегированных сталей нежелательно. В исключительных случаях возможно использование газовой сварки для соединения жаропрочного высоколегированного стального листа толщиной не более 2 мм.

Видео:

Заключение

Применение легированных сплавов при изготовлении металлических деталей и конструкций позволяет придать ним необходимые физические качества. При работе с такими металлами обозначение легирующих элементов в стали помогает подобрать заготовку с нужными параметрами, из которой затем будет изготовлена конструкция.

При использовании таких сплавов необходимо не только знать их состав, но и способы соединения при помощи сварки. Поэтому если следовать рекомендациям изложенным в данной статье, то можно получить высококачественное изделия с заданными параметрами.

Легированная сталь, ее свойства, характеристики, виды, марки и назначение

Содержание статьи

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

Характеристика легированных сталей

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

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

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

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

Виды легированной стали

Есть три основных вида стали с легирующими элементами:

  • Низколегированная сталь.

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

  • Среднелегированная сталь.

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

  • Высоколегированная сталь.

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

Назначение легированной стали

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

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

Основными из них являются:

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

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

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.

Производство легированной стали.

Марки легированной стали

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

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

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

Таблица 1. Сопоставление марок стали типа Cm и Fе по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82.
Марки стали
СтFeСтFe
СтО Fe310-0 Ст4кп Fe430-A
Ст1кп   Ст4пс Fe430-B
Ст1пс   Ст4сп Fe430-C
Ст1сп Fe430-D
Ст2кп   Ст5пс Fe510-B, Fe490
Ст2пс   Ст5Гпс Fe510-B, Fe490
Ст2сп   Сг5сп Fe510-C, Fe490
СтЗкп Fe360-A    
СтЗпс Fe360-B Ст6пс Fe590
СтЗГпс Fe360-B Стбсп Fe590
СтЗсп Fe360-C   Fe690
СтЗГсп Fe360-C  
  Fe360-D    
Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах
ЭлементСимволОбозначение элементов в марках металлов и сплавовЭлементСимволОбозначение элементов в марках металлов и сплавов
черныецветныечерныецветные
Азот N А - Неодим Nd - Нм
Алюминий А1 Ю А Никель Ni - Н
Барий Ва - Бр Ниобий Nb Б Нп
Бериллии Be Л   Олово Sn - О
Бор В р - Осмий Os - Ос
Ванадии V ф Вам Палладий Pd - Пд
висмут Bi Ви Ви Платина Pt - Пл
Вольфрам W В - Празеодим Pr - Пр
Гадолиний Gd - Гн Рений Re - Ре
Галлий Ga Ги Ги Родий Rh - Rg
Гафнии Hf - Гф Ртуть Hg - Р
Германий Ge - Г Рутений Ru - Pv
Гольмий Но - ГОМ Самарий Sm - Сам
Диспрозий Dv - ДИМ Свинец Pb - С
Европий Eu - Ев Селен Se К СТ
Железо Fe - Ж Серебро Ag - Ср
Золото Au - Зл Скандий Sc - С км
Индий In - Ин Сурьма Sb - Cv
Иридий Ir - И Таллий Tl - Тл
Иттербий Yb - ИТН Тантал Та - ТТ
Иттрий Y - ИМ Теллур Те - Т
Кадмий Cd Кд Кд Тербий Tb - Том
Кобальт Co К К Титан Ti Т ТПД
Кремний Si С Кр(К) Т\'лий Tm - ТУМ
Лантан La - Ла Углерод С У -
Литий Li - Лэ Фосфор P п Ф
Лютеций Lu - Люн Хром Cr х Х(Хр)
Магний Mg Ш Мг Церий Ce - Се
Марганец Mn Г Мц(Мр) Цинк Zn - Ц
Медь Cu Д М Цирконий Zr Ц ЦЭВ
Молибден Mo М - Эрбий Er - Эрм

Классификация и область применения легированных сталей

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

 

Состав легированных сталей

 

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

 

Легирующие элементы стали значительно увеличивают прочностные свойства металла, его коррозийную устойчивость, уменьшают хрупкость. Среди таких добавок наиболее востребованы хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др. Смешиваясь с железом, они изменяют и рушат симметричное расположение кристаллической решетки, поскольку владеют иными атомными величинами и формой наружных оболочек электронов. Значительная конструкционная прочность приобретается за счет рационализированного подбора химического состава легированной стали, ее структуры, терморежимов обработки, способов упрочнения поверхности, повышением металлургических характеристик. Уровень содержания легирующих элементов увеличивает себестоимость стали, это обуславливает строгую обоснованность диапазона добавок.

 

 

Ключевая роль в составе легированной стали принадлежит углероду, который повышает ее прочность, но понижает пластические и вязкие качества, из-за чего возрастает порог хладоломкости. В связи с этим его содержание сдерживается в определенных рамках и только в исключительных случаях бывает выше 60 %. По уровню легирования различают металл низко-, средне- и высоколегированный. Согласно этой классификации легированные стали в первом случае содержат менее 2,5 % добавок, во втором – 2,5…10 %, в третьем – 10…50 %. Кроме того, различают сталь коррозионно-устойчивую относительно электрохимической и межкристаллитной коррозии; окалино- и жароустойчивую относительно химического распада поверхности при 550 °С и выше; жаропрочную, которая отличается значительной жаростойкостью и способностью к работе под нагрузкой длительное время при 1000 °С и выше.


Жаропрочная высоколегированная сталь представляет собой такую категорию металла, которая может применяться при максимально критических температурах (1/3 от температуры плавления) под действием слабой нагрузки без явных остаточных деформаций и распада. Главными особенностями данного вида металла являются продолжительная пластическая деформация и прочность во времени, которая выражается в сопротивлении распаду при долгом влиянии температуры. Жаропрочные качества главным образом выделяются температурой плавления базового элемента сплава, его легированной добавки и параметрами предыдущей термической обработки, которые определяют структурную фазу сплава.


Существенное возрастание конструктивной прочности в легированном железе обуславливается высокой прокаливаемостью, снижением критической скорости закаливания, дроблением зерна. Использование упрочняющей термообработки повышает ряд механических качеств. В результате этого в легированных конструкционных сталях улучшены механические характеристики (тепло-, жаро- и коррозионная стойкость) и существенно изменены физико-химические и технико-эксплуатационные свойства.

 

Основные характеристики легированных сталей

 

Преимущественные свойства легированных сталей заключаются в следующих особенностях:


•    сочетание значительных прочностных и ударно-вязких параметров при позитивной и негативной температуре;
•    прекрасные технологические качества;
•    экономичность;
•    большие объемы производства;
•    серьезные параметры сопротивления пластичным деформациям;
•    легирующие добавки способствуют стабилизации аустенита, что сказывается на повышении прокаливаемости таких сталей;
•    возможность применения легких охладителей уменьшает риск возникновения брака по трещинам и короблению при закалке, поскольку снижается разрушение аустенита;
•    увеличивается запас пластичности и вязкости, что обуславливает высокую надежность готовых изделий;
•    полезные свойства выявляются только после термической обработки легированной стали, поэтому производимые изделия проходят обязательный этап термического воздействия.

 

 

Для описания марок легированных сталей используется буквенно-цифровой алгоритм. Легирующие добавки соответствуют определенной букве алфавита. Цифры, указанные перед буквами, означают уровень углерода в десятых или сотых долях % в зависимости от класса стали. Цифры, расположенные следом за буквами, означают уровень легирующих добавок в процентах. Когда их уровень составляет больше 1,5 %, то цифровое обозначение не используется. Указывание буквы А в конце маркировки легированных сталей свидетельствует о том, что металл высококачественный.

 

 

 

Низколегированная сталь характеризуется прекрасной пластичностью, достаточной свариваемостью и крепким сопротивлением хрупкости. Отличные механические качества она получает в ходе закаливания, нормализации и дальнейшего высокого отпуска. У нее в составе низкий уровень углерода. Высокие прочностные характеристики получаются за счет введения марганцевых, хромовых, никелевых или кремниевых добавок. Влияние легирующих элементов на сталь проявляется в отличной свариваемости и способности поглощать механическое воздействие при деформировании и распаде под ударной нагрузкой с низкой границей хладноломкости. Такая сталь отличается мелкозернистой текстурой. Но высокая чувствительность к концентрированию напряжений обуславливает пониженную вибрационную устойчивость.

 

Процесс сварки легированных сталей

 

Главные параметры сварки низколегированных сталей состоят в их сопротивляемости к локальным межкристаллическим трещинам и хрупкому разрушению. Показателями при выборе режимов сварочных операций являются предельно-допустимые наибольшая и наименьшая скорости остывания околошовной области стали. Максимум скорости остывания выбирается с учетом предотвращения холодных трещин в этой области. Величина тока процесса сварки принимается в соответствии с типом и толщиной электрода, также оценивают расположение шва, категорию соединения и слой свариваемого железа. Сварку технологических зон следует осуществлять беспрерывно, без охлаждения шва ниже температуры первоначального нагревания и подогревания его перед проведением дальнейшего прохода выше 200 °С.


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

 

 

Конструкционные низколегированные стали используются для производства сварных устройств разного назначения. В эту категорию входит термоустойчивая сталь, легированная молибденовыми, вольфрамовыми или ванадиевыми элементами для увеличения температуры разупрочнения металла при нагревании и хромом для увеличения жароустойчивости.


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


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


Большая часть легированных инструментальных сталей принадлежит к металлам перлитного класса. Они имеют в своем составе небольшое число легирующих веществ, отлично подлежат компрессионной обработке и резанию. Сталь инструментального типа востребована в производстве режущего инструментария, форм горячей деформации повышенной износостойкости. Металлургическая индустрия производит большой ассортимент продукции из такого материала, соответствующего конкретному ГОСТу. Основное назначение легированных сталей состоит в изготовлении горячекатаного проката.

Легирование стали - элементы, классификация, применение, марки

Сталь представляет собой сплав железа (не меньше 45%) и углерода (до 2,14%). Последний повышает прочностные характеристики металлов, при этом, если сравнивать с химически однородным металлом, понижает их пластичность. В процессе производства стали концентрация углерода специально доводится до необходимых значений. Контроль за содержанием углерода позволяет получать несколько видов стали:

  • Низкоуглеродистую – содержание углерода не более 0,25%.
  • Среднеуглеродистую – не более 0,6%.
  • Высокоуглеродистую – 0,6 – 2,14%.

В металле также могут обнаруживаться и иные примеси, поэтому стали классифицируются как легированные и нелегированные. Последние представляют собой железно-углеродный сплав, в составе которого присутствуют и другие элементы в виде примесей или добавок меньше установленного предельного содержания.


Легированные стали

Элементы, содержание которых превышает обычное предельное значение, указанное в стандартах, называются легирующими добавками. Изменение химического состава металла путем введения легирующих добавок называется легированием стали. Основные цели легирования:

  • повышение прокаливаемости;
  • получение специфических прочностных свойств;
  • вызов желаемых структурных изменений;
  • получение специальных химических или физических свойств;
  • улучшение и упрощение технологии термообработки;
  • повышение коррозионной стойкости и устойчивости к различным температурам.

Исходя из вышесказанного следует, что легирование стали – это металлургический процесс плавки, в ходе которого в него вводятся различные добавки. Добавление легирующих элементов производится двумя способами:

  • Объемным – компоненты проникают в глубинную структуру материала путем их добавления в шихту или расплав.
  • Поверхностный – введение легирующих компонентов только верхний слой стали, на глубину 1-2 мм. Такой способ придает материалу определенные свойства, к примеру, антифрикционные.


Легирующие элементы

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

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

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

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


Применение

Благодаря таким характеристикам, как прочность, устойчивость к нагрузкам, твердость, уменьшение намагниченности и нужный уровень вязкости, легированную сталь используют в самых разных сферах человеческой деятельности. Из нее производят:

  • медицинские инструменты, в том числе, и режущие;
  • детали с высокой опорной и радиальной нагрузкой;
  • элементы станков для металлообработки;
  • нержавеющую посуду;
  • детали автомобилей;
  • аэрокосмические детали;
  • пресс-формы и другие элементы для горячей штамповки, сохраняющие свои свойства при температуре до + 600 градусов;
  • измерительные приборы и так далее.

Классификация легированных сталей

Принимая принцип разделения по структуре, образованной в условиях медленного охлаждения стали в диапазоне температур, близких к солидусу, или в отожженном состоянии, сталь можно классифицировать следующим образом:

  • подевтектоид с ферритно-перлитной структурой;
  • эвтектоид с перлитной структурой;
  • гиперэвтектоид, содержащий вторичные карбиды, отделенные от аустенита;
  • ледебуритная сталь, в структуре которой встречаются первичные карбиды, выделившиеся при кристаллизации;
  • ферритная или аустенитная с осаждением карбидов или интерметаллических фаз. Обычно это стали с высоким содержанием легирующих элементов и низким содержанием углерода;
  • ферритно-мартенситная или ферритно-аустенитная сталь с наиболее часто высокотемпературным ферритом δ.

Все марки легированных сталей разделяют на три подвида в зависимости от количества полезных примесей:

  • Низколегированная – процентное содержание добавок около 2,5%. Прибавление некоторых положительных качеств при практически неизменных основных характеристиках.
  • Среднелегированная – процентное содержание добавок около 10%. Наиболее часто используемое соединение.
  • Высоколегированная – процентное содержание добавок варьируется от 10 до 50%. Высоколегированная сталь является максимально прочной и дорогой.

Независимо от того, какое процентное содержание добавок в составе металла, сталь разделяется на 3 подвида:

  1. Инструментальная – жаропрочный материал, используемый при производстве станочных и ручных инструментов (сверла, фрезы, стальные резцы и так далее).
  2. Конструкционная – прочная сталь, способная выдерживать высокие динамические и статические нагрузки. Используется при изготовлении двигателей и стальных механизмов в машиностроении, применяется в сфере строительства и станкостроения.
  3. С особыми свойствами – сталь, отличающаяся химической и термической устойчивостью (нержавеющая, кислотостойкая, магнитная, износостойкая, трансформаторная и другие виды). Ряд исследователей предлагают отдельное деление для данного вида сталей:
  • Жаропрочные – способны выдерживать температуру до 1000 градусов.
  • Окалиностойкие и жароустойчивые – стали, невосприимчивы к распаду.
  • Устойчивые к коррозии – применяются при производстве изделий, работающих в условиях высокой влажности.

Марки

В СНГ используется буквенно-цифровая маркировка легированных сталей. Буквами обозначают основные легирующие добавки, цифрами, идущими следом за буквами, обозначают процент их содержания в сплаве (округляя до целого числа). Если в металле присутствует не более 1,5% той или иной добавки, цифра не ставится. Процентное содержание углерода × 100 указывается вначале наименования стали. Буква A, стоящая в середине маркировки, указывает на содержание азота. Если две буквы A стоят в конце, это указывает на особо чистую сталь. Буква Ш в конце обозначает сталь особо высокого качества.

Маркировка может быть дополнена и другими обозначениями, к примеру:

  • Э — электротехническая;
  • P — быстрорежущая;
  • A — автоматная;
  • Л — полученная литьем.

Исчерпывающие перечни марок легированной стали указаны в ГОСТ 4543-71.

Легированная сталь

: все, что вам нужно знать о легированных сталях и их роли в строительстве

Обзор «стали»

Сталь - один из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1808 миллионов тонн нерафинированной стали, и около 50% этой продукции было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает экологическими, химическими и физическими свойствами, уникальными для этой марки стали.Сталь претерпела значительные изменения с течением времени, и около 75% всех видов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, для нее потребовалась бы только треть стали, используемой тогда.

Виды стали

По сути, сталь представляет собой сплав железа с низким содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных областей применения.В целом они делятся на 4 типа - углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире. Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Из нержавеющей стали делают обычные предметы домашнего обихода. Легированные стали состоят из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь
Когда к углеродистой стали добавляются другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь.Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования. Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать разные механические свойства.

Эффекты легирования
Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термообработки и механические свойства. Современные технологии с использованием высокоскоростных компьютеров позволяют предвидеть свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячей прокатке или легировании.Например, если для некоторых применений стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, тогда углеродистая сталь сама по себе не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить углерод и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов получения высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Виды легированной стали
Существует два вида легированной стали - низколегированная и высоколегированная.Как упоминалось ранее, состав и пропорция легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

Легирующие элементы
Существует около 20 легирующих элементов, которые можно добавлять в углеродистую сталь для производства различных марок легированной стали. Они предоставляют различные типы свойств. Некоторые из используемых элементов и их эффекты включают:

  • Алюминий - очищает сталь от фосфора, серы и кислорода
  • Хром - может повысить ударную вязкость, твердость и износостойкость
  • Медь - может повысить коррозионную стойкость и жгут
  • Марганец - может повысить жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
  • Никель - может повысить стойкость к коррозии, окислению и прочность
  • Кремний - может увеличить магнетизм и прочность
  • Вольфрам - может повысить прочность и твердость
  • Ванадий - может повысить коррозионную стойкость, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Другие легирующие элементы, которые обеспечивают различные свойства, включают висмут, кобальт, молибден, титан, селен, теллур, свинец, бор, серу, азот, цирконий и ниобий.Эти легирующие элементы могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях в зависимости от желаемых свойств.

Свяжитесь с ближайшими к вам крупнейшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Изделия из легированной стали и их применение
Существуют сотни продуктов, которые могут быть изготовлены из легированных сталей различного состава. Сюда входят трубы и трубки из легированной стали, пластины, листы и рулоны из легированной стали, прутки из легированной стали, прутки и проволока, кованые фитинги из легированной стали, стыковые фитинги из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое.Легированные стали находят широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, машиностроение и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и оффшорные приложения.

Применение в строительстве крупных сооружений
В строительстве легированные стали используются для изготовления очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций.Даже в бетонных конструкциях в качестве арматуры используются легированные стали, чтобы повысить прочность и снизить общий вес конструкций. В строительстве используются более мелкие изделия, такие как винты, гвозди и болты из легированных сталей.

Применения в строительстве мостов
В мостах используются специальные легированные стали, известные как погодостойкие. Они обеспечивают улучшенную защиту от коррозии из-за присутствия никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Погодостойкая сталь также находит применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения внешнего вида.Погодостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, включая высокую безопасность, простоту и скорость строительства, эстетичный внешний вид, небольшую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за его естественной выветривания отделка не требует покраски, что позволяет избежать проблем с окружающей средой, вызванных красками. Погодостойкие стали в долгосрочной перспективе чрезвычайно рентабельны.

Плоский прокат из легированной стали
Из легированных сталей делают плоский прокат - листы и полосы.Таблички доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем приваривания пластин к сборным секциям.

Лента и рулоны из легированной стали
Доступны полосы горячего и холодного проката и горячеоцинкованные рулоны. Оцинкованные методом горячего цинкования рулоны используются для изготовления строительных изделий, которые включают облицовку стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали Легированные стали
используются для производства сортового проката, используемого в строительной отрасли, такого как балки, профили, стержни, рельсы, стержни и проволока.

Фланцы из легированной стали
Еще одним важным продуктом из легированных сталей являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной шейкой, которые имеют ту же толщину и фаску, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или отрицательных температур. Фланцы с соединением внахлест представляют собой надвижные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного обслуживания и осмотра.

Трубы из легированной стали
Трубы из легированной стали являются важным материалом в строительстве из-за их эксплуатационных характеристик, таких как пластичность, простота крепления без термической обработки и высокая прочность. Они представляют собой сплав нержавеющей стали, хрома и никеля. Некоторые специальные типы труб из легированной стали включают сварные трубы большого диаметра, трубы, полученные электросваркой плавлением, сварные трубы и бесшовные трубы. Они чрезвычайно полезны для высокотемпературных или агрессивных сред, помимо сред с высоким давлением.

Цена легированной стали
Поскольку легированные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для конкретных применений, цены сильно различаются в зависимости от марок, входящих в состав легирующих элементов, процесса производства и размера. Цены на легированные стали, доступные в Индии, обычно варьируются в диапазоне от 90 580 рупий (1294 долларов США) за тонну до 4 08 730 рупий (5839 долларов США) за тонну.

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве и других отраслях промышленности.Легированные стали отличаются экономичностью, высокими эксплуатационными характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью, высокой прочностью, высоким соотношением прочности и веса, высокими эксплуатационными характеристиками в суровых условиях и широким ассортиментом продукции, подходящей для большинства областей применения.

Обратитесь к ближайшим к вам ближайшим дилерам стали и получите бесплатные расценки

Легированная сталь - обзор

13.5 Легированная сталь

Легированные стали, используемые в гидротехнических стальных конструкциях, обычно также литые или кованые. Следовательно, обсуждение в предыдущем разделе также применимо к этим сталям.Примерами элементов из легированной стали в гидравлических затворах являются поршневые пальцы и нижние цапфы в косых воротах, цапфы в радиальных воротах и ​​ролики в воротах вертикального подъема. Кроме того, в таблице 13.4 раздела 13.2.3 представлены некоторые типичные примеры применения легированной стали. В гидравлических затворах легированные стали обычно используются из-за их механических свойств, а не из-за коррозионной стойкости или по другим причинам.

Инженеры обычно избегают сварки углеродистой стали с легированной сталью, так что свариваемость редко является проблемой.Это также относится к ремонту несплошностей литья или повреждений, вызванных рабочими нагрузками. Распространенной процедурой в таких случаях является дисквалификация отливки или поковки в целом, а не попытки отремонтировать ее с помощью сварки. В случаях, когда такого ремонта нельзя избежать, следует беспокоиться о свариваемости. В таком случае желательно ознакомиться с соответствующими результатами расследования. Хороший обзор возможностей сварки в таких случаях, например, представлен в работе. [33].

Важно правильно определить механические и другие свойства конкретной легированной стали, прежде чем выбирать ее для применения в конструкции гидравлических затворов.Примером такой важности является безуспешное крупномасштабное применение марганцевой стали в шарнирных опорах европейских угловых ворот, как описано в разделах 7.5.4 и 8.4.2.2. В данном случае повреждению способствовало так называемое деформационное упрочнение сплава марганцевой стали. Замечательным наблюдением является то, что подобное поведение оказалось очень желательным и желательным в других тяжелых условиях эксплуатации, например, в горных и карьерных машинах.

Поскольку детали из легированной стали обычно используются для облегчения движения затвора, смазка этих деталей часто является важной проблемой.Подробное обсуждение этого вопроса представлено в Разделе 11.6. Однако важно не только выбрать адекватные и экологически приемлемые смазочные материалы для изделий из легированной стали, но и обеспечить удобный способ их нанесения. С этой точки зрения был извлечен болезненный урок из строя подъемной цепи из легированной стали у ворот Лит-Вейр в Маасе, Нидерланды, упомянутой в Разделе 12.5.2. Непосредственной причиной этой неисправности была перегрузка и разрыв цепи подъемника, в основном из-за недостаточной смазки.В 2009 году цепь была заменена роликовой цепью из высоколегированной стали с тройными боковыми стержнями, как показано на рис. 13.11. Основным усовершенствованием стало устранение неэффективной и загрязняющей смазки цепи в крановой клетке и предоставление услуг по обслуживанию со столами для обслуживания цепей наверху подъемных башен. Работа этих таблиц технического обслуживания представлена ​​на чертежах на рис. 13.12.

Рис. 13.11. Новые цепи из высоколегированной стали для Lith Weir на Маасе, Нидерланды.

Фото Голландии Б.V.

Рис. 13.12. Стол для обслуживания цепей ворот Литовской плотины на Маасе.

Предоставлено Hollandia B.V. и Rijkswaterstaat Limburg.

Очевидно, что таблица техобслуживания, показанная на рис. 13.12, позволила не только обеспечить экологически безопасную и эффективную смазку цепей, но также провести тщательный осмотр, улучшить техническое обслуживание и, как следствие, снизить риск повторной поломки.

Нынешние взгляды инженерного корпуса армии США на применение легированных сталей в роликовых цепях для подъемников с гидравлическими затворами немного отличаются.Корпорация обычно рекомендует роликовые цепи с боковинами из алюминиевой бронзы и штифтами из нержавеющей стали. Детали таких цепочек можно увидеть на рис. 3.94 и 11.29 ранее в этой книге. См. Также обсуждение материалов цепи в Разделе 11.3.11.

Все, что вам нужно знать о стальных сплавах

Если вы когда-либо задавались вопросом, какой металл наиболее часто используется в мире, вы можете быть удивлены (или не удивлены в этом отношении), узнав, что это сталь. Сталь прочная и широко используется.Многие объекты, с которыми мы с вами регулярно взаимодействуем, сделаны из стали. Тем не менее, учитывая ее популярность и применимость, многие люди относительно не осведомлены о различных свойствах, тонкостях и использовании стали. Если это правда для вас, вы, вероятно, найдете интересную информацию в этом посте.

Истоки современных стальных сплавов

Сталь

впервые была получена путем добычи железной руды из земли, плавления руды в печи для удаления примесей и добавления углерода. Сегодняшний процесс производства стали предполагает переработку существующей стали.Добыта ли она на Земле или переработана, сталь представляет собой комбинацию железа и углерода.

Поскольку сталь полностью перерабатывается, нет ограничений на то, сколько раз сталь может быть повторно использована и перепрофилирована. По данным Американского института железа и стали,

«Североамериканские сталеплавильные печи потребляют почти 70 миллионов тонн отечественного стального лома при производстве новой стали… Используя стальной лом для производства новой стали, сталелитейная промышленность Северной Америки экономит энергию, выбросы, сырье и природные ресурсы.”

Plus, переработка стали не приводит к потере качества или прочности.

Группы сталей: нержавеющая, углеродистая, инструментальная и легированная

Когда вы впервые пытаетесь понять сталь, легко потерпите поражение. Отчасти это связано с тем, что сталь состоит из четырех различных групп. Немного разобравшись в этих группах, вы найдете информацию о стали более удобоваримой. К четырем группам относятся нержавеющая сталь, углерод, инструмент и сплав, и они сгруппированы по химическому составу.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь известна как самая коррозионно-стойкая из четырех групп. Нержавеющая сталь обычно включает хром, никель или молибден, причем эти сплавы составляют около 11-30 процентов стали.

Из четырех групп сталей наиболее широко известна нержавеющая сталь. Он обычно используется в пищевой и пищевой промышленности, в медицинских инструментах, оборудовании и бытовой технике.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь

и нержавеющая сталь содержат одни и те же основные компоненты железа и углерода, но их состав различается по содержанию сплава.Углеродистая сталь содержит менее 10,5% сплава. Обычно углеродистую сталь разбивают на три подкатегории: низкоуглеродистая сталь (0,03–0,15% углерода), среднеуглеродистая сталь (0,25–0,50% углерода) и высокоуглеродистая сталь (0,55–1,10% углерода).

По мере увеличения процентного содержания углерода сталь становится тверже, и ее становится труднее сгибать или сваривать. Чаще используются низкоуглеродистые стали из-за более низких производственных затрат, большей пластичности и простоты использования в производстве.Низкоуглеродистые стали с большей вероятностью деформируются под нагрузкой, а высокоуглеродистые стали более склонны к разрушению под давлением. Низкоуглеродистые стали обычно используются в автомобильных панелях, болтах, приспособлениях, бесшовных трубах и стальных листах.

Инструментальная сталь

Инструментальная сталь имеет содержание углерода от 0,5% до 1,5%. Инструментальная сталь содержит другие добавки, в том числе вольфрам, хром, ванадий и молибден. Инструментальные стали известны своей твердостью и способностью удерживать режущую кромку при повышенных температурах.Это, в сочетании с устойчивостью к износу и деформации, делает инструментальную сталь идеально подходящей для использования при механической обработке и изготовлении инструмента.

Легированная сталь

Если вы технический специалист, сталь, которая попадает в любую из этих четырех групповых классификаций, является сплавом, но я сейчас говорю не об этом. «Легированная сталь» отличается от «стальных сплавов». Итак, что такое легированная сталь? Легированная сталь - это сталь, в состав которой входит около 5% легирующих элементов. Эти легирующие элементы могут включать марганец, хром, ванадий, никель и вольфрам.Добавление легирующих элементов увеличивает общую обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Легированная сталь

чаще всего используется для производства труб, особенно труб, связанных с энергетикой. Он также используется в производстве нагревательных элементов в таких приборах, как тостеры, столовое серебро, кастрюли и сковороды, а также коррозионностойкие контейнеры.

Я надеюсь, что вы лучше понимаете сталь в целом и четыре группы стали, на которые часто подразделяются: нержавеющая сталь, углеродистая сталь, инструментальная сталь и легированная сталь.Если вы хотите узнать больше о нержавеющей стали, вы можете бесплатно скачать нашу техническую документацию по стали:

Типы, свойства и применение легированной стали

Легированные стали

обычно более чувствительны к термической и механической обработке, чем углеродистые стали. Для сварных конструкций, код ASME для котлов и сосудов высокого давления ограничивает содержание углерода до менее 0.35%. Легированная сталь является прочной, жесткой и износостойкой, а также имеет значительно улучшенную жаропрочность по сравнению с обычной углеродистой сталью. HSLA - это высокопрочная низколегированная сталь.

  • 10062 Свежие подходы к выбору пресс-форм
  • 11005 Современная науглероженная никелевый сплав
  • 389 Диаграммы изотермического превращения никелевых легированных сталей
  • 1232 Вязкость разрушения и соответствующие характеристики криогенных никелевых сталей
  • 4419 Мартенситностареющая сталь с 18% никелем - Технические свойства
  • 1278 IN-787 - Легированная сталь, упрочняющаяся осаждением, свойства и применение
  • 1238 Низкотемпературные свойства никелевых легированных сталей
  • 1203 Шесть причин для спецификации никелевых сталей для науглероживания
  • 1108 Пластины из никелевой легированной стали
  • 447 Составы из легированной стали
  • 479 Никелевые легированные азотированные стали
  • 472 Никелевые легированные инструментальные стали
  • 392 Прокаливаемость никелевых легированных сталей

Наиболее часто используемые стали

СПЛАВ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАКСИМАЛЬНАЯ ПОЛЕЗНАЯ
ТЕМПЕРАТУРА
Углеродистая сталь SA178, SA192,
SA210, SA106,
SA515, SA516
850 °
Углерод-1/2
Молибден
SA209 900 °
1 1/4 Хром -
1/2 молибдена
SA213 Т-11
SA335 П-11
1025 °
2 1/4 Хром -
1 молибден
SA213 Т-22
SA335 П-22
1075 °
18 Хром-
10 никель
SA213 TP304 (H),
321 (В), 347 (В)
1500 °

ASTM A213 / A213M - 17:

Стандарт

на бесшовные котлы из ферритной и аустенитной легированной стали, трубы пароперегревателя HPW и теплообменные трубы

ASTM A335 / A335M - 15a:

Стандарт

на бесшовные трубы из ферритной легированной стали для работы при высоких температурах

15CDV6 Легированная сталь 15CDV6 - это низкоуглеродистая сталь с очень хорошим пределом текучести.Он также имеет очень хорошую ударную вязкость и отличную свариваемость. Сварка может осуществляться без последующей термообработки и с незначительной потерей свойств.
Легированная сталь 300M 300M - низколегированная сталь очень высокой прочности, плавящаяся в вакууме. По сути, это модифицированная сталь AISI 4340 с содержанием кремния, ванадия и немного большим содержанием углерода и молибдена, чем у 4340. 300M имеет очень хорошее сочетание прочности (1900-2100 МПа после окончательной термообработки), ударной вязкости, усталостной прочности и хорошей пластичности.300М - сплав со сквозной закалкой.
4130 Пруток и труба из легированной стали 4130 - низколегированная сталь со сквозной закалкой, содержащая молибден и хром в качестве упрочняющих добавок. 4130 хорошо реагирует на азотирование, обеспечивая очень хорошую износостойкость и стойкость к истиранию.
4130 Лист и плита из легированной стали 4130 - низколегированная сталь со сквозной закалкой, содержащая молибден и хром в качестве упрочняющих добавок.4130 хорошо реагирует на азотирование, обеспечивая очень хорошую износостойкость и стойкость к истиранию.
4340 Легированная сталь 4340 Легированная сталь (AMS 6414, AMS 6415).
52100 Легированная сталь 52100 Легированная сталь Металл (AMS 6440, AMS 6444)
Легированная сталь S99 Легированная сталь 5S99 (W.Nr 1.6745)
EN14 Вт.№ 1.1160, 150M19
EN16 Легированная сталь EN16 Легированная сталь (605M36)
EN19 Легированная сталь EN19 Легированная сталь Металл (W.Nr 1.7225, 708M40)
EN24 Легированная сталь Легированная сталь EN24 (W.Nr 1.6565, 817M40)
EN36 Легированная сталь EN36 Легированная сталь (W.Nr 1.5752, 655М13)
EN39 Легированная сталь EN39 Легированная сталь (835M15)
Легированная сталь HY-TUF Легированная сталь HY-TUF (AMS 6418, ASTM A322)
S156 Легированная сталь S156 - это высокопрочная сталь VAR с пределом прочности на разрыв 1320-1520 МПа. Материал поставляется в нормализованном и размягченном / отожженном состоянии и после обработки поверхности приобретает твердую износостойкость.
Легированная сталь T45 T45 Легированная сталь

Элементы из легированной стали и их преимущества

  • Хром - Повышает твердость. Повышенная ударная вязкость и износостойкость.
  • Кобальт - Используется для изготовления режущих инструментов; улучшенная горячая твердость (или красная твердость).
  • Марганец - Повышает твердость поверхности. Повышает устойчивость к деформации, ударам и ударам.
  • Молибден - Повышает прочность. Повышает устойчивость к ударам и теплу.
  • Никель - Повышает прочность и ударную вязкость. Повышает устойчивость к коррозии.
  • Вольфрам - Повышает твердость и улучшает структуру зерна. Обеспечивает повышенную термостойкость.
  • Ванадий - Повышает прочность, ударную вязкость и ударопрочность. Повышенная коррозионная стойкость.
  • Хром-ванадий - значительно улучшенная прочность на разрыв.Его сложно, но легко согнуть и разрезать.

Легированная сталь

используется во многих отраслях промышленности, включая:

  • Сельское хозяйство
  • Подшипники
  • Общее машиностроение
  • Автомобильная промышленность
  • Гидравлика
  • Железная дорога
  • Горное дело
  • Строительство
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Ветровая электростанция
  • Химическая промышленность
  • Медицинский
  • Оборона

Легированная сталь марки

  • Легированная сталь 8637
  • Легированная сталь 41L49
  • Легированная сталь 9260
  • Легированная сталь 8750
  • Легированная сталь 8640
  • Легированная сталь 4150
  • Легированная сталь 8630
  • Легированная сталь 86L20
  • Легированная сталь 4120
  • Легированная сталь 8620
  • Легированная сталь 52100
  • Легированная сталь 4140
  • Легированная сталь 5160
  • Легированная сталь 4750

Состав труб из сплава A335

Труба из сплава A335
Оценка

UNS

экв. .

C≤ млн P≤ S≤ Si≤ Кр Пн
Л1 К11522 0,10 ~ 0,20 0.30 ~ 0,80 0,025 0,025 0,10 ~ 0,50 0,44 ~ 0,65
P2 К11547 0,10 ~ 0,20 0,30 ~ 0,61 0,025 0,025 0,10 ~ 0,30 0.50 ~ 0,81 0,44 ~ 0,65
P5 К41545 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0,5 4,00 ~ 6,00 0,44 ~ 0,65
P5b К51545 0.15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 1,00 ~ 2,00 4,00 ~ 6,00 0,44 ~ 0,65
P5c К41245 0,12 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0.5 4,00 ~ 6,00 0,44 ~ 0,65
P9 S50400 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0,50 ~ 1,00 8,00 ~ 10,00 0,44 ~ 0,65
P11 К11597 0.05 ~ 0,15 0,30 ~ 0,61 0,025 0,025 0,50 ~ 1,00 1,00 ~ 1,50 0,44 ~ 0,65
P12 К11562 0,05 ~ 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0.5 0,80 ~ 1,25 0,44 ~ 0,65
P15 К11578 0,05 ~ 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 1,15 ~ 1,65 0,44 ~ 0,65
P21 К31545 0.05 ~ 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0,5 2,65 ~ 3,35 0,80 ~ 1,60
P22 К21590 0,05 ~ 0,15 0,30 ~ 0,60 0,025 0,025 0.5 1,90 ~ 2,60 0,87 ~ 1,13
P91 K
0,08 ~ 0,12 0,30 ~ 0,60 0,02 0,01 0,20 ~ 0,50 8,00 ~ 9,50 0,85 ~ 1,05
P92 K92460 0.07 ~ 0,13 0,30 ~ 0,60 0,02 0,01 0,5 8,50 ~ 9,50 0,30 ~ 0,60

Что такое легированная сталь? | Механические свойства | HSLA

Легированная сталь - это сталь, которая легирована различными элементами для улучшения ее механических свойств. Обычно эти элементы добавляются в небольшом количестве, обычно не более 5%.Технически каждая сталь представляет собой сплав, но не все стали имеют маркировку «легированная сталь». Стали с этой маркировкой легированы другими легирующими элементами помимо углерода. Обычные легирующие элементы включают марганец, хром, никель, кремний, бор и молибден.

Низколегированные стали являются наиболее распространенными, с незначительной химической модификацией для незначительного улучшения свойств стали. Высоколегированная сталь часто определяется как имеющая легирующие элементы, составляющие более 8% состава материала.Обычно низколегированные стали используются для повышения прочности и прокаливаемости, а высоколегированные стали используются для достижения особых свойств, таких как температурная стабильность.

Улучшение механических свойств

Как мы уже упоминали, легированные стали обладают улучшенными механическими свойствами в зависимости от используемых легирующих элементов.

Одним из наиболее популярных механических свойств, которые изменяются в легированных сталях, является прочность материала. Марганец, кремний, медь и никель - обычные легирующие элементы, используемые для повышения прочности легированной стали, поскольку они образуют твердые растворы в феррите.Вольфрам, молибден, хром и ванадий также могут повышать прочность легированных сталей за счет образования карбидов второй фазы.

Коррозионная стойкость - еще одно механическое свойство, которое часто повышается за счет использования легирующих элементов. Для этого часто используются хром, медь и никель, что позволяет использовать эти сплавы в более экстремальных условиях. Легированные стали также могут иметь свойства, которые помогают упростить процесс изготовления, например, висмут и свинец помогают улучшить обрабатываемость.

Обычные легированные стали

Несмотря на то, что 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 (HSLA) сталь - это сплав, который обеспечивает большую стойкость к атмосферной коррозии и высокую прочность. Существует шесть различных классификаций стали HSLA с различными используемыми легирующими элементами.Обычно для повышения прочности используются ванадий, ниобий, титан и медь, а для повышения коррозионной стойкости - медь, хром, фосфор и кремний.

Из-за высокой прочности сталей HSLA их труднее формовать, в некоторых случаях для улучшения формуемости добавляют кальций или цирконий.

Подробнее: Что такое высокопрочная низколегированная сталь (HSLA Steel)?

Хром-молибден - еще одна распространенная легированная сталь. Этот материал представляет собой сплав хрома и молибдена, который улучшает прокаливаемость, увеличивает прочность, устойчивость к высоким температурам, коррозии и окислению.

Легированные стали марки Masteel

Masteel поставляет ряд легированных сталей, включая сталь HSLA и хромомолибденовую сталь. Masteel, как глобальный поставщик стали, специализируется на предоставлении стали, подходящей для конкретного применения. Если вам нужна дополнительная информация о нашем ассортименте легированных сталей, свяжитесь с нами.

4 типа стали: чем они отличаются?

Человечество впервые научилось работать с железом около 6000 лет назад, хотя лишь несколько тысяч лет спустя сверхсовременный элемент стал применяться в своей самой важной роли: производстве стали.Сталь используется в механическом и электрическом оборудовании, тяжелом строительном оборудовании, кухонных приборах и инструментах. При таком большом разнообразии выбор типа может сбивать с толку.

Сталь

- это сплав железа, то есть он в основном состоит из железа и в сочетании с одним или несколькими легирующими металлами позволяет производить новые материалы с уникальными свойствами. Существует четыре основных классификации, но есть также несколько подгрупп, которые служат разным целям. Его свойства меняются в зависимости от элементов, с которыми сочетается железо, а также от методов, используемых для нагрева и охлаждения металла.

Ниже мы объясняем различные виды стали и цели, которым служит каждый из них. Мы надеемся, что эта информация поможет вам с ясностью и уверенностью принять решение о том, какой тип использовать.

Какие бывают типы стали? Сталь

классифицируется по своему составу: железо сплавлено с углеродом и любым количеством других элементов для достижения определенной цели. Четыре основных типа:

  • Углеродистая сталь
  • Нержавеющая сталь
  • Легированная сталь
  • Инструментальная сталь

1.Углеродистая сталь

Вся сталь содержит углерод, но углеродистая сталь уникальна тем, что в ее составе заметно отсутствие других элементов. Хотя он содержит всего 2% углерода или меньше по весу, его элементарный характер делает углеродистую сталь прочным и долговечным материалом, который идеально подходит для множества применений.

Углеродистую сталь иногда путают с чугуном, хотя он должен содержать менее 2% углерода. Чугун содержит от 2% до 3,5% углерода, что придает ему грубую текстуру и более хрупкий характер.

Несмотря на то, что углеродистая сталь состоит из легированных металлов, она не имеет классификации сплавов из-за отсутствия в ее составе других легирующих элементов. Эта простота способствует популярности углеродистой стали - на нее приходится около 90% всего производства стали.

Типы углеродистой стали

Углеродистая сталь ниже порогового значения 2% может быть разделена на три категории: с низким, средним и высоким содержанием углерода. Каждый тип сохраняет присущую углероду прочность, но его полезное назначение будет меняться по мере увеличения содержания углерода.

  • Низкое содержание углерода : это наиболее распространенный и наименее дорогой тип. Его легко формовать из-за его высокой пластичности - врожденной способности растягиваться при деформации. Провода, болты и трубы используют этот вид стали.
  • Средний углерод : содержание углерода от 0,31% до 0,60% придает этой разновидности более высокую прочность и более низкую пластичность, чем разновидности углерода с более низким содержанием углерода. Средний углерод содержится в зубчатых колесах и железнодорожных путях.
  • High carbon: самая жесткая разновидность - более 0.61% углерода и часто используется для изготовления кирпичных гвоздей и острых режущих инструментов, таких как лезвия траншеекопателя. Они не содержат более 2% углерода.

Относительная технологичность и низкая стоимость углеродистой стали делают ее идеальным выбором для различных строительных проектов, как крупных, так и мелких.

2. Нержавеющая сталь

Этот тип широко известен своей ролью в производстве медицинского оборудования и приборов, но диапазон его применения намного шире, чем просто газовая плита на вашей кухне.Хром - это сплав, который выделяет нержавеющую сталь, придавая материалу ее характерный блеск.

Хром - это больше, чем просто косметическая добавка: этот элемент устойчив к окислению и увеличивает долговечность металла, предотвращая его ржавление. Как правило, нержавеющая сталь имеет содержание хрома более 10,5%, а иногда и до 30% в определенных областях применения.

Более высокое содержание хрома напрямую приводит к более высокому блеску при полировке и большей устойчивости к коррозии.Нержавеющая сталь отличается от хрома, когда хром наносят гальваническим способом на другой металл для получения прочного полированного покрытия. Блеск в изделиях из нержавеющей стали с высоким содержанием хрома менее зеркальный из-за добавления других элементов.

Типы нержавеющей стали

Применения в кухне, медицине и автомобилестроении широко распространены, но нержавеющая сталь высоко ценится и для других целей. Он сгруппирован в четыре подкатегории, каждая из которых служит своей цели.

  • Мартенситные сплавы : Вязкость - отличительный признак мартенситных сплавов, но они подвержены коррозии.Они образуются в результате процесса быстрого охлаждения, что делает их идеальными для термической обработки и используются в медицинских инструментах, столовых приборах и плоскогубцах.
  • Ферритные сплавы : это менее дорогие стали с низким содержанием углерода и никеля. Ферритные сплавы обычно используются в автомобильной промышленности из-за их прочности и блеска, вызванных хромом.
  • Аустенитные сплавы : Аустенитные сплавы имеют более высокое содержание хрома и никеля, что улучшает их устойчивость к коррозии и делает их немагнитными.Они присутствуют в коммерческой кухонной технике и популярны, потому что они прочны и просты в уходе.
  • Дуплексные сплавы : Комбинация аустенитных и ферритных сплавов приводит к получению дуплексного сплава, который наследует свойства обоих сплавов при удвоении прочности. Они также пластичны и устойчивы к коррозии из-за довольно высокого содержания хрома.

Варианты из нержавеющей стали при использовании в строительной отрасли ценятся за их коррозионную стойкость и прочность.Они хорошо подходят для различных применений в строительстве, а также для хранения опасных строительных материалов.

3. Легированная сталь

Тип сплава - это железо, сплавленное с одним из нескольких других элементов, каждый из которых вносит свой вклад в конечный продукт. Это правда, что все стали - это сплавы, но углерод и хром - это особые сплавы, названия которых связаны с типом металла, который они образуют.

Группа легированных сталей

включает широкий спектр сплавов с одинаково разнообразным набором свойств.В транспортных контейнерах используется сложный сплав, который сочетает в себе несколько элементов для производства прочного и долговечного продукта. Кремний не часто считают компонентом стали, но его магнитные свойства делают его идеальным компонентом большинства крупных механизмов. Алюминий универсален и используется в революционных строительных материалах, которые одновременно легкие и чрезвычайно прочные.

Некоторые из элементов, которые объединяются с железом и углеродом для производства сплавов, также встречаются в инструментальных сталях - например, кобальт, вольфрам и молибден являются сверхтвердыми металлами, которые необходимы из-за их ударопрочности и режущей способности.

Типы легированной стали

Разнообразный потенциал легированной стали позволяет адаптировать ее к конкретным приложениям. Однако, поскольку вторичные элементы, такие как углерод или хром, не всегда легко достать, некоторые сплавы имеют высокую цену.

Некоторые из наиболее распространенных сплавов включают:

  • Алюминий : легкая, жаропрочная сталь, пластичная, с которой легко работать, часто используется в системах горячего выхлопа и генераторах энергии.
  • Медь : Коррозионно-стойкая сталь, которая очень эффективно проводит тепло, что делает ее отличным выбором для электропроводки и промышленных теплообменников.
  • Марганец : Ударопрочная сталь, чрезвычайно прочная. Его можно найти в пуленепробиваемых шкафах, пластинах от просверливания и высокопрочных сейфах.
  • Молибден : свариваемая коррозионно-стойкая сталь, работающая под высоким давлением, что делает ее хорошо подходящей для подводного строительства или нефте- и газопроводов.
  • Кремний : мягкая сталь, податливая и обладающая сильными магнитами, создающая сильные постоянные магниты, которые используются в электрических трансформаторах.
  • Ванадий : ударопрочная сталь, амортизирующая и устойчивая к вибрации, часто используется в автомобильных деталях, таких как пружины и амортизаторы.

Благодаря своей универсальности сплавы стали обычным явлением во многих строительных проектах. Разновидности меди и алюминиевых сплавов особенно популярны благодаря малому весу и жаропрочным свойствам.

4. Инструментальная сталь Инструментальная сталь

говорит о многом: они используются в станках для производства инструментов. Закалка, процесс добавления сильного тепла, быстрого охлаждения, а затем повторного нагрева, позволяет получить инструментальную сталь, которая является чрезвычайно твердой и термостойкой. Обычно они используются в ударных средах и очень абразивны.

Виды инструментальной стали

Для производства различных инструментов требуются разные типы инструментальной стали.Инструментальная сталь используется по-разному, чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности производства конкретного инструмента. Добавленные элементы будут определять, для каких конкретных приложений он подходит.

  • Закалка на воздухе : Высокое содержание хрома в этой стали позволяет ей без деформации подвергаться воздействию высоких температур.
  • Закалка в воде : Эта сталь закаливается в воде во время использования; это наиболее доступный тип инструментов, который используется для изготовления обычных инструментов.
  • Закалка в масле : Эта закаленная в масле сталь отличается исключительной износостойкостью от скольжения и используется для производства ножей и ножниц.
  • Быстрорежущая сталь : Быстрорежущая сталь обладает высокой абразивностью и ударопрочностью. Его можно найти в сверлах и бензопилах.
  • Горячая обработка : Название дает понять, но эта сталь может выдерживать очень высокие температуры и используется в ковке и литье.
  • Ударопрочность : Небольшие количества углерода, кремния и молибдена упрочняют эту сталь и подходят для изготовления штампов и клепальных инструментов.

Эти типы можно дополнительно разделить по отрасли, в которой они используются, а также по их твердости и ударной вязкости.

Какие марки стали бывают разными? Сталь

отличается особой сложностью из-за множества свойств и областей применения. Две комплексные системы оценок были разработаны для точной категоризации определенного типа даже внутри подгрупп. Эти системы стандартизированы для разных отраслей, поэтому можно гарантировать целостность материалов. Две системы оценки:

  • ASTM (Американское общество испытаний и материалов) : Буквенно-цифровая классификация, обозначающая общую категоризацию стали и ее конкретные атрибуты.
  • SAE (Общество автомобильных инженеров) : четырехзначная цифровая классификация, которая выделяет тип стали и содержание углерода, а также присутствие других легирующих элементов.

Повсюду можно найти сталь, изготовленную в различных формах для удовлетворения различных потребностей. Это важный компонент многих строительных материалов, бытовой техники и даже инструментов, используемых для изготовления других инструментов. Благодаря сочетанию правильных элементов можно получить точную подгонку стали практически для любого применения.

Железо и углерод - это проверенные универсальные металлы, которые являются строительными блоками для большей части того, что мы видим в современных городах, включая транспортные сети и телекоммуникационную инфраструктуру. Использование стали имеет долгую историю и будет продолжаться далеко в будущем по мере открытия новых способов комбинирования элементов.

Дополнительные источники : ThoughtCo 2 | 3 | 4 | Steel.org | ScienceDirect 2 | 3 | SAE International | ASTM International

Похожие сообщения










Сплавы из углеродистой стали | Коберн-Майерс

Характеристики и области применения обычных сплавов углеродистой стали

Низкоуглеродистые стали обычно содержат менее 0.25% углерода и не может быть усилен термической обработкой (упрочнение может быть достигнуто только холодной обработкой). Низкоуглеродистый материал относительно мягкий и прочный, но при этом обладает исключительной пластичностью и прочностью. Кроме того, он поддается обработке, сварке и относительно недорого в производстве.

Среднеуглеродистые стали имеют концентрацию углерода от 0,25% до 0,60%. Эти стали можно подвергать термообработке путем аустенизации, закалки, а затем отпуска для улучшения их механических свойств.С точки зрения соотношения прочности и стоимости термообработанные среднеуглеродистые стали обеспечивают огромную несущую способность.

Смесь на основе железа считается легированной сталью , если содержание марганца более 1,65%, кремния более 0,5%, меди более 0,6% или других минимальных количеств легирующих элементов, таких как хром, никель, молибден, присутствуют ванадий или вольфрам. За счет замены этих элементов в рецептуре для стали можно создать огромное разнообразие различных свойств, чтобы повысить твердость, прочность или химическую стойкость.

Щелкните каждую вкладку для просмотра соответствующей информации.

Низкоуглеродистые стали - основные конструктивные особенности и области применения

Сплав

UNS Обозначение

Основные конструктивные особенности

Приложения

1010

G10100

1010 - простая углеродистая сталь номиналом 0.Содержание углерода 10%. Это относительно низкопрочная сталь, но для повышения прочности ее можно подвергать закалке и отпуску.

Используется для таких применений, как крепежные детали и болты с холодной головкой.

1018

G10180

1018 - одна из самых доступных марок в мире. Несмотря на невысокие механические свойства, сплав легко формуется, обрабатывается, сваривается и обрабатывается. Из-за более высокого содержания марганца его можно закаливать до RC 42 в тонких срезах.

Часто используется в деталях винтовых машин большого объема, таких как валы, шпиндели, пальцы, штоки, звездочки в сборе и невероятно широкий спектр компонентов.

1020

G10200

1020 - широко используемая углеродистая сталь. Он имеет номинальное содержание углерода 0,20% с приблизительно 0,50% марганца. Он имеет хорошее сочетание прочности и пластичности, может подвергаться закалке и науглероживанию.

Используется для простых конструкций, таких как крепежные детали и болты холодной штамповки. Часто используется в закаленном состоянии.

1022

G10220

1022 имеет несколько более высокое содержание углерода и марганца в простой углеродистой стали, чем 1020. Она используется из-за своей несколько большей прочности, но при этом имеет хорошую пластичность.

Используется в конструкциях средней прочности, таких как крепежные детали и болты холодной штамповки.Часто используется в закаленном состоянии.

Среднеуглеродистые стали - основные конструктивные особенности и области применения

Сплав

Обозначение UNS

Основные конструктивные особенности

Приложения

1030

G10300

1030 - это марганцовистая сталь с более высоким содержанием углерода (0,30%) из семейства простых легированных углеродистых сталей.Он обеспечивает большую прочность, чем более низкие сорта, при сохранении разумной пластичности.

Обычно используется в закаленном и отпущенном состоянии для повышения прочности. Применения включают детали машин, где требуются прочность и твердость.

1040

G10400

1040 имеет более высокое (0,40%) содержание углерода для большей прочности, чем сплавы с более низким содержанием углерода. Его можно закалить путем термообработки, закалки и отпуска до прочности на разрыв от 150 до 250 тысяч фунтов на квадратный дюйм.

Используется для коленчатых валов, муфт и деталей с холодной головкой.

1045

G10450

1045 - это среднеуглеродистая сталь, используемая, когда требуется большая прочность и твердость, чем в прокатанном состоянии.

Используется в зубчатых передачах, валах, осях, болтах, шпильках и деталях машин.

1060

G10600

1060 - это один из элементов с более высоким содержанием углерода (0.60%) стали. Его труднее изготовить, чем углерод с более низким содержанием углерода.

Используется для ручных инструментов, таких как отвертки, плоскогубцы и тому подобное.

Легированная сталь

- основные конструктивные особенности и области применения

Сплав

Обозначение UNS

Основные конструктивные особенности

Приложения

4130

G41300

4130 - низколегированная сталь, содержащая молибден и хром в качестве упрочняющих добавок.Номинальное содержание углерода составляет 0,30%, и при этом относительно низком содержании углерода сплав является превосходным с точки зрения свариваемости плавлением. Сплав можно упрочнить термической обработкой.

Используется в конструкциях, таких как опоры авиационных двигателей и сварные трубы.

4140

G41400

4140 - одна из сталей, легированных хромом, молибденом и марганцем, которые отличаются ударной вязкостью, хорошей прочностью на скручивание и хорошей усталостной прочностью.

Используется в огромном количестве приложений.

4330

G43300

4330 - это термообрабатываемый стальной сплав, содержащий хром, никель и молибден. Содержание углерода находится в диапазоне 0,30%, и в термически обработанном состоянии сплав имеет хорошую ударную вязкость и усталостную прочность, а также общую прочность.

Используется в приложениях, где требуется хорошее сочетание прочности и ударопрочности, например, в зубчатых колесах, осях шасси самолетов и валах для передачи мощности.

4340

G43400

4340 - это термообрабатываемая низколегированная сталь, содержащая никель, хром и молибден. Он известен своей вязкостью и способностью развивать высокую прочность в условиях термообработки, сохраняя при этом хорошую усталостную прочность.

Обычно используется для шасси самолетов, шестерен и валов трансмиссии и других конструктивных элементов.

Низкоуглеродистые стали - химические свойства

Сплав UNS
Обозначение
C
(макс.)
Mn
(макс.)
P
(макс.)
S
(макс.)
Si Кр Ni Пн Прочие
Элементы
1010 G10100 0.08-0,13% 0,30-0,60% 0,04% 0,05%
1018 G10180 0,14-0,20% 0,60–0,90% 0,04% 0,05%
1020 G10200 0,17-0,23% 0.30-0,60% 0,04% 0,05%
1022 G10220 0,17-0,23% 0,70–1,00% 0,04% 0,05%

Среднеуглеродистая сталь Химические свойства

Сплав UNS
Обозначение
C
(макс.)
Mn
(макс.)
P
(макс.)
S
(макс.)
Si Кр Ni Пн Прочие
Элементы
1010 G10100 0.08-0,13% 0,30-0,60% 0,04% 0,05%
1018 G10180 0,14-0,20% 0,60–0,90% 0,04% 0,05%
1020 G10200 0,17-0,23% 0.30-0,60% 0,04% 0,05%
1022 G10220 0,17-0,23% 0,70–1,00% 0,04% 0,05%

Легированная сталь Химические свойства

Сплав UNS
Обозначение
C
(макс.)
Mn
(макс.)
P
(макс.)
S
(макс.)
Si Cr Ni Cu Прочие
Элементы
405 S40500 0.08% 1% 0,04% 0,03% 1% 11,5–14,5% 1-3%
Алюминий
430 S43000 0,12% 1% 0,04% 0,03% 1% 16-18%

Низкоуглеродистые стали - механические свойства

Низкоуглеродистые стали относительно мягкие и непрочные, но обладают исключительной пластичностью и вязкостью.Кроме того, они поддаются механической обработке, сварке и относительно недороги в производстве.

Сплав UNS
Обозначение
Типичные механические свойства
Растяжение
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Доходность
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Относительное удлинение
(% в 2 ″)
Уменьшение площади
(%)
Твердость по Бринеллю
1010 G10100 53 44 ​​ 20 40 105
1018 G10180 64 54 15 40 126
1020 G10200 64 54 24 54 126
1022 G10220 69 58 15 40 137

Среднеуглеродистые стали - механические свойства

Среднеуглеродистые стали могут подвергаться термообработке путем аустенизации, закалки, а затем отпуска для улучшения их механических свойств.С точки зрения соотношения прочности и стоимости термообработанные среднеуглеродистые стали обеспечивают огромную несущую способность.

Сплав UNS
Обозначение
Типичные механические свойства
Растяжение
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Доходность
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Относительное удлинение
(% в 2 ″)
Уменьшение площади
(%)
Твердость по Бринеллю
1030 G10300 76 64 12 35 149
1040 G10400 90 80 12 35 170
1045 G10450 91 77 12 35 179
1060 G10600 118 70 17 34 241

Легированные стали - механические свойства

Огромное разнообразие различных свойств может быть создано для легированной стали путем замены химических элементов в рецепте для повышения твердости, прочности или химической стойкости.

Сплав UNS
Обозначение
Типичные механические свойства
Растяжение
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Доходность
(тыс. Фунтов на кв. Дюйм)
Относительное удлинение
(% в 2 ″)
Уменьшение площади
(%)
Твердость по Бринеллю
4130 G41300 80 56 28 57 149
4140 G41400 150 90 20 45 285
4330 G43300 125 100 15 30 250-325
4340 G43400 110 66 23 49 197
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *