Стали описание – Классификация сталей по назначению. Классификация и маркировка стали :: SYL.ru

Содержание

Структура стали. Химические, механические и физические свойства.

Часть 1- “Cтруктура”

“Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда”.

 А.Е.Ферсман

Все знаю, что сталь является важнейшим инструментальным и конструкционным материалом для всех отраслей промышленности.

Металлургическая промышленность Украины насчитывает более 50 металлургических заводов и является стратегически важной для страны. В Украине производится широкий ассортимент металлопроката, таких, как: арматура, круги, квадрат, катанка, проволока, полоса, уголок, балка, швеллер, листы, трубы и метизы.

Сталь

Рассматривая данный вопрос, начнем с химического состава.

Сталь – это соединение железо (Fe) + углерод (С) + другие элементы растворенные в железе.

Железо в чистом виде имеет очень низкую прочность, а углерод ее повышает.

Углерод улучшает и некоторые другие показатели:

  • твердость,
  • упругость,
  • устойчивость к износу,
  • выносливость.

Содержание  “Fe” в стали  должно быть – не менее 45%, “С”- не более 2,14% – теоретически,  однако на практике % концентрации углерода имеет следующий диапазон значений:

  • Низкоуглеродистые стали –  0,1-0,13 %
  • Углеродистые стали 0,14-0,5%
  • Высокоуглеродистые – от 0,6%

 

 Чем выше процент содержания углерода в стали , тем выше ее прочность и меньше пластичность.

 

УГЛЕРОД – является неметаллическим элементом. Его плотность равна 2,22 г/см3, а плавится при t -3500 °С.  В природе он присутствует 2х полиморфных модификаций – графит  (стабильная модификация) и алмаз (метастабильная модификация), а  в  сплаве с железом:

  • в свободном  – графит (в серых чугунах),
  • в связанном  – твердое состояние -цементит.

Углерод в соединении с железом находится в состоянии цементита, т.е в химической связи с железом (Fe3C). Структура цементита может быть очень разной, а зависит она от процесса образования, содержания углерода и методов термообработок.

Углерод в свободном состоянии присутствует в сером чугуне  (СЧ), в виде графита. Серый чугун имеет пористую металлическую структуру и является весьма хрупким; на нем легко появляются трещины (особенно в процессе сварки).

Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества (ГОСТ 380-71)

 Система железо- углерод

Структура стали изучается по диаграмме состояния системы железо- углерод. Она характеризует структурные превращения стали и выражает зависимость структурного состояния от температурных режимов и химического состава.

 

Диаграмма состояния системы железо- углерод

  

Диаграмма состояния содержит критические точи, которые очень важны теоретически и практически для процессов термообработки стали и их анализа. С помощью диаграммы Fe-C – можно определить вид термообработки, температурный интервал изменения структуры и прогнозировать микроструктуру.

 Структуры стали

Сплавы железа с углеродом при различных температурах и различном содержании «С» имеют различную структуру, а соответственно и физические и химические свойства. Одним из таких состояний и является описанный выше цементит. А теперь о них:

 

 

 

 

 

Аустенит  – твердая структура  углерода в  гамма-железе – содержит “С” до 1,7% (t >  723° С). При снижении температуры аустенит распадается на феррит и цементит и возникает пластинчатая структура – перлит.

 

 

 

 

 

Феррит  – твердый раствор “C” в  α-железа- при t> 723-768° С , концентрация “С” составляет – 0,02%, а при t 20°С около 0,006% “С”. Он очень пластичен, не тверд и имеет низкие магнитные свойства.

 

 

 

Цементит – карбид железа Fe3C. Концентрация «С»  6,63% . Цементит является хрупким , а его твердость – НВ760-800.

(на рисунке структура: цементит + перлит)

  

 

 

Перлит –  механическая смесь феррита и цементита, образуемая при постепенном охлаждении в процессе распада аустенита. Исходя из размера частиц цементита перлит имеет различные механические свойства. Содержание «С» -0,8%.

(на рисунке структура: феррит + перлит)

 

Ледебурит (структура чугуна) – смесь образующаяся из кристаллизация жидкого сплава цементита и аустенита. Ледебурит очень твердый, но хрупкий. Концентрация “С”-4,3%

  

Свойства стали

Конечно, не только углерод  влияет на свойства стали. Состав дополнительных элементов и их количество придают стали определенные свойства. Примеси бывают полезными и вредными. Хорошие примеси влияют исключительно на сами кристаллы, а вредные негативно воздействуют на связь кристаллов между собой. К хорошим примесям относят : марганец (Mn), кремний (Si). К плохим: фосфор (Р), серу (S), азот, кислород и другие.

 

Физические и механические свойства стали

Основными физическими свойствами стали являются:

  • теплоемкость;
  • теплопроводность;
  • модуль упругости.

Понятие модуля упругости стали (Е) заключается в соотношении твердого вещества упруго деформироваться при воздействии силы. Данная характеристика на прямую зависит от напряжения, а точнее, является производной соотношения напряжения к упругой деформации.

  •  модуль сдвига (упругость при сдвиге) (G )– величина измеряемая в Паскалях (Па), определяющая упругие свойства тела или материала и их способность сопротивляться сдвигающим деформациям. Он применяется для расчета на сдвиг, срез, кручение.
  •  коэффициент линейного и коэффициент объемного расширения при изменении температуры – это величина показывающая относительное изменение линейных размеров или объема материала или тела при увеличении температуры при неизменном давлении.

Основными механическими свойствами стали являются:

  • – прочность
  • – твердость
  • – пластичность
  • – упругость
  • – выносливость
  • – вязкость

 

Показатели механических свойств углеродистых сталей обыкновенного качества ( ГОСТ 380-71)

Основными химическими свойствами стали являются:

  •  степень окисления
  •  устойчивость к коррозии
  •  жаростойкость
  •  жаропрочность

Качество стали определяется различными показателями всех ее свойств и структуры. Учитываются и свойства и изделий из этой стали.

По качеству стали разделяют на:

  • обыкновенного качества,
  • качественная сталь,
  • высококачественная сталь.

В данной статье мы рассматриваем только структуру стали и связанные с ней понятия. Качество стали, состав дополнительных примесей и их свойства будут  рассмотрены в следующей публикации.

 

 

 

Опубликовано: 24.12.2015

vikant.com.ua

это самый распространенный сплав в промышленности :: SYL.ru

Долговечность и надежность механизмов зависят от материала, из которого они были изготовлены, то есть от совокупности всех его свойств и особенностей, которые и определяют эксплуатационные характеристики. На сегодняшний день большинство узлов и деталей машин производят из различных марок сталей. Рассмотрим этот материал более подробно.

Что такое сталь

Сталь – это сплав двух химических элементов: железа (Fe) и углерода (С), причем содержание последнего не должно превышать 2%. Если углерода больше, то этот сплав относится к чугунам.

Но сталь – это не только химически чистое соединение двух элементов, она содержит как вредные примеси, например серу и фосфор, так и специальные добавки, которые придают нужные свойства материалу – повышают прочность, улучшают обрабатываемость, пластичность и т. д.

Если в сплаве углерода менее 0,025% и содержится незначительное количество примесей, то его считают техническим железом. Этот материал отличается от сталей по всем показателям, он обладает высокими магнитными характеристиками, и его используют в качестве для изготовления электротехнических элементов. Чистого железа в природе не существует, получить его даже в лабораторных условиях очень сложно.

Несмотря на то что углерода в процентном отношении содержится совсем немного, он оказывает значительное влияние на механические и технические свойства материала. Увеличение этого вещества приводит к увеличению твердости, растет прочность, но при этом резко снижается пластичность. И, как следствие, меняются технологические характеристики: с ростом углерода снижаются литейные свойства, ухудшается обрабатываемость резанием. При этом низкоуглеродистые стали также плохо обрабатываются резанием.

Получение стали. Металловедение

Сталь – это самый распространенный сплав на планете. Получают ее промышленным способом из чугуна, из которого под влиянием высоких температур выжигают избыток углерода и другие примеси. Стали в основном получают двумя способами: плавление в мартеновских печах и плавление электропечах. Материал, изготовленный в электропечи, называется электросталь. Она получается более чистой по составу. Кроме того, существует множество специальных процессов для получения сплавов с особыми свойствами, например электродуговая плавка в вакууме или электронно-лучевая плавка.

Более подробно о сталях и других сплавах можно узнать при изучении такой науки, как металловедение. Она считается одним из разделов физики и охватывает не только сведения о марках стали и их составе, но и содержит сведения о структуре и свойстве материалов на атомарном и структурном уровне.

Студенты профильных ВУЗов проходят специальный курс «Промышленные стали», где подробно разбирают сплавы специального назначения: строительные, улучшаемые, цементируемые, для режущих и измерительных инструментов, магнитные, рессорно-пружинные, жаростойкие, стали для конструкций в холодном климате и т. д.

Все стали по качеству подразделяют на:

– сталь обыкновенного качества;

– качественная;

– сталь повышенного качества;

– высококачественная.

Качество стали напрямую зависит от процента содержания вредных примесей (состав) и соответствия заявленным механическим и технологическим характеристикам. В промышленности используются все виды, но по разным направлениям: стали обыкновенного качества – для неответственных деталей, стали повышенного качества и высококачественные – в конструкциях, к которым предъявляются особые требования.

Стали по ГОСТ: классификация

  1. ГОСТ 380-88. Углеродистая обыкновенного качества – Ст.1, Ст.2, Ст3пс и т. д. Цифры от 0 до 6 обозначают марку, с увеличением номера увеличивается содержание углерода. Буквы пс, кп; сп – индексы степени раскисления материала: полуспокойная, кипящая, спокойная соответственно.
  2. ГОСТ1050-74. Углеродистая качественная сталь – 05; 08; 10; 20пс; 08 кп. Цифры до 60 – это среднее содержание С в сотых долях процента, буквы пс, кп; сп – аналогично п.1.
  3. ГОСТ 5632-72. Высоколегированные стали и сплавы, коррозионностойкие, жаропрочные и жаростойкие – 30ХГСА, ГН2; 50Х; 20ХН3А. Первые цифры – это содержание углерода: 30 – 0,3%; 40 – 0,4%; 45 – 0,45%, буквы – соответствующий легирующий элемент (Х-хром; Г – марганец; Т – титан; А-азот и т. д.), цифра за буквой – процентное содержание легирующего элемента. Если цифры нет, то доля вещества составляет 1,5%, буква А в конце означает, что это высококачественная сталь. Это применимо и для инструментальных, и для легированных сталей.
  4. ГОСТ1435-74. Углеродистая инструментальная – У7, У8, У10А. Расшифровка: У7 – 0,7%С; У8 – 0,8%С; У – углеродистая; А – высококачественная.
  5. ГОСТ5950-73. Легированная инструментальная – 5ХГН; Х12; 8Х3 и т.д. Расшифровка марки аналогично п.3, но содержание С указано в десятых долях процента. Если углерода менее 0,1%, то цифры не указываются – ХВ4; ХГС; ХВГ и т. д
  6. ГОСТ801-78. Подшипниковая – ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ. ШХ – подшипниковая, цифра – содержание хрома: ШХ4 – 0,4% хрома, ШХ15 – 1,5% хрома, другие буквы и цифры – содержание дополнительных легирующих элементов.
  7. ГОСТ 1414-75. Конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием – А12, А20, А30, А40Г. Расшифровка содержания углерода: А20 – 0,2%С, А12 – 0,12%С, А30- 0,3%С.

Сталь. Свойства: таблицы для самых распространенных марок с основными механическими и технологическими характеристиками

Марка стали

Механические свойства

Технологические свойства

σт, МПа

σв, МПа

δ, %

Обрабатываемость резанием

Свариваемость

Пластичность при холодной обработке давлением

40Х

786

980

10

В

У

У

45Г

372

569

15

У

Н

Н

25ХГТ

1080

1470

10

У

Н

У

40ХС

1080

1225

12

У

Н

Н

30ХМФА

932

1030

13

В

Н

У

ШХ15

410

715

21

У

Н

У

12Х13

415

588

20

У

Н

В

А20

горячекатанная

510

600

15

В

Н – низкая;

У- удовлетворительная;

В – высокая;

σт – физический предел текучести, МПа;

σв – предел прочности при растяжении, МПа;

δ – относительное удлинение, %.

www.syl.ru

Описание стали. Описание стали 65Г. Материал для производства ножей

Описание стали 65Г. Материал для производства ножей

Сталь 65Г, которая активно используется для изготовления ножей – это материал, который создан на основе сплава таких элементов, как углерод и железо. Здесь важно отметить, что пропорции этих двух веществ могут значительно отличаться, в зависимости от того, какие качества требуются от стали, а также зачем в дальнейшем она будет использоваться.

Общая информация о продукте

Значимый пункт, включенный в характеристику стали 65Г – это низкая стоимость. Именно благодаря этому все изделия из данного сплава пользуются огромным спросом.

Сам по себе материал принадлежит к группе пружинно-рессорных сталей. Лучше всего вещество поддается таким операциям, как воронение и чернение. Благодаря особым качествам стали материал чаще всего используется для производства разных метательных ножей, редко, но, все же, используется для основы при сборке ножей разделочного типа. Редкое использование сплава связано с тем, что он достаточно быстро покрывается ржавчиной и окисляется.

Стоит отметить, что закалка стали 65Г – это одна из основных процедур, так как сплав практически не боится высоких температур. Единственный минус, который может возникнуть при слишком сильном перегрева, это снижение ударной вязкости.

Основные преимущества продукции

Среди основных плюсов стали 65Г можно выделить следующие:

  • Огромный запас прочности. Это говорит о том, что даже при высоких механических нагрузках ножи не будут ломаться, деформироваться.
  • Высокая устойчивость к ударным и деформирующим нагрузкам. Именно из-за этого качества материал чаще используется для создания метательных ножей или мечей, несколько реже для скальпелей медицинского типа.
  • Заточка материала достаточно простая.
  • Сопротивляемость разрыву также находится на высоком уровне.

Что касается маркировки стали, то цифра 65 указывает процентное содержание такого вещества, как углерод, в сотых долях процента, то есть 0,65 %. Буква “Г” указывает на то, что основным легирующим веществом стал марганец.

Отрицательные качества сплава

Известно, что сталь 65Г обладает и рядом отрицательных ка

pellete.ru

Описание стали 65Г. Материал для производства ножей

Сталь 65Г, которая активно используется для изготовления ножей – это материал, который создан на основе сплава таких элементов, как углерод и железо. Здесь важно отметить, что пропорции этих двух веществ могут значительно отличаться, в зависимости от того, какие качества требуются от стали, а также зачем в дальнейшем она будет использоваться.

Общая информация о продукте

Значимый пункт, включенный в характеристику стали 65Г – это низкая стоимость. Именно благодаря этому все изделия из данного сплава пользуются огромным спросом.

Сам по себе материал принадлежит к группе пружинно-рессорных сталей. Лучше всего вещество поддается таким операциям, как воронение и чернение. Благодаря особым качествам стали материал чаще всего используется для производства разных метательных ножей, редко, но, все же, используется для основы при сборке ножей разделочного типа. Редкое использование сплава связано с тем, что он достаточно быстро покрывается ржавчиной и окисляется.

Стоит отметить, что закалка стали 65Г – это одна из основных процедур, так как сплав практически не боится высоких температур. Единственный минус, который может возникнуть при слишком сильном перегрева, это снижение ударной вязкости.

Основные преимущества продукции

Среди основных плюсов стали 65Г можно выделить следующие:

  • Огромный запас прочности. Это говорит о том, что даже при высоких механических нагрузках ножи не будут ломаться, деформироваться.
  • Высокая устойчивость к ударным и деформирующим нагрузкам. Именно из-за этого качества материал чаще используется для создания метательных ножей или мечей, несколько реже для скальпелей медицинского типа.
  • Заточка материала достаточно простая.
  • Сопротивляемость разрыву также находится на высоком уровне.

Что касается маркировки стали, то цифра 65 указывает процентное содержание такого вещества, как углерод, в сотых долях процента, то есть 0,65 %. Буква “Г” указывает на то, что основным легирующим веществом стал марганец.

Отрицательные качества сплава

Известно, что сталь 65Г обладает и рядом отрицательных качеств, которые создают определенные ограничения в использовании сплава.

  1. Один из наиболее заметных минусов – это сильная подверженность коррозии из-за того, что сталь принадлежит к группе углеродосодержащих.
  2. Несмотря на то что сталь данной марки затачивается достаточно просто, она также легко и теряет данную заточку. По этой причине приходится постоянно следить за остротой режущей кромки и затачивать по необходимости.
  3. Достаточно много ограничений имеется в сфере применения.

Здесь стоит отметить, что как и преимущества, так и недостатки – это относительные свойства. Причислять их абсолютно к любому изделию из данного сплава нецелесообразно. Это легко объясняется тем, что каждый производитель стали использует технологию производства с некоторыми изменениями. Иногда состав не сильно отличается, а иногда разница практически во всем. Естественно, что и продукция в таком случае будет отличаться.

Особенности состава

Определенные свойства стали 65Г привели к тому, что она полностью непригодна для такой процедуры, как сварка. Однако даже несмотря на это сфера применения остается достаточно широкой, если не брать в расчет применение в качестве холодного оружия. Из такого сплава можно успешно изготавливать такие детали, как пружины, рессоры, металлические конструкции, разнообразные узлы и т. д. Используется сталь при сборке грузовых машин в качестве рессоры для заднего моста. Для того чтобы максимально долго избегать такого дефекта, как ржавчина, необходимо хранить изделия только в сухом месте, а также периодически покрывать их масляным составом.

Стоит отметить, что существует документ, который регламентирует основные качества этого продукта. Выпускается сталь 65Г по ГОСТу 14959-2016. Действие данного документа распространяется только на сталь, изготовленную либо горячекатанным прокатом, либо кованым.

Стоит выделить, что отсутствие большого количества элементов для легирования состава делает его достаточно дешевым. Кроме того, закалка стали 65Г улучшает такие параметры, как стойкость к износу, высокая ударная вязкость и некоторые другие. Закалка происходит при температуре 800-830 градусов по Цельсию, с последующим отпуском при температуре 160-200 градусов по Цельсию.

fb.ru

Перлитный класс стали: описание и сварка

Перлитный класс стали – это металл, принадлежащий к низколегированному и среднелегированному типу. Чаще всего такое сырье используется в качестве конструкционной или инструментальной стали. Перлитная и ферро-перлитная структура данного материала после прохождения отжига или же после проката отлично поддается обработке любыми режущими инструментами.

Общее описание стали

Для того чтобы перлитный класс стали имел достаточно высокие механические параметры эксплуатации, необходимо провести закалку. Чаще всего для этого используется масло, а также нужно правильно провести процедуру отпуска. Благодаря такой обработке, удается повысить такой параметр, как прочность, к примеру, или износостойкость и твердость.

Стали перлитного класса выделяются минимальным содержанием легирующих элементов. Среднее содержание в мартенстиных сталях, а наибольшее количество в аустенитных.

Из-за малого количества добавок и модификаторов такие свойства, как жаростойкость, к примеру, также достаточно малы потому, что недостаточно хрома в составе. Использовать такой материал с температурой более 550-580 градусов по Цельсию нельзя.

Марки и характеристики

Разнообразие марок стали перлитного класса не слишком большое, всего их около восьми. Среди них есть 12Х1МФ (12ХМФ), 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182) и другие. На сегодняшний день используется то название марок, которое идет первым. Маркировка, указанная в скобках – это старая, однако она все еще может кое-где встречаться. Стоит отметить, что сталь данного класса при содержании углерода до 0,35% от всей массы и с количеством легирующих элементов до 2-5% достаточно популярна. Основная причина широкого распространения – это дешевизна и относительно неплохие механические качества.

Сталь перлитного класса чаще всего используется, как конструкционный материал. Стоит также отметить, что свариваемость стали с содержанием углерода до 0,35% и легирующими элементами в пределах 3-4%, достаточно неплохая.

Сварка перлитной стали

Стоит отметить, что при сварке сталей перлитного класса наиболее выгодным будет использовать элементы, которые применяются при сварке стали с низким коэффициентом легирования. Если для этого используется ручная электрическая дуговая сварка, то лучше всего применять такие электроды, которые имеют фтористо-кальциевое покрытие. В таком случае будет обеспечена высокая устойчивость металла шва против таких дефектов, как кристаллизация, к примеру. Кроме того, прочность сварного шва также будет достаточно удовлетворительной.

Что касается режимов сварки, а также температуры, которая должна использоваться для такого материала, то наиболее выгодно использовать те варианты, которые подходят для работы с высоколегированной сталью.

К примеру, если марка перлитной стали 15ХМ или 12ХМ, то температура во время сварки должна быть примерно 400-450 градусов по Цельсию. Для работы применяется ручная электродуговая сварка. В качестве электродов чаще всего выбираются такие марки, как Э42А или проволока типа Св-08А. Что касается процедуры отпуска после сварки, то ее можно не проводить вовсе или же проводить при температуре 630-650 градусов по Цельсию.

fb.ru

Что такое сталь?

Что такое сталь?

«Бытовое» определение стали звучит примерно так: «Твердый и прочный металл на основе железа с легированием небольшим количеством углерода, а также часто другими металлами, такими  как никель, хром, марганец».  Хотя и нельзя сказать, что это определение полностью неправильное, но оно вряд ли адекватно отражает понятие «сталь».

Более точное определение стали может быть таким: «Сплав на основе железа, хорошо деформируемый в определенном интервале температур и содержащий углерод, и часто другие легирующие элементы. В углеродистых и низколегированных сталях максимальное содержание углерода около 2 %, в высоколегированных сталях – до 2,5 %. Разделительная линия между низколегированными и высоколегированными сталями обычно проходит по 5 % металлических легирующих элементов.  

Три фазы стали – феррит, цементит и аустенит

В принципе, все стали являются смесями, а точнее, сплавами железа и углерода. Однако даже самые обычные стали, так называемые стали общего назначения, имеют небольшие, но контролируемые количества марганца и кремния, а также малое и обычно неизбежное количество фосфора и серы. Содержание углерода в сталях общего назначения обычно составляет от 0,05 до 1,0 %. 

Механизм легирования железа углеродом отличается от других систем сплавов тем, что является двухступенчатым. На первом этапе железо соединяется с 6,67 % углерода, образуя карбид железа, который чаще называют цементитом. Поэтому при комнатной температуре обычная сталь содержит смесь цементита и феррита. Оба они являются фазами. Фазой называют физически гомогенный и выделенную  часть материальной системы. Когда сталь нагревают до 725 ºС цементит цементит растворяется в железе и образуется новая фаза – аустенит. Заметим, что не надо путать «фазы стали» и «структуры стали». Любая сталь может иметь только три фазы, тогда как может быть несколько структур, а также их смесей.        

Классификация сталей

Невозможно определить точное число составов сталей, которые существует в настоящее время. Их насчитается, по крайней мере, за тысячу.  Жесткой классификации сталей не существует. Однако чаще всего стали разбивают на пять групп, что вполне устраивает большинство специалистов, которые работаю со сталью.

К этим пяти классам относятся:

углеродистые стали;
легированные стали, иногда их называют низколегированными сталями;
нержавеющие стали – стандарты называют их «коррозионно-стойкими»;
инструментальные стали;
специальные стали,

К специальным сталям относят стали со специальными свойствами, которые нужны для применения их в специфических условиях работы. Кроме того, это могут быть стали, которые очень похожи на стали из первых четырех групп, но все таки настолько отличаются от них, что требуют отдельного обозначения сплава.   

Почему сталь главная?

Было бы несправедливо заявлять, что какой-то один металл является более важным, чем другой. Например, без алюминия и титана не было бы современных самолетов и космических кораблей.

Сталь, тем не менее, значительно более широко применяется, чем любой другой металл. Обычно бытует мнение, что причина доминирования стали заключается в избытке железной руды, а также легкости, с которой железо можно извлекать из руды. И то, и другое ошибочно. Железо не является самым распространенным элементом. Извлекать его из руды не так-то просто, а вот, медь, например, в некоторых районах мира встречается в почти чистом виде. 

Сталь является таким важным материалом благодаря ее невероятной гибкости в ее обработке и применении. Эту гибкость ей дает разнообразие вариантов ее структуры и методов деформационной и термической обработки для их достижения.

Широкие возможности для применения стали дают два ее важных металлургических феномена:

1) железо является аллотропическим элементом, то есть может существовать в более чем одной кристаллических форм;
2) размер атом углерода составляет только 1/30 от размера атома железа.

Железо – основа стали

Все чистые металлы, а также сплавы имеют индивидуальные фазовые диаграммы, которые чаще называют диаграммами состояния. Как правило, по горизонтальной оси откладывают процентное содержание в сплаве легирующего элемента. Температуру откладывают по вертикали. Диаграмма чистого железа является прямой линией. При охлаждении чистого железа оно изменяется от одной фазы в другую при постоянной температуре.   

Чистое железо затвердевает при 1538 ºС с образованием кристаллической структуры, которая называют ферритом или дельта-железом. Эта фаза имеет объемноцентрированную кубическую атомную решетку . При дальнейшем охлаждении с достижением температуры 1395 ºС атомы перестраиваются в 14-ти атомную решетку, которая называется гамма-железо.

При продолжении охлаждения ниже температуры 910 °С структура железа возвращается 9-ти атомной решетке или альфа-железу. Изменение в точке 770 °С просто обозначает изменение от немагнитного железа к магнитному и не является сменой фаз. Все поле ниже 910 °С является ферритом вплоть до комнатной температуры и ниже. Феррит, который образуется выше аустенита, часто называют «дельта-феррит», а то феррит, которые образуется ниже точки А3 – альфа-феррит, хотя структурно оба они совершенно одинаковые.

Механизм аллотропии является наиважнейшим свойством железа, которое и обеспечивает ему разнообразие его структуры и гибкость термической обработки сталей.

steel-guide.ru

описание, технология сварки, маркировка и особенности

В наше время достаточно сложно переоценить значение продуктов металлургии, которые широко используются в промышленности, строительстве, изготовлении бытовой утвари, предметов домашнего пользования. Но особого внимания заслуживают легированные стали, без которых большое количество отраслей (машиностроительная, нефтехимическая, энергетическая, пищевая, изготовление специальных конструкций, основным назначением которых является работа в агрессивных условиях) не смогли бы выполнять свои основные функции.

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

Что такое легированная сталь?

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

Виды стали

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

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

Виды: высоколегированные стали, сплавы

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

  • Жаростойкие или жаропрочные стали.
  • Коррозионно-стойкие.

Исходя из процентного содержания легирующего элемента, различают следующие виды:

  • Хромомарганцевая сталь.
  • Хромоникелевая.
  • Хромистая.

Использование высоколегированных сталей

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

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

Добавление легирующих элементов позволяет достичь определенных механических свойств. Поэтому высоколегированная сталь используется как хладостойкий компонент. Особенно часто этот металл встречается в машиностроении. Самыми популярными являются высоколегированные аустенитные стали, в составе которых легированный компонент занимает около 55 %, а все остальное – железо, хром (около 18 %), никель (8 %). Легирующие компоненты подобного состава определяют дальнейшее назначение изготовленной продукции.

Использование коррозионно-стойких сталей

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

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

Основные характеристики металла

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

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

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

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

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

Виды высоколегированных сталей по тепловым свойствам

Исходя из тепловых характеристик, существует следующая классификация:

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

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

ГОСТ: высоколегированные стали

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

Марки высоколегированных сталей

Наиболее востребованными и известными являются следующие марки сталей:

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

Применение легирующих марок стали:

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

fb.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о