Что значит легированная сталь?

Pereosnastka.ru

Что значит легированная сталь?

Легированная сталь

Категория:

Технология металлов

Легированная сталь

Легированная сталь. Марки легированных сталей имеют в СССР цифровые и буквенные обозначения. Приведенные в обозначениях марок стали буквы показывают наличие того или иного легирующего элемента, а стоящие за буквой цифры (2, 3 и т. д.) — среднее содержание этого элемента в процентах. Если вслед за буквой цифровое обозначение отсутствует, то содержание легирующего элемента в стали составляет около 1%. Две цифры, стоящие в наименовании марки перед первой буквой, обозначают содержание углерода в сотых долях процента.

Установлены следующие буквенные обозначения легирующих элементов в стали: алюминий — Ю; ванадий — Ф; вольфрам — В; кобальт — К; Кремний — С; марганец Г; Медь — Д; молибден — М; никель — Н; ниобий — Б; титан — Т; хром—- X.

Приведем несколько примеров: сталь марки 20Х содержит 0,15—0,25% С и 0,7—1,0 Сг при обычном количестве примесей (Mn, Si, S и Р); сталь марки 35ХГС содержит 0,30—0.40% С; 0,8—1,1% Сг; 1,1—1,4% Мп; 1,1 — 1,4% Si; сталь 25Х2МФА содержит 0,22—0,29 С; 1,5—1,8% Сг; 0,15—0,3% V; 0,2—0,3% Мо; буква А в конце обозначения марки указывает на то, что это сталь высококачественная, имеющая пониженное содержание фосфора и серы.

Влияние легирующих элементов. Присутствие в стали легирующих элементов улучшает ее свойства. Легированная сталь имеет высокую прочность и вязкость.

Некоторые легирующие элементы, например никель, кремний, кобальт, медь, не образуют с углеродом химических соединений — карбидов — ив основном распределяются в феррите. Другие же элементы — вольфрам, хром, ванадий, марганец, молибден, титан и др. — образуют с углеродом карбиды. Наличие карбидов в легированной стали способствует повышению ее твердости и прочности, а в инструментальной стали — и режущих свойств.

Легирующие элементы не только улучшают механические свойства стали (главным образом в термически обработанном состоянии), но в значительной степени изменяют ее физические и химические свойства. Влияние отдельных легирующих элементов на свойства стали сводится в основном к следующему.

Марганец повышает прочность и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает коробление при закалке, повышает режущие свойства стали, но вместе с тем способствует росту зерна при нагреве, чем снижает стойкость стали к ударным нагрузкам.

Хром затрудняет роет зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой.

Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость.

Никель повышает упругие свойства стали, не снижая вязкости, противодействует росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали. При значительных количествах никеля сталь становится немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

Молибден противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали вследствие образования карбидов, уменьшает склонность стали к хрупкости при отпуске, повышает жаростойкость стали.

Кобальт повышает прочность стали при ударных нагрузках, улучшает жаропрочность и магнитные свойства стали.

Вольфрам, так же как и молибден, повышает твердость и режущие свойства- стали, уменьшает рост зерен при нагреве, повышает жаростойкость.

Ванадий способствует раскислению стали, противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали.

Титан является раскислителем стали, способствуя также удалению из нее азота, благодаря чему сталь получается более плотной, однородной и жаропрочной.

Наиболее эффективно повышение свойств стали под влиянием легирующих элементов наблюдается в термически обработанном состоянии. Поэтому в огромном большинстве случаев детали из легированных сталей применяют после закалки и отпуска.

Читайте также  Стальной пресс в домашних условиях

Максимальное значение механических свойств достигается одновременным присутствием в стали двух или более легирующих элементов. Таким образом, в машиностроении наряду с хромистыми, марганцовистыми, кремнистыми и другими сталями широко применяются и более сложные — хромоникелевые, хромокремнемарганцовистые, хромовольфрамовые и другие стали.

Почти все легирующие элементы понижают значение критических точек при охлаждении и уменьшают критическую скорость закалки стали. Практически это значит, что легированные стали, содержащие эти элементы, следует охлаждать при закалке не в воде, как это необходимо для углеродистых сталей, а в масле.

Таким образом, легированная сталь удовлетворяет самым разнообразным требованиям машиностроительной промышленности и во многих случаях заменяет более дорогие цветные металлы и сплавы. Применение легированной стали непрерывно расширяется в связи с усовершенствованием конструкций машин и приборов. Директивы XX съезда КПСС предусматривают увеличение производства к 1960 г. низколегированной стали примерно в 17 раз, динамной стали на 97%, трансформаторной стали в 2,1 раза.

Легированная конструкционная сталь. В ГОСТ 4543—48 приведено 18 групп легированных конструкционных сталей: хромистых, хромоникелевых, хромокремнемарганцовистых и др. Эти стали применяют для изготовления ответственных деталей (шестерни, шатуны, болты, валы, оси и т. п.).

Для шарико- и роликоподшипников применяют сталь марок ШХ6, ШХ9, ШХ15. В этих сталях содержание углерода находится в пределах от 0,95 до 1,15%, а содержание хрома — от 0,6 до 1,5%.

Легированная инструментальная и быстрорежущая сталь.

Легированная инструментальная сталь обладает лучшими режущими свойствами, чем сталь углеродистая, и сохраняет эти свойства при нагреве до высоких температур.

Наиболее качественной инструментальной легированной сталью является быстрорежущая сталь. Согласно ГОСТ 5252—51 эта сталь выпускается в виде двух марок Р18 и Р9 (цифры показывают среднее содержание в этой стали вольфрама в процентах). Углерода в этих марках содержится от 0,7 до 0,95%, хрома 3,8—4,4 и ванадия 1,0—2,6%.

Отличительной особенностью быстрорежущей стали является ее красностойкость, т. е. способность сохранять твердость и режущие свойства при высоких температурах. Красностойкость создается введением в сталь карбидообразующих элементов (вольфрама, хрома, ванадия и молибдена), которые почти весь углерод связывают в специальные карбиды.

В разных марках быстрорежущей стали эти карбидообра-зующие элементы находятся в различных количествах.

Все быстрорежущие стали относятся к классу ледебуритных сталей, т. е. имеют такого же типа структуру, как и белый до-эвтектический чугун.

После ковки быстрорежущей стали карбиды в виде отдельных включений должны быть равномерно распределены в стали.

Свои ценные свойства — твердость и красностойкость — сталь приобретает после специальной термической обработки.

Режущий инструмент, изготовленный из этой стали, после правильной термической обработки сохраняет свои режущие свойства при нагреве до температур около 600°.

Легированные стали и сплавы с особыми свойствами. Стали

и сплавы этой группы обычно содержат значительное количество легирующих элементов и применяются для изготовления деталей, работающих при высоких температурах в среде, вызывающей коррозию, а также для постоянных магнитов, нагревательных элементов электропечей и т. д. Многие из этих сталей относятся к аустенитному классу, т. е. имеют при комнатной температуре структуру аустенита.

В соответствии с ГОСТ 5632—51 применяют следующие марки сталей с особыми свойствами.

Нержавеющие 1X13, 2X13, 3X13, 4X13, 1Х18Н9Т и др. (содержание углерода указано в десятых долях процента). Эти стали используются для изготовления различных сосудов и аппаратов в пищевой и химической промышленности, посуды, ножей, хирургического инструмента, труб и т. п.

Жаростойкие и жаропрочные: XI7, Х25, Х18Н11Б, Х23Н18, Х9С2, Х12ЮС, 4Х14Н14В2М и др. Эти стали применяют для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания, муфелей термических печей, лопаток паровых и газовых турбин и т. п.

Сплавы с большим омическим сопротивлением, например X15H6D, Х20Н80, Х13Ю4, 1Х17Ю5 и др., применяют для изготовления нагревательных элементов в электропечах сопротивления, а также в бытовых приборах, паяльниках и т. п.

Читайте также  Способы воронения стали в домашних условиях

Для изготовления постоянных магнитов применяют так называемые магнитотвердые сплавы, стали: EX, ЕХЗ, ЕХ9К15М и др. (буква Е указывает на принадлежность стали к магнито-твердым материалам). Для этих же целей применяют железо-никельалюминиевые сплавы (АЛНИ).

Трансформаторная и динамная стали относятся к магнитомягким материалам (магнитопроводам) и представлены марками Э1, Э11, Э2, Э21, ЭЗ, Э34, Э4, Э48 и др. Первые цифры показывают среднее содержание кремния в процентах, содержание углерода в этих марках меньше 0,1%.

К магнитомягким материалам относится также никельжелез-ный сплав — пермаллой (78% Ni), широко применяемый в качестве магнитопровода в радиотехнике и электротехнике.

Марганцовистая сталь марки Г13, называемая иначе сталью Гадфильда, содержащая 11,0—14,0% марганца, обладает наилучшей стойкостью на истирание. Она применяется для деталей экскаваторов, стрелок и закруглений на железнодорожном транспорте и т. п.

Для изготовления тех или иных деталей или инструмента могут быть во многих случаях достаточно точно определены пробой на искру.

Легированные чугуны. Широкое применение имеют хромистые чугуны (содержание Сг до 20%), которые применяются в деталях, работающих при нагреве в окислительных средах или в различных кислотах и от которых поэтому требуется жаростойкость или кислотостойкость.

Никельмедные и марганцевомедные чугуны (7—9% марганца и 2% меди) применяют для деталей, которые не должны обладать магнитными свойствами. Чугун, содержащий 20—24% алюминия (чугаль), обладает высокой жаростойкостью и применяется для изготовления печной арматуры, работающей при температуре 800—900°.

Реклама:

Термическая обработка стали и чугуна

Источник: http://pereosnastka.ru/articles/legirovannaya-stal

Легированная сталь

Что значит легированная сталь?

  • Характеристика
  • Свойства
  • Марки

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:

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.

Читайте также  Электрохимическая полировка нержавеющей стали в домашних условиях

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.

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 сталиСтFeСтFe
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 сплавовчерныецветныечерныецветные
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

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/materialy/legirovannaya-stal-i-ee-osnovnye-svoystva/