ее марки, состав, как называются виды, их применение – rocta.ru
06ДекСодержание статьи
- Описание термина – что такое легированная сталь
- Химический состав легированной стали
- Виды легированных сталей
- Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства
- Маркировка: какие марки стали называются легированными
- Применение легированной стали
- 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:
| Название | Процент добавок |
| Низколегированная | Около 2,5%. Положительные качества прибавились, но при этом ковкость и прочие характеристики для металлообработки не сильно поменялись. |
| Среднелегированная | От 2,5% до 10%. Используется такое соединение чаще всего. |
| Высоколегированная | От 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:
| Элемент | Влияние |
| Хром | Значительно защищает от коррозии, способствует повышению твердости, а также ударопрочности. Показательно то, что много хрома добавляют в нержавейку. |
| Никель | С добавлением данного вещества сплав становится более вязкий и пластичный, уменьшается его хрупкость, что очень важно, например, перед обработкой давлением – прессованием или штамповкой. |
| Титан | Снижает зернистость, делает структуру более однородной, а значит, менее подверженной появлению трещин и расколов. Дополнительно улучшается восприимчивость к металлообработке и устойчивость к ржавлению. |
| Ванадий | Как и после внедрения титана, можно заметить менее зернистую форму. Также характерно увеличение текучести и порога прочности на разрыв. |
| Молибден | После него намного эффективнее процесс закалки, а также снижается хрупкость, появляется большая выносливость к ржавлению. |
| Вольфрам | Кроме повышения твердости, он еще и помогает при термообработке – зернистость не увеличивается при нагреве, а при отпуске не сильно страдает ломкость. |
| Кремний | Его 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. |
| Кобальт | Хорошо защищает от быстрого разрушения под воздействием высоких температур; делает выше ударопрочность |
| Алюминий | Добавляет 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.
| Элемент | Влияние |
| Углерод | Очень 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. |
| Марганец | Выше мы представили его значимость в качестве раскислителя. Но вещество защищает не только от кислорода, но и от серы, а зачем защищать, читаем ниже. |
| Сера | Высоким 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. |
| Фосфор | Его наличие может привести к завышенному показателю хрупкости и текучести, а также к понижению вязкости и пластичности. |
| Азот, водород и кислород | Газы 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, 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
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.
- 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 | |||
|---|---|---|---|
| Ст | Fe | Ст | Fe |
| 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 |
| Fe360-B | Стбсп | Fe590 | |
| СтЗсп | Fe360-C | Fe690 | |
| СтЗГсп | Fe360-C | — | |
| Fe360-D | |||
Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах
| Элемент | Символ | Обозначение элементов в марках металлов и сплавов | Элемент | Символ | Обозначение элементов в марках металлов и сплавов | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| черные | цветные | черные | цветные | ||||
| 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 |
| 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 |
Легированная сталь
пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка
Nikolaenko Dmitrij
Легированная сталь
Легированная сталь
- 5
- 4
- 3
- 2
- 1
Легированная сталь — это сталь, включающая в себя разные легирующие элементы, придающие стали нужные механические и физические свойства.
Также эти элементы значительно повышают стойкость к коррозии, стойкость к хрупкости и повышают прочность.
Элементы легированной стали можно вынести в такой список:
- азот;
- медь;
- никель;
- хром;
- ванадий.
Это классические добавки, которые максимально применяются в производстве. Легированная сталь разделяют на три основных класса:
- низколегированную;
- высоколегированную;
- среднелегированной.
Классификация легированных сталей производится из учета процентного содержания легируемых элементов. Каждый из этих типов стали получают металлургическим путем, однако в отдельных случаях может выполняться легирование только определенной поверхности, чтобы придать необходимые прочностные свойства изделиям и деталям. Легированная сталь приобретает свои свойства на различных этапах производства металла, по мере добавления легирующих элементов. Легированная сталь может включать в себя от одного до нескольких легируемых элементов, которые повышают конструкционную прочность сплава. Легированная сталь выпускают в нескольких основных типах:
- инструментальную;
- конструкционную;
- сталь, имеющая особые химические и физические свойства.
Маркировка легируемых сталей
Маркировка легируемых сталей производится с помощью букв, которые показывают какой легирующий элемент содержится в сплаве, и цифрами, определяющими среднее содержание этого элемента в процентах. Цифры вначале названия марки указывают, сколько углерода содержит материал. Если указано две цифры — содержаться сотые доли процента, если одна — десятые. Маркировка легируемых сталей может иметь дополнительные обозначения. Например, присутствуют распространенные обозначения:
- Р — быстрорежущая;
- Ш – шарикоподшипниковая;
- А — автоматная;
- Л — полученная литьем;
- Э — электротехническая.
На содержание азота указывает буква А, находящаяся в середине марки. Две буквы А (АА), показывают состав особо чистой стали и эти буквы стоят в конце. Сталь особо высокого качества в конце марки имеет букву Ш. Примеры маркировки легированных сталей:
18ХГТ означает:
- 0,18% С;
- 1% Cr;
- 1% Mn;
- 0,1% Ti.
Сталь 30ХГСА содержит:
- 0,30% С;
- 0,8-1,1% Cr;
- 0,9-1,2% Mn;
- 0,8-1,25% Si.
Назначение легируемых сталей
Назначение легируемых сталей очень разнообразно, так как, имея в своем составе соответствующие легируемые добавки, такая сталь способна выдерживать разного рода нагрузки, в отличие от обычной. Большинство показателей можно регулировать с помощью добавления нужных легирующих элементов. Основное назначение легируемых сталей — изготовление хирургических инструментов, ювелирного оборудования, различных металлоконструкций, строительной арматуры, промышленных машин, механизмов, испытывающих большие нагрузки при работе. Марки инструментального назначения легируемых сталей используют для изготовления деталей, которые работают под высоким давлением, также их применяют при изготовлении эталонных шестерен, роликов сложной формы, секций кузнечных штампов и т.д.. Другие марки применяют для деталей с повышенной износостойкостью, хорошей прочностью на изгиб, контактной нагрузке, при необходимой замечательной упругости.
Виды легированной стали
Виды легированной стали различают соответственно процентному содержанию легирующих элементов в сплаве. Так классифицируются:
- низколегированные и содержат до 2,5% легирующих элементов;
- среднелегированные, имеющие от 2,5 до 10% легируемых элементов;
- высоколегированные имеют 10 — 50% таких элементов.
Виды легированной стали бывают разными. Классифицируются в зависимости от процентного соотношения высокоэффективных компонентов, допустим: циркония, ванадия, тантала, других химических элементов, например, углерода, а также структурной специфики:
- ледебуритные – наличие первичных карбидов;
- эвтектоидные – строение металла перлитное;
- заэвтектоидные – присутствие вторичных карбидов;
- доэвтектоидные – есть избыточный феррит.
По степени использования, назначения бывают стали: конструкционные, инструментальные, с особыми свойствами.
Виды легированной стали включают в себя также нержавеющие, имеющие великолепные свойства стойкости к химической и электрохимической коррозии. Специальные жаростойкие, имеющие хорошую стойкость химическому разрушению в газовой среде при температуре выше 500 С, но при этом они работают в слабо нагруженном состоянии или не нагруженном. Жаропрочные стали, которые работают при больших нагрузках в течение достаточного времени и при этом сохраняющие достаточную жаростойкость. Виды легированной стали конструкционной бывают:
- качественной;
- высококачественной;
- очень высокого качества.
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:
- Низколегированные — содержание добавок менее 2,5%
- Среднелегированные — 2,5 — 10%.
- 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.
- Ж, Х, Е — обозначение нержавеющих, хромистых и магнитных сплавов.
- Я — хромоникелевая нержавеющая сталь.
- Ш — шарикоподшипниковая.
- Р — режущая.
- 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:
- Поршневые пальцы, карданные крестовины и другие изделия предназначенные для эксплуатации в условиях повышенного износа.
- Кулачковые муфты, плунжеры и шлицевые валики.
- 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:
- ЭН42 — материал обладает коэффициентом расширения таким же как и у стекла, поэтому применяется в качестве электродов в лампах накаливания.
- 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. - 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: 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.
Маркировка легированной стали: обозначение, расшифровка
Для улучшения технических характеристик к металлу добавляются легирующие вещества. Помимо улучшения физических свойств, может изменяться внешний вид. Из-за множества легирующих компонентов, разбираться в материале без обозначений невозможно. Для этого применяется маркировка легированных сталей.
Рулон легированной сталиЛегированная сталь — сплав железа с углеродом, в котором содержатся примеси. Зависимо от добавок, времени изготовления материал может обретать разные свойства:
- устойчивость к образованию ржавчины;
- высокий показатель прочности;
- упругость, тугоплавкость.
Самые популярные добавки — медь, хром, вольфрам, молибден, никель.
Зависимо от количества добавок сплавы делятся на три группы:
- низколегированные — количество примесей не превышает 2,5%;
- среднелегированные — добавок содержится от 2,5 до 10%;
- высоколегированные — примесей больше 10%.
Состав среднелегированных сталей часто разбавляется частицами молибдена, вольфрама, ванадия, никеля. Благодаря этому достигаются оптимальные показатели пластичности, вязкости, прочности. Главные дополнительные компоненты высоколегированных сплавов — никель, хром. Материал становится устойчивым к коррозии, жаростойким.
Зачем маркировать?
Сплавы маркируются по ГОСТу. Марка указывает на их предназначение, основу, наличие примесей. Например, они могут быть инструментальными (используются для изготовления рабочих частей разных инструментов), конструкционными (применяются для создания металлоконструкций, корпусов для автомобилей). Дополнительными буквами могут обозначаться материалы, которые имеют особые физические свойства (магнитные, жаропрочные, коррозионностойкие).
Качество сплава определяется по процентному содержанию добавок в составе. Например, содержание фосфора, серы должно быть минимальным. Составляющие обозначаются заглавными буквами элементов.
Виды легированной стали (Фото: Instagram / profilmet.ru)Обозначение
Чтобы было понятно, какие элементы входят в состав сплава, используется специальная буквенная маркировка. Каждый легирующий компонент обозначается заглавной буквой. Возле них располагаются цифры, обозначающие количество элемента. Таблицу с обозначениями можно найти в интернете.
Также внимание необходимо обратить на цветовую маркировку, применяемую для обозначения проката. Для этого на металле несмываемой краской рисуются точки или полосы. Цвет выбирают зависимо от предназначения металла
Примеры
Чтобы научиться расшифровывать обозначения, необходимо рассмотреть несколько вариантов маркировки:
- У8ГА — содержит 0,8% углерода.
- Ст3сп5 — конструкционный металл, который не является легированным. Часто применяется для изготовления металлоконструкций.
- 30ХГСА — содержит до 0,3% углерода. Дополнительные компоненты — кремний, марганец, хром. Буква А указывает на высокое качество материала.
- Р6М5Ф2К8 — быстрорежущая сталь. В составе содержится около 8% кобальта, 5% молибдена, 2% ванадия.
- ХВГ — состоит из марганца, хрома, вольфрама, количество которых не превышает 1%.
Расшифровка
Сталь маркируется по определенным правилам. Первые цифры указывают на содержание углерода. Например, 5 указывает на 0,05%. Если цифры в начале нет, количество углерода — до 1%.
Буквы, которые стоят за первыми цифрами, указывают на название дополнительных компонентов.
Существуют разные виды сталей, которые отличаются техническими характеристиками, свойствами. Они зависят от наличия дополнительных примесей, содержащихся в составе. Чтобы не путаться в многочисленных изделиях из разных видов материалов, используется специальная маркировка.
марки, состав, свойства, область применения
Чтобы улучшить технические характеристики металлов, сплавов, проводится технологический процесс, называемый легированием. Он подразумевает под собой введение в состав соединения материалов дополнительных добавок, которые изменяют его свойства. Зависимо от того, сколько процентов дополнительных компонентов добавляется, выделяется три группы получаемых материалов. Любой мастер металлообработки должен знать низколегированные стали, их марки.
Сталь низколегированная и ее маркиСостав
Прежде чем начинать разбираться со свойствами, необходимо узнать состав низколегированных сталей. Количество легирующих добавок не должно превышать 5% (некоторые источники указывают максимальное количество дополнительных компонентов — до 2.5%). Углерод не считается легирующим компонентом.
К наиболее популярным, недорогим дополнительным добавкам относятся:
- Ванадий — отвечает за равномерную структуру.
- Молибден — увеличивает устойчивость соединения к высоким температурам.
- Ниобий — повышает показатель прочности.
- Вольфрам — увеличивает теплостойкость.
- Титан — повышает показатель износоустойчивости.
- Никель, кремний — повышают удароустойчивость, сопротивляемость току.
Свойства низколегированных сталей
Чтобы понимать возможности, сферы применения низколегированных материалов, требуется разобраться с их физическими, химическими свойствами:
- Высокая износостойкость.
- Высокая коррозийная стойкость.
- Повышенные механические свойства.
- Высокая поверхностная твердость.
Классификация легированных сталей
С развитием новых технологий, появлением разных легированных сталей, их нужно было классифицировать.
Разделение по количеству углерода, содержащегося в сплаве:
- Высокоуглеродистые — более 0.65%.
- Среднеуглеродистые — от 0.25% до 0.65%.
- Низкоуглеродистые — менее 0.25%.
Разделение по процентному содержанию легирующих добавок:
- Низколегированные — до 5% (по некоторым источникам до 2.5%).
- Среднелегированные — до 10%.
- Высоколегированные — 10–50%.
По внутренней структуре легированные стали бывают:
- Эвтектоидные — перлитная структура.
- Ледебуритные — наличие первичных карбидов в структуре.
- Доэвтектоидные — присутствие избыточных ферритов, насыщающих состав.
- Заэвтектоидные — наличие вторичных карбидов в сплаве.
По назначения эти материалы можно разделить на две больших группы:
- Строительные — для изготовления металлоконструкций, которые во время последующей эксплуатации не будут подвергаться критическим температурам.
- Машиностроительные — используются при изготовлении деталей для разных механизмов, корпусов.
Машиностроительные стали бывают:
- Цементуемые — при изготовлении проходят процесс цементации, а затем закалки.
- Жаропрочные — среднеуглеродистые стали. Применяются при изготовлении изделий, использующихся в сфере энергетики.
- Улучшаемые — материалы, проходящие дополнительную закалку. Из них изготавливаются детали, подвергающиеся большим нагрузкам.
Легированная сталь высокоуглеродистаяЛегирующие элементы и их влияние на свойства сталей
Выше описывалось несколько легирующих добавок, которые добавляются в состав соединений наиболее часто. Чтобы понимать, как воздействуют все дополнительные компоненты на технические характеристики сплава, требуется разобраться с ними по отдельности более подробно:
- Титан — зернистость структуры уменьшается, повышаются показатели плотности, прочности.
- Сера — этого компонента не должно быть более 0.65% в составе. В противном случае снизится устойчивость к коррозии, пластичность, ударная вязкость.
- Углерод — содержание не более 1.2% повышает показатели прочности, твердости. Если количество будет увеличено, технические параметры снизятся.
- Фосфор — не подходит в качестве легирующей добавки. Увеличение его количества в составе приводит к резкому снижению технических параметров.
- Алюминий — чтобы повысить окалиностойкость, добавляется этот компонент.
- Никель — способствует повышению коррозийной стойкости, вязкости, пластичности.
- Хром — увеличивает твердость, прочность, коррозийную стойкость.
- Кремний — содержание этого компонента не должно превышать 15%. Увеличивает электросопротивление, магнитопроницаемость.
- Марганец — содержание до 0.8% причисляется к одной из технологических примесей. Снижает негативное воздействие серы на сплав.
- Кислород, азот — большое количество пузырьков газов в составе делает металл более хрупким.
- Водород — металлурги стараются снизить количество этого компонента в составе, чтобы сделать материал более прочным.
Маркировка
Маркировка металла несет в себе множество информации для покупателей, людей, работающих с продукцией. Марки низколегированной стали указываются по ГОСТу 4543-71. Маркировка представляет собой набор букв, цифр, каждая из которых имеет определенное значение. Стандартная расшифровка:
- На первом месте идет буква. Она определяет свойства металла, относит его к определенный подгруппе. Например, буква «Ж» указывает на основу из нержавейки.
- Цифра, идущая после первой буквы, обозначает процентное содержание углерода в составе. Например, 5 — 0.05%.
- Далее обозначаются легирующие добавки по периодической таблице.
- После обозначений дополнительных компонентов, указываются цифры, говорящие об их процентном содержании в соединении.
Применяются низколегированные стали в разных направлениях промышленности. Область применения:
- Изготовление облегченных конструкций из металла.
- Корпуса для бытовой техники.
- Детали для промышленного оборудования.
- Режущие инструменты.
Из-за высокой цены на подобные материалы, их используются в тех случаях, когда аналоги не могут справиться с поставленными задачами.
Конструкция из металлаСварка
Чтобы соединить детали из низколегированной стали с помощью сварки, нужно учитывать несколько нюансов:
- Изготавливать вертикальные, потолочные швы.
- Сварочный стержень должен быть не менее 4 мм по сечению.
- Чтобы снизить скорость охлаждение металла, требуется выполнять стыковые или бортовые швы.
- Сваривая заготовки толщиной, не превышающей 6 мм, требуется выполнять только один проход.
- Чтобы придать соединению высокую пластичность, нужно использовать электроды Э42А.
- Если металл содержит малое количество углерода, требуется применять электроды с покрытием из фтора, кальция.
Для проведения сварочных работ, требуется использовать специальную присадку Св-10Г2.
Низколегированные стали имеют повышенные технические параметры, благодаря добавлению дополнительных компонентов в состав. Их используют в тех направлениях промышленности, где нужно применять детали, металлоконструкции высокой прочности, износоустойчивости. Для соединения отдельных деталей, нужно учитывать ряд нюансов использования сварочного оборудования.
Что такое легированная сталь в трубопроводах? Низкая и высоколегированная сталь
Перейти к содержанию- На главную
- ТрубопроводРазвернуть / Свернуть
- ТрубопроводРасширить / свернуть
- Направляющая
- Размеры и график труб
- Таблицы графиков труб
- Цветовые коды труб Производство бесшовных и сварных труб
- Осмотр труб
- ТрубопроводРасширить / свернуть
- ФитингиРазвернуть / Свернуть
- Руководство по трубопроводным фитингам
- Производство трубных фитингов
- Размеры и материал трубных фитингов
- Осмотр трубных фитингов — визуальный осмотр и испытания
- Размеры отводов — 90 и 450003 Отводы и Обратные размеры
- Размеры тройника
- Размеры переходника
- Размеры заглушки
- Размеры трубной муфты
- Направляющая фланца Фланец
- Отверстие и длинная приварная шейка Фланец
- Фланец
- Фланец
- Dimen
- Размеры фланца RTJ
- Размеры фланца для соединения внахлест
- Размеры фланца с длинной приварной шейкой
- Размеры фланца при сварке внахлест
- Размеры фланца
- Размеры глухого фланца
- Размеры фланца с диафрагмой
- Направляющая материала трубы
- Углеродистая сталь
- Легированная сталь
- Нержавеющая сталь
- Цветные металлы
- Неметаллические
- ASTM A53
- ASTM A105
- Направляющая шпильки
- Процедура затяжки болта
- Тяжелый фланец
- Размеры гайки
- Направляющая для прокладок
- Спирально-навитая прокладка
- Размеры спирально-навитой прокладки
- Прокладка и размер RTJ
- Габаритные размеры
- 9004
- P & IDExpand / Collapse
- Как читать P&ID
- Диаграмма технологического процесса
- Символы P&ID и PFD
- Символы клапана
- Типы оборудованияExpand / Collapse
- PumpExpand / Collapse
- Центрифуги essure VesselРазвернуть / Свернуть
- Скоро
- Центрифуги essure VesselРазвернуть / Свернуть
- Курсы
- ВидеоРазвернуть / Свернуть
- Видео-уроки
- हिंदी Видео
- Блог
- Контакты
- Home
- Трубопровод
- Трубопровод
- Трубопровод
- Размеры и график труб
- Таблицы графиков
- Цветовые коды труб
- Производство бесшовных и сварных труб
- Производство бесшовных и сварных труб Осмотр
- Фитинги
- Руководство по трубопроводным фитингам
- Производство трубопроводных фитингов
- Размеры и материал трубных фитингов
- Осмотр трубных фитингов — Визуальный контроль и испытания
- Размеры колена — 90 и 45 градусов
- Размер колена и возврата s
- Размеры тройника
- Размеры переходника
- Размеры заглушки
- Размеры трубной муфты
- Фланцы
- Направляющая фланца
- Диафрагма и фланец с длинной приварной шейкой
- Размеры фланца
- Характеристики фланца
- Размеры фланца RTJ
- Размеры фланца внахлест
- Размеры фланца под приварную шейку
- Размеры фланца под приварку
- Размеры фланца
- Размеры глухого фланца
- Размеры фланца с диафрагмой
- Клапаны
- Клапаны
- Клапаны Детали и трим клапана
- Задвижка
- Проходной клапан
- Шаровой клапан
- Обратный клапан
- Дисковый затвор
- Заглушка
- Игольчатый клапан
- Запорный клапан
- Материал предохранительного клапана
Материал предохранительного клапана - Клапаны
Матер ial Guide - Трубопровод
- PumpExpand / Collapse
- Углеродистая сталь
- Легированная сталь
- Нержавеющая сталь
- Цветные металлы
- Неметаллические
- ASTM A53
- ASTM A105
- Oletsck Guide
- Размеры Olets
- И размеры
- Резьба и размеры
- Latrolet и размеры
- Elbolet и размеры
- Направляющая шпильки
- Процедура затяжки болтов
- Таблица болтов фланца
- Размеры тяжелой шестигранной гайки 900
- Направляющая для прокладок
- Спирально-навитая прокладка
- Размеры спирально-навитой прокладки
- Прокладка и размер RTJ
- Очковые слепые шторы и распорки
- Размеры слепых очков
- Насос
- Центробежный насос, работа и типы
- Резервуар высокого давления
- Скоро
- Видео
Что такое легированная сталь? (с иллюстрациями)
Сталь — это металлический сплав, состоящий в основном из железа, а также небольшого количества углерода, в зависимости от марки и качества стали. Легированная сталь — это любой тип стали, в которую, помимо углерода, были намеренно добавлены один или несколько элементов для получения желаемых физических свойств или характеристик. Обычные элементы, которые добавляют для изготовления легированной стали, — это молибден, марганец, никель, кремний, бор, хром и ванадий.
Нержавеющая сталь более устойчива к ржавчине, чем обычная сталь.Легированная стальчасто подразделяется на две группы: высоколегированные и низколегированные стали. Разница между ними определяется несколько произвольно. Однако большинство согласны с тем, что любая сталь, легированная более чем на восемь процентов веса которой составляют другие элементы, помимо железа и углерода, является высоколегированной сталью. Чуть чаще встречаются низколегированные стали. Физические свойства этих сталей модифицируются другими элементами, чтобы придать им большую твердость, долговечность, коррозионную стойкость или ударную вязкость по сравнению с углеродистой сталью.Для достижения таких свойств эти сплавы часто требуют термической обработки.
Арка ворот в Сент-Луисе изготовлена из нержавеющей стали.Если уровень углерода в низколегированной стали находится в диапазоне от среднего до высокого, сварка может быть затруднена.Если содержание углерода снижается до диапазона от 0,1% до 0,3%, а некоторые легирующие элементы уменьшаются, сталь может достичь большей свариваемости и формуемости при сохранении прочности, которой известна сталь. Такие металлы классифицируются как высокопрочные низколегированные стали.
Пожалуй, самая известная легированная сталь — нержавеющая сталь.Это стальной сплав с содержанием хрома не менее 10%. Нержавеющая сталь более устойчива к пятнам, коррозии и ржавчине, чем обычная сталь. Он был открыт в 1913 году Гарри Брирли из Шеффилда, Англия, но об открытии не было объявлено миру до 1915 года. Нержавеющая сталь обычно используется в столовых приборах, ювелирных изделиях, ремешках для часов, хирургических инструментах, а также в авиационной промышленности. Его знакомый блеск также использовался для многих известных архитектурных проектов, таких как арка ворот в церкви Св.Луис, штат Миссури, и вершина Крайслер-билдинг в Нью-Йорке.
Во всех типах легированной стали легирующие элементы имеют тенденцию образовывать карбиды или соединения, а не просто равномерно смешиваться с железом и углеродом.Никель, алюминий и кремний являются примерами элементов, которые образуют соединения в стали. Вольфрам и ванадий образуют карбиды, которые повышают твердость и стабильность готового продукта.
Легированные стали можно разделить на две группы: высоколегированные и низколегированные..Поковки из легированной стали — Кованая легированная сталь
Популярные разновидности легированной стали:
All Metals & Forge Group — ведущий производитель поковок из легированной стали на заказ, и эти кованые детали используются в основном для промышленного применения. Мы предлагаем поковки высокого качества, изготовленные с соблюдением жестких допусков, полностью проверенные и испытанные. Наши кованые детали доступны в широком диапазоне форм. 
Возможности ковки из легированной стали
Легированные стали широко используются в качестве поковок.Они представляют собой ряд технических сплавов, которые можно подвергать термообработке с получением очень широкого диапазона механических свойств. 
Химический состав кованой легированной стали
На сегодняшний день наибольший тоннаж легированных сталей приходится на марки, содержащие от 0,20 до 0,55% углерода. Эти стали в основном используются в автомобильном и другом оборудовании и почти всегда подвергаются закалке и отпуску для обеспечения высокой прочности и ударной вязкости. Марганец, никель, хром, молибден, ванадий, алюминий и бор обычно присутствуют в этих сталях для улучшения свойств, получаемых после закалки и отпуска.Некоторые легированные стали содержат примерно до 9% хрома, что делает их пригодными для использования при повышенных температурах, но при недостаточно высоких температурах, для которых требуются нержавеющие стали или сплавы с высоким содержанием никеля. Легирующие элементы, добавленные к этим сталям, улучшают прокаливаемость, то свойство стали, которое определяет ее способность закаливаться на глубину, обеспечивая прочность и ударную вязкость по всему сечению кованой детали после термообработки. Мы предлагаем более 60 марок легированной стали и рекомендуем вам ознакомиться с нашим полным списком сплавов.
Легированная сталь специальных марок
.Легированная сталь 5150 | Группа «Все металлы и кузница»
| Химический анализ | |
|---|---|
| К% | Углерод 0,48 — 0,53 |
| млн% | Марганец 0,70 — 0,90 макс. |
| П% | Фосфор 0,040 макс |
| S% | Сера 0,040 макс |
| Si% | Кремний 0.20 — 0,35 |
| Cr% | Хром 0,70 — 0,90 |
Общие характеристики легированной стали 5150
Сплав 5150 — это среднеуглеродистая хромистая сталь с хорошей прочностью, ударной вязкостью и прокаливаемостью
Приложения
Этот сплав используется в производстве деталей под давлением, которые подвергаются нормальным напряжениям, для автомобильной и общей техники.
Ковка
Этот сплав будет выкован при температуре от 2150 до 1600ºF (от 1175 до 870ºC.) Сплав следует медленно охладить после ковки или перенести в печь до температуры «чистовой обработки».
Термическая обработка
Отжиг: Микроструктура этого сплава, обеспечивающая оптимальную обрабатываемость, представляет собой, конечно, от пластинчатого перлита до крупного сфероидита. Этого можно добиться аустенизацией при 1380ºF (750ºC) с последующим изо-отжигом при 1250ºF (680ºC).
Нормализация: Номинальная температура нормализации для этого сплава составляет 1600ºF (870ºC.) За этой обработкой следует охлаждение на воздухе
Закалка: Аустенизация при 1475-1550ºF (800-845) и закалка в масле для небольших сложных участков и закалка в воде для больших простых участков.
Закалка: при температуре от 540 до 680 ° C (1000-1250 ° F) в соответствии с требуемыми свойствами.
Обрабатываемость: Этот сплав легко подвергается механической обработке от крупного перлита до крупнозернистой микроструктуры сфероидита.
Свариваемость: Сплав можно сваривать, но он должен быть предварительно нагрет, и, если возможно, предварительный нагрев должен поддерживаться во время сварки.Сварку следует проводить в отожженном состоянии, а не на закаленном и отпущенном материале.
Чтобы отправить запрос цен, нажмите здесь или позвоните по телефону 1.973.276.5000, 1.800.600.9290 или факсу 1.973.276.5050.
.