Легована сталь – класифікація, маркування, властивості, застосування

Легована сталь — це сталь, що містить спеціальні легуючі добавки, які дозволяють в значній мірі змінювати ряд її механічних і фізичних властивостей. У даній статті ми розберемося, що з себе представляє класифікація легованих сталей, а також розглянемо їх маркування.

Круглий прокат з легованої сталі

Класифікація легованих сталей

За змістом в складі сталі вуглецю йде поділ на:

  1. низьковуглецеві сталі (до 0,25% вуглецю);
  2. середньовуглецеві сталі (до 0,25% до 0,65% вуглецю);
  3. високовуглецеві сталі (більше 0,65% вуглецю).

В залежності від загальної кількості у їх складі легуючих елементів, які містить легована сталь, вона може належати до однієї з трьох категорій:

  1. низьколегована (не більше 2,5%);
  2. середнєлегована (не більше 10%);
  3. високолегована (від 10% до 50%).

Властивості, якими володіють леговані сталі, визначає і їх внутрішня структура. Тому ознакою класифікація легованих сталей передбачає поділ на наступні класи:

  1. доевтектоідні — у складі присутня надмірна ферит;
  2. евтектоїдних — сталь має перлітову структуру;
  3. заевтектоідні — в їх структурі присутня вторинні карбіди;
  4. ледебуритные — у структурі присутня первинні карбіди.

По своєму практичному застосуванню леговані конструкційні сталі можуть бути: конструкційні (поділяються на машинобудівні або будівельні), інструментальні, а також сталі з особливими властивостями.

Призначення конструкційних легованих сталей:

  • Машинобудівні — служать для виробництва деталей всіляких механізмів, корпусних конструкції і тому подібного. Відрізняються тим, що в переважній більшості випадків проходять термічну обробку.
  • Будівельні найчастіше використовуються при виготовленні зварних металоконструкцій і термічній обробці піддаються в рідкісних випадках.

Класифікація машинобудівних легованих сталей виглядає наступним чином.

  • Жароміцні стали активно використовуються для виробництва деталей, призначених для роботи в сфері енергетики (наприклад, комплектуючі парових турбін), а також з них роблять особливо відповідальний кріплення. В якості легуючих добавок у них використовують хром, молібден, ванадій. Жароміцні відносяться до среднеуглеродистым, среднелегированным, перлітним сталі.
  • Покращувані (з категорій середньовуглецевих, низько — і середньолегованих) сталі, при виробництві яких використовують загартування, застосовуються для виготовлення сильно навантажених деталей, що випробовують навантаження змінного характеру. Відрізняються чутливістю до концентрації напруги в робочій деталі.
  • Цементуемые (з категорій низьковуглецевих, низько — і середньолегованих) стали, як можна зрозуміти з назви, піддаються цементації і наступної після неї загартуванню. Їх застосовують для виготовлення всіляких шестерень, валів та інших схожих за призначенням деталей.

Залежність товщини цементованного шару від температури й часу обробки

Класифікація будівельних легованих сталей передбачає їх поділ на такі види:

  • Масова — низьколеговані сталі у вигляді труб, фасонного і листового прокату.
  • Мостобудівна — для автомобільних і залізничних мостів.
  • Суднобудівна хладостойкая, нормальна і підвищеної міцності — добре протистоїть крихкому руйнуванню.
  • Суднобудівна хладостойкая високої міцності — для зварних конструкцій, яким належить працювати в умовах низьких температур.
  • Для гарячої води і пари — робоча температура допускається до 600 градусів.
  • Низкоопущенные високої міцності — застосовуються в авіації, чутливі до концентрації напружень.
  • Підвищеної міцності з застосуванням карбонитритного зміцнення, створює дрібнозернисту структуру сталі.
  • Високої міцності з застосуванням карбонитритного зміцнення.
  • Зміцнені прокаткою при температурі 700-850 градусів.

Застосування інструментальних легованих сталей

Інструментальна легована сталь широко використовується при виробництві різноманітного інструмента. Але крім явної переваги над вуглецевою сталлю в плані твердості і міцності, у легованої сталі є і слабка сторона — більш висока крихкість. Тому для інструменту, який активно піддається ударних навантажень, такі стали не завжди підходять. Тим не менше при виробництві величезного переліку ріжучого, ударно-штампового, вимірювального і іншого інструмента саме інструментальні леговані сталі залишаються незамінними.

Окремо можна відзначити быстрорежущую сталь, відмітними особливостями якої є дуже висока твердість і червоностійкість до температури 600 градусів. Така сталь здатна витримувати нагрівання при високій швидкості різання, що дозволяє збільшити швидкість роботи металообробного устаткування і продовжити термін його служби.

До окремої категорії відносяться леговані конструкційні сталі, наділені особливими властивостями: нержавіючі, з поліпшеними електричними і магнітними характеристиками. Від того, які елементи, а також в яких кількостях переважно містяться в них, вони можуть бути хромистыми, нікелевими, хромоникельмолибденовыми. Також вони поділяються на трьох-, чотирьох — і більше компонентні за кількістю містяться в них легуючих добавок.

Легуючі елементи і їх вплив на властивості сталей

Маркування легованих сталей вказує на те, які добавки в ній містяться, а також на їх кількісне значення. Але також важливо знати і те, який саме вплив на властивості металу чинить кожен з цих елементів окремо.

Хром

Добавка хрому збільшує корозійну стійкість, підвищує міцність і твердість, є основним компонентом при створенні нержавіючої сталі.

Нікель

Додавання нікелю підвищує пластичність, в’язкість сталі і корозійну стійкість.

Титан

Титан зменшує зернистість внутрішньої структури, підвищуючи міцність і щільність, покращує оброблюваність і корозійну стійкість.

Ванадій

Присутність ванадію зменшує зернистість внутрішньої структури, що підвищує плинність і поріг міцності на розрив.

Молібден

Добавка молібдену дає можливість поліпшити прожарювана, підвищити корозійну стійкість і знизити крихкість.

Вольфрам

Вольфрам підвищує твердість, не дає зернам збільшуватися при нагріванні і знижує крихкість при відпустці.

Кремній

При вмісті до 1-15% кремній підвищує міцність, зберігаючи в’язкість. При збільшенні відсотка вмісту кремнію підвищується магнитопроницаемость і електроопір. Також даний елемент збільшує пружність, стійкість до корозії і стійкість до окислення, але також підвищує крихкість.

Кобальт

Введення кобальту збільшує міцність і жароміцність.

Алюміній

Додавання алюмінію сприяє підвищенню окаліностойкості.

Таблиця призначення деяких видів сталі

Окремо варто згадати домішки і їх вплив на властивості сталей. Будь-яка сталь завжди містить технологічні домішки, так як повністю видалити їх з складу стали надзвичайно важко. До такого роду домішок відносяться вуглець, сірку, марганець, кремній, фосфор, азот та кисень.
Вуглець

Надає на властивості стали дуже значний вплив. Якщо його міститься до 1,2%, вуглець сприяє підвищенню твердості, міцності, межі текучості металу. Перевищення вказаного значення сприяє тому, що починає значно погіршуватися не тільки міцність, але і пластичність.

Марганець

Якщо кількість марганцю не перевищує 0,8%, то він вважається технологічної домішкою. Він покликаний підвищити ступінь розкислення, а також протистояти негативному впливу сірки на сталь.

Сірка

При перевищенні вмісту сірки вище 0,65% механічні властивості сталі істотно знижуються, мова йде про зменшення рівня пластичності, корозійної стійкості, ударної в’язкості. Також високий вміст сірки негативно впливає на зварюваність сталі.

Фосфор

Навіть незначне перевищення вмісту фосфору вище необхідного рівня загрожує підвищенням крихкості і плинності, а також зниженням в’язкості і пластичності сталі.

Азот і кисень

При перевищенні певних кількісних значень в складі стали вкраплення даних газів підвищують крихкість, а також сприяють зниженню її витривалості і в’язкості.

Водень

Занадто великий вміст водню в сталі веде до збільшення її крихкості.

Маркування легованих сталей

До категорії легованих відноситься велика різноманітність сталей, що і викликало необхідність у систематизації їх буквено-цифрового позначення. Вимоги до їх маркування обумовлює ГОСТ 4543-71, згідно з яким сплави, наділені особливими властивостями, позначаються маркуванням, де на першій позиції стоїть буква. З цієї букви якраз і можна визначити, що сталь за своїми властивостями відноситься до певної групи.

Приклад розшифрування маркування легованої сталі

Так, якщо маркування легованих сталей починається з літер «Ж», «Х» або «Е» — перед нами сплав нержавіючої, хромистої або магнітної групи. Сталь, яка відноситься до нержавіючої хромонікелевої групі, позначається буквою «Я» у її маркуванні. Сплави, що відносяться до категорії шарикопідшипникових і швидкорізальних інструментальних, позначаються буквами «Ш» і «Р».

Сталі, що відносяться до легованим, можуть належати до категорії високоякісних, а також особливо високоякісних. У таких випадках у кінці марки ставиться літера «А» або «Ш» відповідно. Сталі, які володіють звичайною якістю, таких позначень у своїй маркуванні не мають. Спеціальне позначення також мають сплави, які отримані прокатним методом. В такому разі у маркуванні присутня літера «Н» (нагартованний прокат) або «ТЕ» (термічно оброблений прокат).

Точний хімічний склад будь легованої сталі можна подивитися в нормативних документах і довідковій літературі, але отримати таку інформацію дозволяє і вміння розбиратися у її маркуванні. Перша цифра дозволяє зрозуміти, скільки вуглецю (в сотих частках відсотка) містить легована сталь. Після цієї цифри в марці перераховуються літерні позначення легуючих елементів, які містяться додатково.

Позначення легуючих елементів у маркуванні стали

Після кожної такої літери проставляється кількісний вміст елемента. Виражається це утримання в цілих частках. Після букви, що позначає елемент, може не стояти жодної цифри. Означає це те, що його вміст в сталі не перевищує 1,5%. Державний стандарт 4543-71 регламентує позначення легуючих добавок, що входять до складу легованої сталі: А — Азот, Б — Ніобій, В —Вольфрам, Г — Марганець, Д — Мідь, К — Кобальт, М — Молібден, Н — Нікель, П — Фосфор, Р — Бор, З — Кремній, Т — Титан, Ц — Цирконій, Ф — Ванадій, Х — Хром, Ю — Алюміній.

Використання легованих сталей

Сьогодні складно знайти сферу життя і діяльності, в яких не використовувалася легована сталь. З інструментальних і конструкційних сталей проводиться практично будь-який інструмент: різці, фрези, штампи, вимірювальні пристрої, шестерні, пружини, підвіски, розтяжки і багато іншого. Нержавіючі леговані стали активно використовуються і в побуті, з них виготовляють посуд, корпуси та інші елементи багатьох видів побутової техніки.

Леговані сталі з причини їх високої вартості використовуються тільки для виробництва найбільш відповідальних конструкцій і деталей, де вироби з інших металів просто не зможуть виконати покладені на них завдання.

Ссылка на основную публикацию