Классификация и маркировка легированных сталей
Цель работы:
ознакомиться с классификацией и
маркировкой легированных сталей.
Общие указания
Легированными
сталяминазывают стали, содержащие
в своем составе, кроме железа и углерода,
специально введенные элементы, которые
способны изменить ее строение, а
следовательно, и свойства.
В соответствии, с
общепринятой классификацией, все
химические элементы, содержащиеся в
стали, можно разделить на четыре группы:
1. Постоянные
или обыкновенные примеси.
К этой группе относятся марганец,
кремний, алюминий, титан, которые попадают
в сталь в процессе раскисления и находятся
в стали в незначительном количестве. К
постоянным примесям следует отнести
серу и фосфор.
2. Скрытые
примеси. Это
кислород, водород и азот, присутствующие
в любой стали в очень малых количествах.
3. Случайные
примеси. К
этой группе относятся примеси, попадающие
в сталь из шихтовых материалов или
вследствие каких-либо случайных причин
(например, при переплавке металлического
лома – луженого, оцинкованного).
4. Легирующие
элементы.
Это элементы, специально вводимые в
сталь в определенных количествах с
целью изменения ее строения и свойств.
Для легирования
стали наиболее часто применяют хром,
никель, марганец, кремний, вольфрам,
ванадий, молибден, титан, медь и др.
Классификация легированных сталей
Классификация
по назначению.
В зависимости от назначения стали можно
объединить в следующие группы.
I.
Конструкционная сталь, идущая на
изготовление деталей машин, конструкций
и сооружений.
II.
Инструментальная сталь, идущая на
изготовление режущего, измерительного,
штампового и прочего инструмента.
III.
Стали и сплавы с особыми физико-химическими
свойствами. К ним относятся стали,
обладающие каким-нибудь резко выраженным
свойством: нержавеющие, жаропрочные,
теплоустойчивые, износоустойчивые, с
особенностями теплового расширения, с
особыми магнитными и электрическими
свойствами и т. д.
Классификация
по химическому составу.
В зависимости от состава легированные
стали классифицируются как никелевые,
хромистые, хромоникелевые,
хромоникельмолибденовые и тому подобные.
Классификационный признак – наличие
в стали тех или иных легирующих элементов.
Химический состав
легированной стали является основой
для установления ее марки по ГОСТу.
Легированные стали
маркируют цифрами и буквами. Легирующие
элементы обозначаются буквами:
Каждая марка стали
составляется из сочетания букв и цифр.
В конструкционных сталях первые две
цифры указывают среднее содержание
углерода в сотых долях процента. В
инструментальных сталях первая цифра
указывает на среднее содержание углерода
в десятых долях процента, если его
содержание
1 %. Если содержание углерода в
инструментальных сталях больше 1 %, то
цифра чаще отсутствует. Буквы обозначают
легирующие элементы, а следующие за
ними цифры – среднее содержание (в целых
процентах) соответствующего легирующего
элемента; отсутствие цифры указывает,
что оно составляет
1
1,5 % и менее. Исключение составляют
дорогие и остродефицитные карбидообразующие
элементы: Мо, W,
V,
Ti.
Эти элементы добавляют в небольшом
количестве (например, до 0,3 % V
и 0,1 % Ti),
поэтому в расшифровке марки нужно
указывать, что содержание этих элементов
до 1 %.
Классификация
по содержанию углерода:
а) малоуглеродистые
(0,025
0,25 % С);
б) среднеуглеродистые
(0,25
0,6 % С);
в) высокоуглеродистые
(
0,6 % С).
Классификация
по содержанию легирующих элементов:
1. Низколегированная
сталь – легирующих элементов до 2,5%.
2. Легированная
сталь – легирующих элементов 2,5 ÷ 10%.
Классификация
по качеству.
Качество сталей
определяется содержанием в них вредных
примесей: серы и фосфора. По качеству
легированные стали подразделяются на
три группы.
Основная масса
легированных сталей выплавляется
качественными
(
0,035 % Р и
0,035 % S).
Высококачественные
стали содержат меньше вредных примесей
(
0,025 % Р и
0,025 % S)
и обозначаются буквой А,
помещенной в конце марки.
Особовысококачественные
стали содержат минимальное количество
вредных примесей (до 0,015 % S,
до 0,025 % Р). Обозначаются такие стали
буквой Ш,
располагаемой
через дефис в конце марки.
Классификация
по структуре.
Наиболее часто рассматривают классификацию
сталей по структуре, получаемой после
охлаждения на воздухе с 900 0С.
В соответствии с этой классификацией
легированные стали делят на пять классов:
ферритный, перлитный, мартенситный,
аустенитный и карбидный (ледебуритный).
1.
По структуре после охлаждения на воздухе
выделяются три основных класса сталей:
2.
По степени легирования (по содержанию
легирующих элементов):
- среднелегированные
– до 10 %; - высоколегированные
– более 10%.
3.
По числу легирующих элементов:
никелевые,
хпомистые, хромоникелевые,
хромоникельмолибденовые и так далее
(признак– наличие тех или иных легирующих
элементов).
Маркировка легированных
сталей осуществляется следующим образом.
Первые одна, две, три цифры в начале
марки обозначает содержание углерода
(18Х2Н2 МФА, 110Г13ЧТЛА, 9ХВГСА). В конструкционных
сталях углерод находится в сотых долях
процента, в инструментальных – десятых
долях про- центов. Буквы правее цифр
углерода обозначают легирующие элементы:
А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г –
марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт,
Н – никель, М – молибден, П – фосфор, Р-
бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ва- надий,
Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные
металлы, Ю – алюминий. Цифра стоящая
после буквы указывает содержание
элемента в процентах. Если цифры не
стоит, то это говорит о том, что содержание
соответствующего легирующего элемента
составляет приблизительно 0,9 – 1,5 %. Если
цифры не стоит после Mo, V, N, P3M, Ti, Ta, Nb, Zn,
то это означает, что этого элемента
содержится 0,2 – 0,5%; после перечисленных
элементов в других случаях ставится
цифра, в том числе «1». Высококачественные
стали в конце марки обозначаются буквой
«А» (т.е. содержание S, P, H, N, O –
регламентировано). Особовысококачественные
стали в конце обозначаются буквой «Ш»,
что говорит о выплавке стали электрошлаковым
переплавом. Буква «А» в середине марки
стали свидетельствует о легированности
стали азотом. Если буква «А» стоит в
начале марки, то это обозначает, что
сталь «автоматная», с повышенным S и P,
для лучшей обрабатываемости на
автоматических станках.
Конструкционные легированные стали. Применение. Особенности термообработки легированных сталей.
Легированные
конструкционные стали применяются для
наиболее ответственных и тяжелонагруженных
деталей машин. Практически всегда эти
детали подвергаются окончательной
термической обработке — закалке
с последующим высоким отпуском в районе
550—680 °C (улучшение), что обеспечивает
наиболее высокую конструктивную
прочность. Содержание углерода (С) в
легированных конструкционных сталях —
в пределах 0.25-0.50 %Легирование
существенно влияет на режимы
термообработки.Нагрев
легированных сталей необходимо
осуществлять крайне медленно, поскольку
пониженная теплопроводность этих сталей
может вызывать образование трещин и
коробление. Время выдержки увеличивают
для выравнивания температуры по всему
объему изделия.Охлаждение
легированных сталей осуществляется
также медленно. Ni, Cr, Mn, Mo и др. способствуют
сокращению критической скорости закалки,
а Co, Si, и Al — ее увеличению. Охлаждение
производят в среде масел, если критическая
скорость закалки снижена.
Хромоникелемолибденовые стали являются
воздушно-закаливаемыми.Легирующие
элементы, кроме Co, увеличивают устойчивость
и улучшают прокаливаемость.
Наиболее активным элементом, влияющим
на прокаливаемость, является Cr, затем
Si, Mn и Ni. Mo эффективнее других элементов
улучшает прокаливаемость. Введение
0,005% B дает наибольшую прокаливаемость,
но дальнейшее увеличение его содержания
ухудшает.Отпуск
требует более продолжительной выдержки
при более высоких температурах для
эффективного завершения диффузии,
поскольку легирование замедляет процессы
превращения в стали.Химико-термическая
обработка
обеспечивает высокие механические
свойства поверхности легированных
сталей. Так, Ti ускоряет цементацию и
позволяет при этом формировать
температурные режимы; Cr, Mo и Al содействуют
эффективному азотированию; Cr повышает
также эффективность борирования
Легированные стали. Основные легирующие
элементы в сталях, их влияние на структуру
и свойства. Промышленные стали. Их
назначение, требуемые свойства,
термическая обработка.
Появление и широкое распространение
легированных сталей обусловлено
непрерывным ростом требований,
предъявляемых к материалам.
Легированными называют стали, содержащие
в своем составе кроме обычных примесей
специально вводимые элементы, в
количестве, обеспечивающем требуемые
физические и механические свойства.
Эти элементы называются легирующими.
Для легирования стали применяют хром
(Cr), никель (Ni),
марганец (Mn), кремний (Si),
вольфрам (W), молибден
(Mo), ванадий (V),
кобальт (Co), титан (Ti),
алюминий (Al), медь (Cu)
и другие элементы. Марганец считается
легирующим компонентом лишь при
содержании его в стали более 1 %, а
кремний – при содержании более 0,8 %.
Легирующие элементы либо распределяются
между фазами, существующими в обычной
углеродистой стали (феррит и цементит)
и, таким образом, изменяют их состав и
свойства, либо образуют новые фазы,
характерные только для легированных
сталей
( интерметаллидные соединения, специальные
карбиды и т. д.).
Легирующие элементы изменяют критические
точки стали и оказывают существенное
влияние на кинетику фазовых превращений,
протекающих в стали при термической
обработке.
По характеру влияния на критические
температуры полиморфного превращения
железа легирующие элементы разделяются
на две группы. К первой группе относятся
Ni, Mn, N,
Cu и другие элементы,
расширяющие область существования γ
— твердого раствора (рис.1а). Эти элементы
с Feα и Feγ
образуют твердые растворы замещения
(легированный феррит и легированный
аустенит), повышают точку А4 и
понижают точку А3. При
содержании некоторых элементов этой
группы выше n (рис.1а)
критическая точка превращения γ-α
находится ниже комнатной температуры.
Такие сплавы даже при медленном охлаждении
приобретают структуру γ — твердого
раствора (легированного аустенита).
Содержание легирующего элемента, %
а)Ni, Mn, Cu,
Co, N, C
и др. б) Cr,
Si, W, Mo,
V, Al и др.
Рис.1.
Влияние легирующих элементов на
критические точки железа (схема).
Ко второй группе относятся Cr,
Si, W, Mo,
V и другие элементы,
ограничивающие область существования
γ -твердого раствора (рис.1б). Эти элементы
понижают точку А4 и повышают точку
А3. При содержании элемента этой
группы в количествах, превышающих m
(рис.1б), сплавы при всех температурах
вплоть до температуры плавления имеют
строение α -твердого раствора (легированного
феррита).
Легирующие элементы оказывают существенное
влияние на положение критических точек
S и E диаграммы
Fe-Fe3C.
Большинство элементов(Ni,
Si, Co, Cr,
W, Mn) сдвигает
их влево, т.е. в сторону уменьшения
содержания углерода. Сильные
карбидообразующие элементы (V,
Ti, Nb),
наоборот, повышают содержание углерода
в эвтектоиде, т.е. сдвигают точку S
вправо.
Все легирующие элементы, кроме алюминия
и кобальта, увеличивают устойчивость
переохлажденного аустенита (сдвигают
С-образные кривые вправо) и, следовательно,
уменьшают критическую скорость закалки.
Поэтому закалка изделий из легированных
сталей производится при относительно
невысоких скоростях охлаждения (в масле
или даже на воздухе).
Легирующие элементы за исключением
алюминия, кобальта и кремния снижают
температуру начала мартенситного
превращения и тем самым способствуют
увеличению количества остаточного
аустенита в закаленной стали.
По отношению к углероду легирующие
элементы также разделяются на две
группы:
Карбидообразующие элементы обладают
большим, чем железо, сродством к углероду.
По возрастанию сродства к углероду, а
следовательно устойчивости карбидных
фаз, карбидообразующие элементы
располагаются в следующий ряд:
Fe-Mn-Cr-Mo-W-V-Nb-Zr-Ti.
Чем устойчивее карбид, тем труднее он
растворяется в аустените и выделяется
при отпуске.
При введении в сталь в сравнительно
небольшом количестве легирующий
карбидообразующий элемент сначала
растворяется в цементите, замещая часть
атомов железа; при этом образуется
легированный цементит, например (FeMn)3C.
С увеличением содержания легирующего
элемента сверх предела растворимости
образуются специальные карбиды типа
Сr7С3, Mn3C
и др.
По строению кристаллической решетки
различают карбиды двух типов. К карбидам
первой группы относятся Fe3C,
Mn3C,
Сr7С3, Cr23C6.
Такие карбиды недостаточно прочны и
при нагреве в процессе термической
обработки стали распадаются с образованием
твердого раствора легирующих элементов
в аустените.
Карбиды второй группы Mo2C,
WC, TiC имеют
простые кристаллические решетки. Они
характеризуются большей прочностью и
распадаются при более высоких температурах
нагрева. Все карбиды обладают высокой
твердостью, но твердость карбидов второй
группы несколько выше твердости карбидов
первой группы.
С повышением дисперсности карбидов
растет твердость и прочность стали.
Маркировка легированных сталей.
В России принята буквенно-цифровая
система маркировки легированных сталей.
Обозначения состоят из цифр и букв,
указывающих на примерный состав стали.
Каждому легирующему элементу присвоена
буква русского алфавита: А-азот, Б-
ниобий, В-вольфрам, Г-марганец, Д-медь,
Е-селен, К-кобальт, М-молибден, Н-никель,
П- фосфор, Р- бор, С-кремний, Т-титан,
Ф-ванадий, Х-хром, Ц- цирконий, Ч-иттрий
и редкоземельные металлы, Ю- алюминий.
В конструкционных сталях первые две
цифры указывают среднее содержание
углерода в сотых долях процента (например,
в стали 30ХГСА- примерно 0,3%С).В
инструментальных сталях цифры
соответствуют десятым долям процента(
сталь 5ХНМ- 0,5%С ). Если сталь имеет более
1% углерода, то
начальную цифру, характеризующую
содержание углерода, обычно опускают
(стали ХВГ, В1).
Цифры, стоящие после букв, обозначающих
легирующие элементы, указывают
приблизительное содержание легирующего
элемента в целых процентах ( например,
в стали 34ХН3М содержание никеля-3%). При
содержании легирующего элемента менее
1% цифра после буквы не ставится.
Буква в конце марки означает: А — данная
сталь относится к высококачественной,
что в основном определяется количеством
вредных примесей серы и фосфора; Л —
сталь относится к литейным; Ш и ВД- особо
высококачественная сталь, полученная
электрошлаковым и вакуумно-дуговым
переплавом.
Для сталей специального назначения
применяют дополнительную индексацию.
Буквы вначале марки стали обозначают:
А — автоматная, Ш- шарикоподшипниковая,
Р- быстрорежущая, Е- магнитотвердая, Э-
электротехническая.
Классификация легированных сталей.
Легированные стали делятся:
1) по содержанию углерода:
низкоуглеродистые (до 0,3%С); среднеуглеродистые
(0,3-0,6 % С); высокоуглеродистые (более 0,6
% С).
2) по суммарному количеству легирующих
элементов: низколегированные (до 2%),
среднелегированные (2,5-10%), высоколегированные
(более 10%);
3) по химическому составу: хромистые,
хромоникелевые, марганцовистые и т.д.;
4) классификация легированных сталей
по структуре:
По структуре в равновесном состоянии,
т.е. после медленного охлаждения
(отжига), стали разделяются на
следующие группы:
К сталям ледебуритного класса принадлежат
бысрорежущие стали (Р6М5, Р18)
Для легированных сталей перлитного
класса кривая охлаждения на воздухе
пересекает область перлитного превращения
переохлажденного аустенита (рис.2а), и
после нормализации образуется структура
феррито-карбидной смеси (перлита,
сорбита, троостита). По структуре в
равновесном состоянии (после отжига)
перлитные стали разделяются на
доэвтектоидные, эвтектоидные и
заэвтектоидные стали. К этому классу
относятся все конструкционные и некоторые
инструментальные легированные стали
с суммарным содержанием легирующих
элементов 5-8%.
Рис.2.
Диаграмма изотермического распада
аустенита различных классов стали:
а – перлитного; б – мартенситного; в –
аустенитного
К мартенситному классу принадлежат
стали, которые после охлаждения на
воздухе (нормализации) приобретают
структуру мартенсита с небольшим
количеством остаточного аустенита.
Суммарное содержание легирующих
элементов в этих сталях составляет
10-15%. Повышенное содержание легирующих
элементов обусловливает значительное
смещение С-образных кривых вправо, и
аустенит подобных сталей в условиях
нормализации переохлаждается без
распада до температуры мартенситного
превращения (рис.2б). К мартенситному
классу относятся хромистые нержавеющие
стали (20Х13) и жаропрочные (15Х11МФ и др.),
применяющиеся для лопаточного аппарата
паровых и газовых турбин.
Аустенитный класс составляют стали
с высоким содержанием никеля или
марганца, т.е. элементов, расширяющих
область существования γ -твердого
раствора (легированного аустенита). При
комнатной температуре эти стали имеют
структуру аустенита. Общее содержание
легирующих элементов в аустенитных
сталях составляет 10-40% и более. Столь
высокое содержание легирующих элементов
приводит не только к резкому смещению
С-образных кривых вправо, но и к снижению
температуры начала мартенситного
превращения в область отрицательных
температур (рис.2.в).
К аустенитному классу принадлежат
нержавеющие, кислотостойкие, жаропрочные
и др. стали с особыми свойствами (стали
12Х18Н9Т, Х18Н10Т и др).
К промежуточным классам относятся:
мартенсито-ферритный, аустенито-мартенситный,
аустенитно-ферритный.
В данной статье мы расскажем про один из наиболее распространенных методов, а также дадим ответ про конструкционную легированную сталь – что это такое, разберем основные характеристики и степень легирования по назначению.
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 изготовлении 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:
Процесс начал использоваться относительно недавно. Впервые эксперименты провели 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, которые имеются в любом сплаве данной категории, также существуют необязательные, легирующие ингредиенты. Сперва перечислим те, которые образуют классический материал:
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:
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:
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
Основная классификация разделяет все марки на три подвида по количеству полезных примесей. Представим процентное соотношение в таблице:
Помимо этого, все распространенные легированные стали различаются по маркам. Об этом более подробно расскажем в разделе про маркировку.
Вне зависимости от того, какое процентное содержание веществ в сплаве, он также может быть разделен на три подвида:
Последнюю категорию ряд исследователей даже классифицирует отдельно, утверждая, что ее можно поделить на:
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 содержат:
Мы перечислили основные добавки, которые применяются при легировании. Также сделаем отдельную таблицу для примесей, которые невозможно полностью убрать из состава.
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:
Также аббревиатуры могут стоять справа. Например:
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.
Область применения легированной стали
Сфер использования настолько много, что их сложно перечислить. Скажем только о некоторых производствах:
Это и многое другое можно изготавливать из данного вещества. Оно позволяет добиться превосходных прочностных качеств.
В зависимости от легирующих компонентов они могут быть различными, но в целом улучшаются следующие характеристики легированной стали:
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
В статье мы рассказали все про легированную сталь: что это значит, особенности получения, свойства, классификация, обозначение маркировки и состав. Надеемся, что информация была для вас познавательной.
После того, как ознакомитесь со статьей, можете прочитать про наши товары – мы занимаемся продажей ленточнопильных станков. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.
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.
Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.
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:
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:
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.
https://youtube.com/watch?v=7n5D1kBdNXI
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.
»
» Легированная сталь: свойства, характеристики, виды и применение
Обычная углеродистая сталь – это соединение железа углерода и ряда примесей. Леги́рованная сталь — сплав, содержащий кроме железа и углерода другие специально вводимые в состав элементы. Например, молибден или хром. Целью введения добавок может быть увеличение механических свойств, химическая или тепловая стойкость, улучшение магнитных качеств, устойчивость. То есть получение необходимых физических и химических свойств металла.
В данной статье мы расскажем про один из наиболее распространенных методов, а также дадим ответ про легированную сталь – что это такое, разберем основные характеристики и степень легирования по назначению, маркировку.
Легированная сталь отличается составом, ее основные компоненты – железо (не менее 45%) и главная составляющая, углерод. Но в отличие от классического металла, 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 и качества материала. Физические свойства, такие как прочность, пластичность, хрупкость, могут быть увеличены или уменьшены в несколько раз, согласно количеству примесей. Изменение кристаллической решетки материалов активно применяют в металлургии, а также при производстве деталей и корпусов для автомобильного, машинного, станочного и прочего производства, а также для создания строительных конструкций и инструментов.
Исторический путь
Начало развития легирования было заложено обоснованием тигельного способа плавления стали в Европе в XVIII веке. В более примитивном варианте тигли использовались еще в древние времена, в том числе для выплавки булатной и дамасской стали. В начале 18 века эта технология получила совершенствование в промышленных масштабах и позволяла корректировать состав и качество исходного материала. Приобретает новые характеристики.
Проводились опыты с точки зрения качественного и количественного влияния на стальной сплав вольфрама, марганца, титана, молибдена, кобальта, хрома, платины, никеля, алюминия и прочих.
Первое промышленное производство стали, легированной марганцем, налажено в начале XIX века. Оно же получило развитие с 1856 года в рамках бессемеровского процесса выплавки.
Особенности легирования
Современные возможности позволяют выплавлять легированные металлы любого состава. Основные принципы рассматриваемой технологии:
Легирование стали
Легированными называют стали, в которые специально вводят те или иные химические элементы. Эти элементы вводят с целью воздействия на структуру и получения требуемых свойств.
Процесс легирования стали
Несколько правил процесса легирования:
Свойства и назначение
Наиболее часто используемыми легирующими элементами являются никель, марганец, хром, кремний, свинец, селен и бор. Менее часто используются алюминий, медь, ниобий, цирконий, молибден и вольфрам. Назначение зависит от свойств элемента.
Например, железо само по себе не особо прочное, но его прочность значительно возрастает, когда оно легируется углеродом, а затем быстро охлаждается для производства стали. Медь увеличивает антикоррозийные свойства стали. Некоторые характеристики легированной стали — мягкая, полумягкая, полутвердая, твердая — в значительной степени обусловлены содержанием углерода, которое может составлять от 0,10 до 1,15%.
Риски
Черные легированные сплавы — это железо и его сплавы. Значительное содержание углерода делает чугун очень хрупким. Несмотря на свою хрупкость и более низкие механические свойства, чем у стали, низкая себестоимость материала, простота литья и специфические характеристики делают их одним из самых ценных в мире продуктов с самым большим тоннажем производства.
Цветные сплавы
Цветные сплавы — это сплавы, которые не содержат железа или содержат относительно небольшое количество железа. Их характеристики — значительная коррозионная стойкость, высокая электро- и теплопроводность, низкая плотность и простота производства.
Марки стали — это классификация сталей по их химическому составу и физическим свойствам. Марка указывает на предназначение, основу, наличие добавок. При обозначении легированной конструкционной стали процентная величина массовой доли углерода маркируется первыми двумя цифрами, без использования обозначения буквой. Далее в порядке уменьшения в маркировке указываются легирующие компоненты и их доля в сплаве в среднем эквиваленте. Марка конструкционной стали может включать буквенные обозначения. Маркировка обозначается буквой, которая показывает назначение конструкционной стали. Конструкцио́нная сталь применяется для изготовления деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными свойствами. Литеры обозначают следующие марки:
Элементы, добавленные в легированную конструкционную сталь, в маркировке обозначают буквами русского алфавита, где X – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, Т – титан, Ю – алюминий, Д–медь, Г – марганец, С – кремний, К – кобальт, Ц – цирконий, Р – бор, Б – ниобий. Буква А в середине марки говорит о содержание азота, а в конце свидетельствует о том, что сталь высококачественная.
За буквой в маркировке стоит цифра, указывающая количество добавления данного элемента в процентах. Если за буквой в маркировке цифры нет, то это означает, что содержание легирующего элемента составляет менее 1,0%. Если в конце марки указана буква «А» — это обозначение высококачественной стали. Примеры:
Легированные сплавы с маркировками выпускаются по нескольким Государственным стандартам:
Европейские стандарты
EN 10027 определяет порядок обозначения и маркировки 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.
Североамериканские стандарты ASTM/ASME и AISI
В США действует наиболее обширная система маркировки видов сталей. Например, маркировка ASTM предполагает обозначение основных химических элементов, предел прочности и форму проката материала. В системе AISI используют 4 цифры, где первые две указывают номер группы, две последующие – процентное количество углерода. Буквенные символы демонстрируют наличие соответствующих присадок.
No comment