Высоколегированная сталь что это такое по простому

Классы высоколегированных сталей, характеристики, применение

Высоколегированные стали, помимо основных компонентов: железа и углерода, также содержат ряд других добавок, общее количество которых превышает 10%. Легирующие добавки, вводимые в состав таких сталей, призваны значительно улучшить физико-механические свойства основного сплава.

Высоколегированная сталь обладает прекрасными антикоррозионными свойствами.

Виды сталей с легирующими добавками

Согласно положениям, соответствующим ГОСТ (5632-72), высоколегированные стали подразделяются на две большие категории: сплавы на основе никеля и сплавы железо-никель- сплавы на основе. Сплавы первой категории имеют основу, содержащую не менее 50 % никеля. Помимо никеля в структуре таких сплавов, фактически представляющих собой твердый раствор, содержится хром и другие элементы. Основу структуры железоникелевых сталей составляют железо и никель, которых в сплаве содержится в сумме более 65 %, в него также входят твердые растворы хрома и ряд других улучшающих добавок. Количество никеля и массовая доля железа в сплавах второй категории находятся в примерном соотношении 1:1,5.

Высоколегированные сплавы также классифицируют по основным свойствам, которыми они обладают. Так, различают:

• стали грязестойкие, называемые также жаропрочными; характерной особенностью таких сталей, изделия из которых эксплуатируются без нагрузки или с небольшой нагрузкой, является их повышенная стойкость к химическому разрушению их поверхностного слоя при температуре внешней газовой среды выше 550 градусов;
• Коррозионностойкие стали, называемые также нержавеющими, обладают высокой стойкостью к различным видам коррозии: межкристаллитной, солевой, кислотной, щелочной, атмосферной, химической, электрохимической и электрической коррозии. Напряжение. ;
• жаростойкая, которая отличается от жаростойкой тем, что изделия из этих высоколегированных сталей способны работать в течение заданного периода времени при высоких температурах окружающей среды в нагруженном состоянии.

Основные свойства обычных жаропрочных сталей

Стали с высоким содержанием легирующих элементов в своем составе также подразделяют на несколько категорий в зависимости от характера их внутренней структуры. Поэтому в зависимости от свойств основной внутренней структуры они подразделяются на следующие классы:

• мартенситные, основной структурой которых является мартенсит;
• мартенситно-ферритный: в его структуре присутствует мартенсит, а затем феррит (не менее 10 %);
• ферритные стали: их структура состоит из феррита;
• аустенитно-мартенситные: количественное содержание аустенита и мартенсита, составляющих структуру этих высоколегированных сталей, может варьироваться;
• аустенитно-ферритный: его структура состоит из аустенита и феррита, которых содержится более 10 %;
• аустенит: только аустенит образует структуру.

Следует отметить, что классификация высоколегированных сталей по характеру их строения совершенно условна и не используется даже для исключения стальной продукции, если они существуют. отклонения в его структуре.

Высоколегированная сталь отнесена к тому или иному строительному классу на основании основной структуры, сформировавшейся в ней после нагревания изделия до высокой температуры и охлаждения на воздухе.

Таблица соответствия российским и зарубежным стандартам: ГОСТ (Россия), EN (Европа), AISI (США) (нажмите для увеличения)

Свойства некоторых видов высоколегированная сталь

Благодаря своим уникальным свойствам, которые можно создать путем изменения химического состава сплава, стали с высоким содержанием легирующих добавок нашли широкое применение практически во всех отраслях современной промышленности. Среди широкого спектра видов высоколегированных сплавов наибольшее распространение получили стали, внутренняя структура которых аустенитная. Основными элементами химического состава таких сталей являются никель, содержание которого не менее 8 %, и хром, содержание которого превышает 18 %. Изменяя количество других легирующих элементов в составе этих сталей, получают классы сплавов с заданными свойствами.

Химический состав некоторых легированных сталей

Тугоплавкие стали, содержащие также вольфрам и молибден (до 7%), а также бор, необходимый для измельчения зерна их внутренней структуры, не изменяют своих первоначальных механических свойств даже при нагреве в течение периода времени, низкое содержание углерода в их химическом составе (до 0,12%). Такие стали помимо легирования соответствующими добавками проходят специальную термическую обработку. Благодаря такому технологическому приему и свойствам элементов, входящих в состав сталей, они становятся очень устойчивыми к агрессивным средам: кислотам, растворам солей, основаниям, газам и т.п.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Жаропрочные стали, выдерживающие высокие температуры окружающей среды в ненагруженном состоянии, получают свои свойства благодаря тому, что алюминий (до 2,5%) и кремний дополнительно входят в его состав, поэтому являются плотными и прочными оксидами. Такие оксиды превращаются в своеобразную пленку, надежно предохраняющую поверхность стального изделия от взаимодействия с нагретой газовой средой.

Для создания требуемых механических свойств (прочности и пластичности) изделий из высоколегированной стали , проходят специальную термическую обработку, состоящую из двух стадий:

• закалки, заключающейся в нагреве сплава до температуры 1150 градусов и последующем его быстром охлаждении в воде;
• стабилизационный отпуск, заключающийся в нагреве высоколегированной стали до температуры 850 градусов и последующем охлаждении ее на воздухе до комнатной температуры.

Конечные свойства изделия из определенной марки высоколегированной стали зависят как от его химического состава, так и от поведения и видов применяемой термической обработки.

Высоколегированная конструкционная сталь

Применение продукта

Наиболее популярные виды высоколегированных сплавов, относящиеся к разным классам по своей структура включает:

• мартенсит, который характеризуется следующим химическим составом: хром — 8-19 %, марганец — не более 1,2 %, кремний — 0 0,6-3 %, углерод — 0,12 -0,7%; это 07Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 11Х11Н2В2МФ, 40Х10С2М, 30Х13, 15Х119С.2, 4
• ферритные сплавы, отличающиеся следующим составом: , кремний — 0,8-2%, углерод — 0,07-0,15%; это 08Х18Тч, 12Х17, 15Х28, 10Х13СЮ, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13 и др.;
• мартенситно-ферритные, имеющие следующий химический состав: хром — 11-18%, марганец — 0,5-0,9%, кремний 0,4-0,8%, углерод — 0,12-0,22%; это 12Х13, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ и др.;
• аустенитно-мартенситные, в состав которых входят: хром — 14-18 %, марганец и кремний — до 0,8 %, углерод — 0,05-0,9 %; это 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1 и др.;
• аустенитно-ферритная, содержащая в своем составе следующие элементы: хром — 19-25 %, марганец — 0,5-9 %, кремний — 0,8-4,5 %, углерод — 0,08-0,2 %; это 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2, 03Х23Н6 и др.;
• Аустенитные, в том числе: хрома — 10-19 %, никеля — 2,8-25 %, марганца — 0,6-15 %, кремния — 0,4-0,8 %, углерода — 0,05-0,21 %; это 12Х18Н12Т, 20Х25Н20С2, 31Х19Х9МВБТ, 45Х14НМВ2М, 08Х10Н20Т2, 12Х25Н16Г7АР и др.

Для понимания значения высоколегированных сталей в современной промышленности приведены примеры областей применения отдельных качеств такие сплавы можно давать.

Популярная сталь марки 12Х17 широко применяется для производства кухонной утвари и предметов быта. Ограничением применения такой стали является невозможность соединения изделий из нее сваркой.

Физические свойства стали марки 12Х17

Высоколегированные стали марки 12Х13, 08Х13 и 20Х13 применяют для изготовления деталей гидрооборудования, изделий, подвергающихся ударным нагрузкам в слабоагрессивной среде в процессе эксплуатации и эксплуатации.

Сталь класса 95Х18 отличается высокой износостойкостью, поэтому она применяется для изготовления элементов шарикоподшипников ответственных установок, корпусов, ножей и других инструментов.
30Х13 и 40Х13 — марочные высоколегированные стали, используемые в пластинах клапанов компрессоров, деталях карбюраторов автомобилей, пружинах различного назначения, медицинских и измерительных приборах.

Это лишь небольшой перечень областей применения, где использование высоколегированных сталей просто необходимо в силу их уникальных свойств.

Источник

Все о высоколегированной стали

Высоколегированная сталь – это специально созданный материал который содержит компоненты сплава, улучшающего металл. А вот почему она изготавливается, как маркируется материал, какие бывают виды и как ее сваривают, стоит узнать подробнее, чтобы понять определение высоколегированной стали.

Что это такое?

Это смесь железа и углерода, содержащая несколько специальных добавок, которые используются в качестве модификаторов материала. Кроме того, физические или механические свойства. Высоколегированная сталь высокого качества материал, который может содержать до 50% легирующих веществ. Другим определением/названием стали является конструкционная сталь. Из него изготавливают детали, конструкции и механизмы с благоприятными физико-химическими свойствами. Выгодно, например, в машиностроении. Одни и те же подшипники сделаны из одного и того же материала.

Возникла потребность в появлении этого типа стали. И это идет от нефтяной промышленности, машиностроения в энергетике и химической промышленности. Такой материал особенно активно используется в среде, которая подвергается внешним агрессивным воздействиям. А это, например, большая разница температур. Иногда такой материал даже считается морозостойким элементом. Это также практически незаменимый материал для газовых сред.

Сплавы здесь следующие: никель, хром, а также ванадий, медь и другие. А их добавляют, чтобы сделать металл более устойчивым к коррозионным повреждениям, более пластичным и жаростойким.

Вот примеры того, что легирующие элементы делают со сталью:

• титан повышает жаропрочность, увеличивает плотность за счет удаления избыточного азота;
• кобальт влияет на физическую силу;
• Никель повышает стойкость, сохраняет устойчивость к окислению;
• хром не дает металлу изнашиваться, качественно его включает, т. е. связан с износостойкостью;
• ванадий, молибден и вольфрам препятствуют росту зерна, сохраняют структуру стали неизменной, повышают ее режущую способность;
• марганец повышает твердость;
• Силикон делает материал более гибким.

Высоколегированные стали отличаются от других материалов тем, что закаляются не в воде, а в масле.

Классификация по составу легированных компонентов стали выглядит следующим образом: высоколегированная сталь содержит 10% и более компонентов, среднелегированная от 2,5 до 10% и низколегированная до 2,5%. Это означает, что по этому показателю (в процентах) существуют большие различия между видами. И название материала будет зависеть от того, какой компонент сплава стал основным. Так, если в составе преобладает хром, сталь будет хромированной, если есть марганец – марганцевой и т. д.

В зависимости от вида обработки, высоколегированная сталь со специальной обработкой поверхности также может быть калибрована . в виде проката (горячекатаного или кованого). Материал может быть термически необработанным, термообработанным и нагартованным.

Основные свойства высоколегированной стали отличаются прочностью в сочетании с пластичностью, устойчивостью к коррозии и деформации. Если мы сравним этот материал с углеродистой сталью, основное отличие будет в пластичности. А все сплавы, относящиеся к высоколегированным, можно использовать в конструкциях, которые свариваются. Металл обладает высокой свариваемостью, а значит, прочность швов будет максимальной. И это очень полезно для создания конструкций, которые будут иметь очень высокие нагрузки.

Существуют разные классы, относящиеся к конструкционным сталям. Они характеризуются отсутствием магнетизма, упругостью и повышенная термостойкость. Для придания сплаву высокой прочности применяется специальная термическая обработка.

Маркировка

Создана в соответствии с ГОСТ, с использованием специальных шифров, отражающих состав стали. Технически они интерпретируют буквенно-цифровую последовательность со структурой символов, которые пишутся вместе.

Давайте посмотрим, как взломать код.

• ХХХ. Это буквенный префикс, обозначающий тип легированной стали.
• ГГГГ. Это число указывает количество углерода в сплаве. Если цифр две, то содержание углерода выражается в сотых долях процента, а если одна, то в десятых долях.
• ЗЗЗ. А это уже буквенно-цифровая последовательность, показывающая легирующие элементы и их примерное количество.

Префикс первой буквы указывает на особые свойства стали. Обычно одна буква (реже более одной), обозначающая то или иное свойство. Например, «Е» — электротехническая сталь, а «Р» — резка. «А» означает пистолет-пулемет, а «Л» — стальное литье.

Индикатор (ZZZ), указывающий на наличие компонентов сплава, имеет следующее обозначение: «В» — вольфрам, «Х» — хром, «F» — ванадий, «С» — кремний, «Г» — марганец. Кобальт маркируют буквой «К», никель — «Н» и т. д. Если этого компонента в сплаве более 1 %, это процентное содержание может быть указано рядом с буквой.

Кажется немного запутанным, но разобраться можно. Например, шифр L12X17. Это литая сталь с 0,12% углерода и 17% хрома. Или чуть посложнее: А10Х13СЮ. Причем здесь речь идет об автомобильной стали, в которой присутствует 0,10% углерода, 13% хрома, а также кремний и алюминий в небольших количествах (менее 1%).

Типы и марки

Первая классификация состоит из 3-х разделов: жаростойкие, окалиностойкие и коррозионностойкие. Высоколегированные жаропрочные стали отличаются от жаропрочных сталей, например, тем, что изделия из них могут эксплуатироваться в течение определенного периода времени при высоких тепловых параметрах внешней среды и под нагрузкой. Коррозионностойкие стали часто называют нержавеющими сталями. И они действительно устойчивы к разным видам коррозии: и солевой, и кислотной, и щелочной, и химической. Это также включает межкристаллитную, атмосферную и электрическую коррозию под напряжением. стали жаропрочные. Используйте без нагрузки или с низкой нагрузкой. Обладают высокой стойкостью к химической деформации, связанной с поверхностным слоем, при температуре внешней газовой среды выше 550 градусов.

Магнитные сплавы и немагнитные . Первые бывают магнитомягкими и магнитотвердыми. Поэтому утверждение о том, что нержавеющая сталь является немагнитным материалом, весьма спорно.

Чтобы дополнить перечень характеристик, нельзя не упомянуть о разделении сталей на следующие виды:

• вес : это трубы, листы и фасонные изделия;
• мостостроение — используется для автомобилей и мостов;
• высокопрочного холодного судостроения — для сварных конструкций, они будут работать при низких температурах;
• хладостойкая судостроительная нормальная и повышенная стойкость — сталь, хорошо сопротивляющаяся разрушению;
• для пара и горячей воды — сталь с рабочей температурой до 600 градусов;
• высокопрочный низкий спуск: материал, используемый в авиации, но боящийся концентрации напряжений.

Было бы справедливо отметить важность компонентов сплава. Их можно считать основой, основным компонентом состава, который решает, где материал будет использоваться наиболее эффективно, %, хром – около 8-19%, а также немного кремния и марганца. Примером такой марки является 30Х13.

Ферритная

В этих сталях очень мало углерода. до 0,15%, но хрома гораздо больше, максимум до 30%, а кремния, марганца или титана в стали будет много. Примером этого типа является 15X25T.

Аустенитная

Это свойства с очень низким процентным содержанием углерода, незначительное присутствие хрома, разные концентрации никеля (могут доходить до 25%) и марганца (от 1 до 14%). Там может быть довольно много азота и кремния. Примером этого класса является 20X25H20S2.

Аустенитно-мартенситное соединение

Углерод здесь отличается от 0 , от 1 до 1%, хрома довольно много, в среднем 16%, может быть совсем немного титана, кремния и алюминия. Пример: 08X17H6T.

Есть марки, которые в основном используются для изготовления пластин. Например, 12X17. Однако в целом можно сказать, что высоколегированные стали все активнее используются во многих отраслях промышленности и область их применения определенно расширяется.

Сварка

Однако этот процесс будет иметь технологию, которая сильно отличается от процессов сварки других металлов. Высоколегированные сплавы имеют более высокую теплопроводность, линейное расширение металла также выше, а значит, требуется корректировка методики. По стандартному алгоритму для сварки металла не подойдет.

Следует учитывать следующие моменты.

• Из-за повышенной теплопроводности на поверхности металла скапливается избыточное тепло, что облегчает проплавление стали вглубь. Поэтому при сварке величина сварочного тока снижается на 15 % и иногда достигает снижения на 25 %. Это делается для предотвращения повреждения компонента.
• Увеличение коэффициента расширения металла при нагреве также означает сильную деформацию металла. Если приходится работать с жесткими трехмерными конструкциями, ожидается угроза растрескивания. Поэтому при пайке нужно быть очень осторожным.
• При работе со сплавами, не содержащими титан или ниобий, всегда учитывайте температуру сварочной дуги. Металл, нагретый более чем до 500 классов, начнет терять антикоррозийные свойства.
• Если при сварке металл доводится до указанной выше температуры, необходимо произвести закалку или нагреть элемент уже до 850 градусов. Затем элементы сплава растворяются и равномерно распределяются по сплаву.
• Риск растрескивания сварного шва очень высок. Чтобы безопасно предотвратить это, вам нужно будет использовать электроды со специальным покрытием. И это покрытие из марганца, молибдена или вольфрама. Эти средства позволят смягчить место шва – с таким составом вы предотвратите появление трещин. Технология сварки TIG является популярным методом сварки этих сталей. Используется вольфрамовый электрод, который надежно выполняет корень шва, кроме прожогов.
• Чтобы снизить риск образования трещин, можно предварительно нагреть сталь до 100-300 градусов. В этом случае тепло начнет равномерно распределяться по толщине стали, трещин не будет.
• Стальные сплавы, содержащие менее 0,12% углерода в своем составе, перед сваркой необходимо нагревать. Без него не удастся предотвратить рост коррозии и трещин.

Изделия, полученные прессованием, можно использовать даже при так называемых критически низких температурах. А если материал обработать кремнием, то получится готовый к применению состав с фосфором. , азотная и другие сильные кислоты. Например, для повышения износостойкости сплава его легируют хромом или ванадием.

Так высоколегированная сталь – это отдельный вид стального сплава, в котором присутствует множество других элементов. настоящее, настоящее. Не менее 10% в сочетании и чаще всего никеля, хрома или марганца. Эти сплавы используются для изготовления элементов шарикоподшипников, лопаток и втулок, тарелок клапанов в компрессоре.

Эти материалы также используются для измерительных приборов и даже медицинских нужд. .

Видео-гайд: Высоколегированная сталь что это такое по простому

---

Источник