Высоколегированные стали это стали у которых содержание легирующих элементов 10

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.

Читайте также:  Во сколько раз титан дороже стали

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.

Видео-гайд: Высоколегированные стали это стали у которых содержание легирующих элементов 10


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

Легированные стали: классификация и маркировка

Легированная сталь – это сталь, содержащая специальные легирующие добавки, позволяющие значительно изменять различные механические и физические свойства. В этой статье мы разберемся, что такое классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку.

Круг из легированной стали

Классификация легированных сталей

По содержанию углерода в составе стали подразделяют на:

По общему количеству легирующих элементов в своем составе, которое содержит легированная сталь, она может относиться к одна из трех категорий:

  1. низколегированные (не более 2,5 %);
  2. среднелегированные (не более 10 %);
  3. высоколегированные (от 10% до 50%).

Свойства легированных сталей также определяются их внутренней структурой. Из признаковой классификации легированных сталей следует деление на следующие классы:

  1. доэвтектоидные: в составе присутствует избыток феррита;
  2. эвтектоидная: сталь имеет перлитную структуру;
  3. заэвтектоидный: в его структуре присутствуют вторичные карбиды;
  4. Ледебурит: в структуре присутствуют первичные карбиды.
Читайте также:  Алюминий или медь что плотнее

В зависимости от практического применения конструкционные легированные стали могут быть: конструкционными (делятся на машинные или строительные), инструментальными, а также сталями со специальными свойствами.

Определение конструкционные сплавы стали:

  • Машиностроение: применяется для изготовления деталей различных механизмов, корпусных конструкций и т.п. Отличаются они тем, что в подавляющем большинстве случаев подвергаются термической обработке.
  • Конструкция: Чаще всего используется при производстве сварных металлических конструкций и редко подвергается термической обработке.

Классификация конструкционных легированных сталей следующая.

  • Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в энергетике. промышленности (например, детали для паровых турбин), а также используются для производства особо ответственных крепежных изделий. В качестве легирующих добавок используют хром, молибден и ванадий. Жаропрочные стали представляют собой перлитные среднеуглеродистые и среднелегированные стали.
  • Рафинированные стали (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных), при производстве которых применяют закалку, применяют для изготовления высоконапряженных деталей с переменными нагрузками. Они отличаются чувствительностью к концентрации напряжений в заготовке.
  • Стали с поверхностной закалкой (низкоуглеродистые, низколегированные и среднелегированные категории), как следует из названия, подвергаются цементации и последующему упрочнению. Они используются для производства всевозможных шестерен, валов и других подобных деталей.

Зависимость толщины науглероженного слоя от температуры и времени обработки

Классификация легированных сталей конструкционного назначения приводит к ее деление на следующие виды:

  • Твердые — низколегированные стали в виде труб, профилей и листов.
  • Мостостроение: для автомобильных и железнодорожных мостов.
  • Хладостойкое судостроение нормальной и высокой прочности: хорошо противостоит хрупкому разрушению.
  • Высокопрочная конструкция холодного судна — для сварных конструкций, которые будут работать при низких температурах.
  • Для горячей воды и пара: Допустимы рабочие температуры до 600 градусов.
  • Низкая тяга, высокая прочность: используется в авиации, чувствителен к концентрации напряжений.
  • Повышение прочности за счет карбонитритной закалки, которая создает мелкозернистую структуру стали.
  • Высокая прочность с карбонитритным отверждением.
  • Закалка прокаткой при 700-850 град.

Применение легированных инструментальных сталей

Легированная инструментальная сталь широко используется в производстве различных инструментов. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью по твердости и прочности у легированной стали есть и слабая сторона: большая хрупкость. Поэтому эти стали не всегда подходят для инструмента, активно подвергающегося ударным нагрузкам. Однако при производстве большого количества режущих, ударных, измерительных и других инструментов легированные инструментальные стали по-прежнему незаменимы.

Отдельно можно увидеть быстрорежущие стали, характерными чертами которых являются чрезвычайно высокая твердость и красная твердость до и температура 600 градусов. Эта сталь способна выдерживать нагрев при высоких скоростях резания, что позволяет повысить быстродействие металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

Отдельную категорию составляют легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрические и магнитные свойства. Из каких элементов, а также в каком количестве они в них преимущественно содержатся, это может быть хром, никель, хром-никель-молибден. Они также делятся на три, четыре и более компонентов в зависимости от количества содержащихся в них легирующих добавок.

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Обозначение легированных сталей указывает на то, что содержащихся в нем добавок, а также их количественное значение. Однако также важно знать влияние каждого из этих элементов на свойства металлов по отдельности.

Добавление хрома повышает коррозионную стойкость, увеличивает прочность и твердость и является основным компонентом в создании нержавеющая сталь.

Добавление никеля повышает пластичность, твердость и коррозионную стойкость стали.

Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость .

Присутствие ванадия снижает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и прочность на растяжение.

Добавка молибдена улучшает прокаливаемость, повышает коррозионную стойкость и снижает хрупкость.

Вольфрам повышает твердость, предотвращает рост зерен при нагревании и снижает хрупкость при нагревании. нагревается.

При содержании до 1-15% кремния увеличивается прочность при сохранении жесткости. По мере увеличения процентного содержания кремния магнитная проницаемость и электрическое сопротивление увеличиваются. Он также повышает эластичность, стойкость к коррозии и окислению, а также повышает хрупкость.

Читайте также:  Активированная медь no mans sky где взять

Добавление кобальта повышает устойчивость к ударам и нагреванию.

Добавление алюминия повышает устойчивость к загрязнению.

Целевая таблица для некоторых типов сталей

Примеси и их влияние заслуживают отдельного упоминания о свойствах сталей. Любая сталь всегда содержит технологические примеси, потому что полностью удалить их из состава стали крайне сложно. К таким примесям относятся углерод, сера, марганец, кремний, фосфор, азот и кислород.

Оказывает очень существенное влияние на свойства стали. При содержании углерода до 1,2 % он способствует повышению твердости, прочности и предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинается не только прочность, но и пластичность значительно ухудшаются.

Если количество марганца не превышает 0,8%, он считается технологической примесью. Он предназначен для повышения степени раскисления, а также для противодействия негативному воздействию серы в стали.

При содержании серы выше 0,65% значительно снижаются механические свойства стали, речь идет о снижение уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударопрочности. Кроме того, высокое содержание серы отрицательно влияет на свариваемость стали.

Даже незначительное превышение содержания фосфора над требуемым уровнем приводит к повышению хрупкости и текучести, а также к снижению прочности, ударной вязкости и пластичности. стали.

Азот и кислород

При превышении некоторых количественных значений в составе стали включения этих газов повышают хрупкость, а также способствуют снижению ее стойкости и ударной вязкости.

Слишком много водорода в стали приводит к повышенной хрупкости.

Маркировка легированных сталей

В категорию легированных сталей входит широкий спектр сталей, что создало необходимость систематизировать его буквенно-цифровое обозначение. Требования к его маркировке определяет ГОСТ 4543-71, согласно которому сплавы со специальными свойствами маркируются буквой на первой позиции. С помощью этой буквы можно точно определить принадлежность стали к определенной группе по своим свойствам.

Пример расшифровки маркировки легированной стали

Так, если маркировка легированных сталей начинается с букв «Ж», «Х» или «Э», мы имеем нержавеющие легированные, хромовые или магнитные группы. Сталь, относящаяся к группе хромоникелевых нержавеющих сталей, на этикетке маркируется буквой «I». Сплавы, относящиеся к категории шарикоподшипников и быстроходного инструмента, маркируются буквами «Ш» и «Р».

Легированные стали могут относиться к категории качественных и особо качественных. В таких случаях в конце вашего знака ставится буква «А» или «Ш» соответственно. Стали обычного качества не имеют такой отметки на этикетке. Сплавы, полученные прокаткой, также имеют специальное обозначение. В этом случае в марке присутствует буква «Н» (сталь холоднодеформированная) или «ТО» (сталь термодеформированная).

Точный химический состав любого стального сплава можно найти в нормативных документах и справочной литературы, но умение разбираться в своем бренде также позволяет получить такую ​​информацию. Первая цифра дает возможность понять, сколько углерода (в сотых долях процента) содержится в легированной стали. После этого номера в марке указываются буквенные обозначения дополнительно входящих в состав легирующих элементов. Это содержание выражается в целых долях. За буквой, обозначающей элемент, не может следовать число. Это означает, что содержание стали в нем не превышает 1,5%. ГОСТ 4543-71 регламентирует обозначение легирующих добавок, входящих в состав легированной стали: А — Азот, Б — Ниобий, В — Вольфрам, Д — Марганец, Д — Медь, К — Кобальт, М — Молибден, Н — Никель, P: фосфор, P: бор, C: кремний, T: титан, C: цирконий, F: ванадий, X: хром, Yu: алюминий.

Использование легированных сталей

На сегодняшний день трудно найти область жизни и деятельности, в которой не используются легированные стали. Из инструментальных и конструкционных сталей изготавливают практически любой инструмент: фрезы, резцы, штампы, калибры, шестерни, пружины, шарниры, приспособления и многое другое. Нержавеющие легированные стали активно применяются в быту, из них изготавливают пластины, корпуса и другие элементы многих видов бытовой техники.

Ввиду высокой стоимости легированные стали применяют только для изготовление наиболее ответственных конструкций и деталей, где изделия из других металлов просто не могут выполнять поставленные задачи.

Источник

Поделиться с друзьями
ГроФорум