Высоколегированная сталь – марки и классификация + Видео

Специальные стали и сплавы выделяются либо химическим составом, либо способом изготовления, обработки. Если исходить из химического содержания, то к разряду специальных стоит отнести стали с достаточным количеством легирующих элементов.

Принципиально легированная сталь – создание человека. Помимо углерода и природных примесей, металлурги обогащают сплав различными химическими добавками в определенном количестве с целью получения сырья с нужными свойствами.

Так, согласно стандарту 5632-72К к высоколегированным сталям относят сплавы, где доля железа по массе составляет более 45%. При этом верхний предел общей или суммарной массовой доли добавок – не меньше 10%. Нижний же предел доли по массе одного из легирующих элементов – 8%.

В зависимости от химического состава спецсталь классифицируют на классы по доминирующей составляющей. Так, выделяют сплавы на:

• железоникелевой основе;
• никелевой основе.

Два химических элемента – никель и хром – уникальны в своем роде. Сочетаясь в сплаве в определенных пропорциях, они придают последнему свойства упругости и устойчивость к коррозии.

Стали первой группы по структуре представляют собой твердый раствор. Никеля и железа здесь – более 65% (при отношении первого ко второму 1:1,5).

К специальным сталям на никелевой основе относят сырье с превалирующей долей никеля – не менее 50%. По структуре – это так же твердый раствор, тут присутствует и хром, и выбранные легирующие элементы.

Нержавейка: что такое легированная сталь?

Нержавеющая сталь, в простонародье называемая «нержавейкой», устойчива к коррозии и в её состав входят легирующие элементы. Термин «легированная» означает включение в сплав железоуглеродистого для улучшения свойств металла легирующих элементов. В зависимости от этих добавок нержавейка получает определенные физические, химические или механические свойства.
Нержавеющая сталь имеет большую ценность на производстве. Украина занимает достойные позиции на мировом рынке нержавеющей стали. Украинский металлопрокат выпускает метал для определённых областей, что снижает его себестоимость, но при этом, не наносит вреда качеству.

Компания https://steelservice.com.ua/ предлагает своим партнёрам нержавеющий металлопрокат лучших мировых и украинских производителей. Клиентам представлен широкий ассортимент продукции. Квалифицированная консультация по выбору состава и формы выпуска проката и конкурентная цена нержавейки при полном соответствие всем стандартам качества, поможет вам найти все необходимое в нашей фирме.

Хром – является основным легирующим, в сплаве его содержание может варьироваться от 12 до 20%. Структурное состояние стали зависит от его процентного содержания. А ее стойкость к коррозии оценивается в первую очередь.

Во взаимодействии с кислородом, хром образует невидимый тонкий и плотный слой на поверхности металла, который называется оксидной плёнкой. Именно он защищает металл от непосредственного воздействия внешней среды и защищает ее от химического воздействия. Минимально допустимое количество хрома, которое придаёт нержавейке коррозийную стойкость к атмосферному воздействию и большинству промышленных средств, в высоколегированных сталях составляет 12%. 17% и более процентов хрома позволяют металлу быть устойчивым к воздействию щелочей, солей, кислот, морской воды и почвы.

Стоит отметить, что добавление в структуру нержавеющей стали других металлов, делает её менее однородной, но при этом улучшает некоторые качественные характеристики. Кроме хрома, в состав стали могут добавляться титан, никель, медь, молибден и др. Так, например, титан увеличивает окалиностойкость стали — сопротивление окислению при высоких температурах. Никель делает сталь пластичнее, твёрже и увеличивает её механическую прочность. Сплав с высоким содержанием никеля можно отполировать до зеркального блеска. Добавление меди и молибдена придают металлу упругость и прочность при растяжении. Повысить жаростойкость нержавейки можно, добавив в неё алюминий и кремний. Твёрдой и прочной её делает кобальт, а легирование вольфрамом придает стали отличные режущие свойства и повышает ее износостойкость.

Благодаря этому элементы, узлы, детали, трубы изготовленные из нержавеющей стали могут использоваться десятки лет в условиях при которых другие материалы становятся не только эстетически непривлекательными, но и перестают соответствовать санитарным требованиям.

Высоколегированная нержавеющая сталь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Высоколегированная нержавеющая сталь

Cтраница 1

Высоколегированные нержавеющие стали широко используются для изготовления листовых конструкций, аппаратов и различных трубопроводов химических, нефтеперерабатывающих и других заводов.  [1]

Для высоколегированных нержавеющих сталей отмечена небольшая общая коррозия как при 20, так и при 50 С.  [2]

Для высоколегированных нержавеющих сталей отмечены низкие потери массы в результате общей коррозии как при температуре 20, так и при 50 С. Однако с повышением температуры для сталей 08X13 и 12Х18Н10Т наблюдается значительное усиление локальной коррозии.  [3]

Для высоколегированной нержавеющей стали применяется электролит состава в вес.  [4]

Даже для высоколегированных нержавеющих сталей пассивное состояние в морской воде неустойчиво, и они склонны к питтингообразова-нию.  [5]

Изготовляется из высоколегированной нержавеющей стали. Микроструктура стали должна быть без следов усадочной раковины, расслоения, инородных включений, свищей и трещин.  [6]

Процесс сварки высоколегированных нержавеющих сталей имеет свои специфические особенности и трудности. Знание и учет этих особенностей необходимы как конструктору, так и технологу-сварщику, поскольку от этого зависят качество изготовления и надежность работы любого сварного узла и в целом всего агрегата.  [7]

Как правило, высоколегированные нержавеющие стали 18 — 8, 18 — 12 — Мо и 23 — 28 — Мо-Си в солянокислых средах нестойки.  [8]

Особую категорию материалов представляют высоколегированные нержавеющие стали, титановые сплавы и др., которые из-за их высокой стоимости, целесообразно применять в строительных конструкциях в основном в качестве плакирующего или облицовочного слоя при дополнительном технико-экономическом обосновании.  [9]

Для нефте-газопромыслового оборудования применение высоколегированных нержавеющих сталей сравнительно ограниченно. Это связано с большой металлоемкостью оборудования, что очень удорожает применение дорогостоящих и дефицитных нержавеющих сталей.  [10]

Установка позволяет производить резку высоколегированных нержавеющих сталей толщиной до 100 мм. Расход кислорода не превышает 2 м3 / пог.  [11]

Более совершенным способом резки высоколегированных нержавеющих сталей является кислородн о-ф люсовая резка. В качестве флюса применяют, как правило, железный порошок с зернами 0 1 — 0 2 мм. Сгорая в струе режущего кислорода, железный порошок выделяет дополнительное тепло, которое повышает температуру в месте реза. Вследствие этого тугоплавкие окислы остаются в жидком состоянии и, будучи разбавлены продуктами сгорания железа, дают жидкотекучие шлаки. Резка протекает с нормальной скоростью, а поверхность реза получается чистой.  [12]

Установка позволяет производить резку высоколегированных нержавеющих сталей толщиной до 100 мм. По данным МВТУ расход кислорода не превышает 2 м3 / пот.  [13]

Установка позволяет производить резку высоколегированных нержавеющих сталей толщиной до 100 мм. Расход кислорода не превышает 2 м3 / пог.  [14]

Неразъемные соединения труб из легированных, высоколегированных и нержавеющих сталей с толщиной стенки от 1 мм и более выполняют в среде инертных газов.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Миссия легирующих добавок

Высоколегированные стали содержат:

• углерод;
• кремний (сообщает упругость);
• марганец (обеспечивает твердость);
• титан (способствует выведению азота и формированию плотной структуры, отвечает за жаропрочность);
• молибден (влияет на жаростойкость);
• ванадий (упрочняет структуру);
• вольфрам (препятствуют росту зерен, укрепляет молекулярную решетку);
• кобальт (увеличивает механическую прочность).

В сталях данной группы допустимо содержание серы, алюминия, фосфора, бора, ниобия, меди.

Высоколегированные спецстали и сплавы по структуре классифицируют на:

• мартенситные и аустенитно-мартенситные;
• ферритные и аустенитно-ферритные;
• аустенитные.

По свойствам у потребителей вызывают интерес:

• жаростойкие;
• жаропрочные;
• нержавеющие (коррозионностойкие).

В приведенной ниже таблице дана информация об известных марках высоколегированных сталей, расписан химический состав.

Описание металла

Для начала необходимо выяснить, что же собой представляет этот металлический сплав. Итак, этот материал, по сути, является сплавом углерода и железа, содержащим особые элементы, оказывающие воздействие на физические и механические характеристики готовых изделий. Компоненты, добавляемые к нему, называются легирующими. Медь, ванадий, марганец, никель и хром — самые распространенные из них.

Разновидности легированной стали

Легированный металл классифицируется по процентному содержанию легирующих элементов в своем составе:

• низколегированный сплав — до 2,5%;
• среднелегированный — от 2,5 до 10%;
• высоколегированный — от 10 до 50%.

Следует рассмотреть и другой важный момент. Сталь высоколегированного типа и сплавы на ее основе обладают своей классификацией и особенностями, а также могут использоваться при разных условиях:

• жаропрочные (жароустойчивые) стали;
• устойчивые к воздействию коррозии.

По типу легирующих компонентов принято различать следующие типы сплавов:

• хромоникелевые;
• хромомарганцевые;
• хромистые.

Особенности использования

Стали легированного типа просто незаменимы в производстве целого ряда продукции. Без этого металла и сплавов на его основе не могут обойтись следующие сферы деятельности:

• автомобилестроение;
• строительство;
• химическое производство;
• нефтяная и газовая отрасли.

Включение легирующих элементов в состав металла позволяет добиться уникальных механических характеристик материала. Потому высоколегированные стальные сплавы применяются в качестве хладоустойчивого компонента.

Основные особенности

Высоколегированная сталь помимо углерода и железа содержит большое количество легирующих добавок (от 10 до 50%). В качестве дополнительных компонентов: хром, никель, кремний, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий, кобальт, титан, а также различные редкоземельные металлы.

Чаще всего в качестве дополнительных компонента выступает хром и никель — остальные компоненты обычно содержатся в небольших количествах. Хотя есть и некоторые исключения: простой пример — аустенитные марки высоколегированных сталей могут содержать марганец в концентрации от 1 до 15%.

Причины внесения легирующих добавок очень простые — они изменяют структуру и физические свойства стального сплава, что позволяет человеку получить металл с нужными свойствами.

Категории

Категории высоколегированных сталей в зависимости от их физических свойств:

• Окалиностойкие (жаростойкие) высоколегированные стали. Основная особенность подобных сплавов — полная устойчивость к умеренно-высоким температурам (до 550 градусов по Цельсию) окружающей среды в ненагруженном состоянии. Иными словами, подобные стали хорошо выдерживают перегрев в течение длительного времени в том случае, если им не нужно держать какой-либо тяжелый вес. Обратите внимание, что помимо высоких температур окалиностойкие стали также хорошо переносят длительное воздействие химических реагентов средней степени токсичности.
• Жаропрочные высоколегированные стали. По названию можно подумать, что жаропрочные и жаростойкие сплавы — это одно и то же, однако это не совсем так. Жаропрочные сплавы выдерживают высокие температуры (до 800 градусов и выше) в состоянии высокой нагрузки, но в течение короткого времени. Иными словами, подобные сплавы выдерживают большой нагрев в течение небольшого срока (тогда как жаростойкие сплавы выдерживают средний нагрев в течение долгого времени). Кратковременная устойчивость также распространяется и на высокотоксичные химические реагенты.
• Антикоррозийные (нержавеющие) стальные сплавы. Обладают полной устойчивостью ко всем основным видам коррозии (поверхностная, кристаллическая, электрохимическая и так далее). Обратите внимание, что в состав подобных сплавов легирующие компоненты равномерно распределяются по всему стальному сплаву, что делает материал равномерно устойчивым ко всем антикоррозийным воздействиям. Почему это так важно? Простой пример: при хромировании формируется только внешнее антикоррозийное покрытие, которое может повреждаться или стираться по естественным причинам — высоколегированные сплавы содержат антикоррозийные добавки по всему металлу, что делает подобные сплавы более устойчивыми.

Применение

Высоколегированные стали нашли свое широкое применение в быту. Из них делают различные детали — для автомобилей (грузовых, легковых, электрических и так далее), кораблей, самолетов, танков. Также высоколегированные стали очень часто используются в строительстве для создания несущих конструкций балочного типа.

Легирующие компоненты в таком случае могут играть множество ролей — они делает материал более жаростойким, они улучшают его антикоррозийные свойства и так далее. Также из высоколегированной стали делают посуду, медицинские инструменты, домашнюю утварь и так далее.

Виды и марки

Первая классификация предполагает 3 деления: жаропрочные, окалиностойкие и коррозионностойкие. Жаропрочные высоколегированные стали от жаростойких, к примеру, отличаются тем, что изделия из них способны какое-то время использоваться при высоких термических показателях внешней среды и с нагрузкой. Коррозионностойкие стали часто называют нержавеющими. И они действительно стойкие к разным видам коррозии: как солевой, так и кислотной, щелочной, химической. Сюда же идет межкристаллитная коррозия, атмосферная и связанная с электрическим напряжением.

Наконец, окалиностойкие стали – это и есть жаростойкие. Используют их в ненагруженном состоянии или в состоянии со слабой нагрузкой. Они отличаются высокой устойчивостью к химдеформации, связанной с поверхностным слоем, когда температура внешней газообразной среды выше 550 градусов.

Также классификацию составляют магнитные и немагнитные сплавы. Первые бывают магнитомягкими и магнитотвердыми. Так что утверждение, что нержавейка – немагнитный материал, очень даже спорное.

Завершая список характеристик, нельзя не упомянуть разделение сталей на такие виды:

• массовая – это трубы, листовой и фасонный прокат;
• мостостроительная – используется для автомобилей и мостов;
• судостроительная хладостойкая высокой прочности – для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур;
• судостроительная хладостойкая нормальной и повышенной прочности – это сталь, которая хорошо противостоит разрушению;
• для пара и горячей воды – сталь с рабочей температурой до 600 градусов;
• низкоопущенная высокой прочности – материал, задействованный в авиации, однако он боится концентрации напряжений.

Справедливым будет отметить важность именно легирующих компонентов. Их можно считать основой, главным ингредиентом состава, который решает, где потом будет эффективнее использоваться материал.

Мартенситные

Список других видов открывают мартенситные марки, в которых количество углерода составляет до 0,7%, хрома – примерно 8-19%, а также есть немного кремния и марганца. Пример такой марки – 30Х13.

Ферритные

Углерода в таких сталях совсем немного – до 0,15%, а вот хрома куда больше – до 30% в максимуме, и очень много в стали будет кремния, марганца или титана. Пример такого вида – 15Х25Т.

Аустенитные

Это марки с очень низким процентом углерода, умеренным присутствием хрома, различными концентрациями никеля (может доходить до 25%) и марганца (от 1 до 14%). Совсем немного там может быть азота и кремния. Пример этого класса – 20Х25Н20С2.

Композитные аустенитно-мартенситные

Углерод здесь составляет от 0,1 до 1%, хрома довольно много – в среднем 16%, совсем немного может быть титана, кремния и алюминия. Пример – 08Х17Н6Т.

Есть марки, которые пригодны максимум для изготовления посуды. Например, 12Х17. Но в целом можно сказать, что высоколегированные стали более чем активно используются во многих отраслях, и сфера их применения однозначно только расширяется.

Свойства отдельных видов высоколегированных сталей

Благодаря своим уникальным характеристикам, которые можно формировать, меняя химический состав сплава, стали с повышенным содержанием легирующих добавок нашли широкое применение практически во всех отраслях современной промышленности. Среди большого разнообразия видов высоколегированных сплавов наибольшее распространение получили стали, основу внутренней структуры которых составляет аустенит. Базовыми элементами химического состава таких сталей являются никель, которого в них содержится не менее 8%, а также хром, содержание которого превышает 18%. За счет варьирования в составе подобных сталей количества других легирующих добавок получают марки сплавов с требуемыми характеристиками.

Химический состав некоторых легированных сталей

Жаропрочные стали, в составе которых дополнительно содержатся вольфрам и молибден (до 7%), а также бор, необходимый для измельчения зерна их внутренней структуры, не изменяют первоначальные механические характеристики даже при длительном нахождении в нагретом состоянии.

Отличительной особенностью марок высоколегированных сталей, относящихся к категории коррозионностойких или нержавеющих, является незначительное содержание углерода в их химическом составе (до 0,12%). Такие стали, кроме легирования соответствующими добавками, подвергают специальной термической обработке. Благодаря этому технологическому приему и свойствам элементов, которые формируют состав сталей, они становятся очень устойчивыми к воздействию агрессивных сред: кислотных, солевых, щелочных, газовых и др.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Жаростойкие стали, которые способны выдерживать повышенные температуры внешней среды в ненагруженном состоянии, получают свои свойства благодаря тому, что в их состав дополнительно вводят алюминий (до 2,5%) и кремний, за счет чего на поверхности изделий из таких сплавов формируются плотные и прочные оксиды. Такие оксиды становятся своеобразной пленкой, надежно защищающей поверхность стального изделия от взаимодействия с нагретой газовой средой.

Чтобы сформировать у изделий из высоколегированных сталей требуемые механические характеристики (прочность и пластичность), их подвергают специальной термической обработке, которая состоит из двух этапов:

• закалки, предполагающей нагрев сплава до температуры 1150 градусов и его последующее быстрое охлаждение в воде;
• стабилизирующего отпуска, который предполагает нагрев высоколегированной стали до температуры 850 градусов и ее последующее охлаждение на открытом воздухе до комнатной температуры.

Конечные свойства изделия из определенной марки высоколегированной стали зависят как от ее химического состава, так и от режимов проведения и видов используемой термической обработки.

Высоколегированная конструкционная сталь

Виды сталей с легирующими добавками

Согласно положениям соответствующего ГОСТ (5632-72), высоколегированные стали подразделяют на две большие категории: сплавы на никелевой и железноникелевой основе. Сплавы первой категории имеют основу, в которой присутствует не менее 50% никеля. Кроме никеля в структуре таких сплавов, которые представляют собой, по сути, твердый раствор, содержится хром, а также другие элементы. Основу структуры железноникелевых сталей составляют железо и никель, которых в сплаве содержится суммарно более 65%, а также в него входят твердые растворы хрома и ряд других улучшающих добавок. Количество никеля и массовая доля железа в сплавах второй категории находится в приблизительном соотношении 1:1,5.

Классифицируют высоколегированные сплавы также по основным характеристикам, которыми они обладают. Так, различают:

• окалиностойкие стали, также называемые жаростойкими; отличительной особенностью таких сталей, изделия из которых эксплуатируются в ненагруженном либо в слабонагруженном состоянии, является их повышенная устойчивость против химического разрушения их поверхностного слоя при температуре внешней газообразной среды, превышающей 550 градусов;
• коррозионностойкие стали, их также называют нержавеющими, они отличаются высокой устойчивостью к различным видам коррозии: межкристаллитной, солевой, кислотной, щелочной, атмосферной, химической, электрохимической, а также коррозии, развивающейся под действием электрического напряжения;
• жаропрочные, которые отличаются от жаростойких тем, что изделия из данных высоколегированных сталей способны оговоренное время эксплуатироваться при высоких температурах внешней среды в нагруженном состоянии.

Основные свойства распространенных жаропрочных сталей

Стали с повышенным содержанием в своем составе легирующих элементов также делят на несколько категорий, в зависимости от характера их внутренней структуры. Так, в зависимости от характеристик базовой внутренней структуры, их относят к следующим классам:

• мартенситные, основную структуру которых формирует мартенсит;
• мартенситно-ферритные: в их структуре содержится мартенсит и, соответственно, феррит (не менее 10%);
• ферритные: их структуру формирует феррит;
• аустенитно-мартенситные: количественное содержание аустенита и мартенсита, формирующих структуру таких высоколегированных сталей, может варьироваться;
• аустенитно-ферритные: их структуру формируют аустенит и феррит, которого в них содержится более 10%;
• аустенитные: структуру формирует только аустенит.

Следует иметь в виду, что классификация высоколегированных сталей по характеру их структуры является достаточно условной, и ее даже не используют для отбраковки стальных изделий, если в их структуре имеются отклонения от нее.

К тому или иному структурному классу высоколегированную сталь относят в зависимости от того, какая в ней сформировалась базовая структура после того, как изделие из нее нагрели до высокой температуры и охладили на открытом воздухе.

Таблица соответствия российских и зарубежных стандартов — ГОСТ (Россия), EN (Европа), AISI (США) (нажмите для увеличения)

Сферы применения изделий

К наиболее популярным маркам высоколегированных сплавов, относящихся к различным классам по своей структуре, следует отнести:

• мартенситные, которые характеризует следующий химический состав: хром — 8-19%, марганец — не более 1,2%, кремний — 0,6-3%, углерод — 0,12–0,7%; это 07Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 11Х11Н2В2МФ, 40Х10С2М, 30Х13, 15Х11МФ, 40Х9С2 и др.;
• ферритные сплавы, отличающиеся следующим составом: хром — 12–30%, марганец — до 0,8%, 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, состав которых содержит: хром — 14–18%, марганец и кремний — до 0,8%, углерод — 0,05–0,9%; это 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1 и др.;
• аустенитно-ферритные, содержащие 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 состав которых входят: хром — 10–19%, никель — 2,8–25%, марганец — 0,6–15%, кремний — 0,4–0,8%, углерод — 0,05–0,21%; это 12Х18Н12Т, 20Х25Н20С2, 31Х19Н9МВБТ, 45Х14НМВ2М, 08Х10Н20Т2, 12Х25Н16Г7АР и др.

Для понимания того, насколько большое значение в современной промышленности имеют стали с высоким содержанием легирующих элементов, можно привести примеры сфер применения отдельных марок таких сплавов.

Сталь популярной марки 12Х17 широко используется для производства кухонной посуды и предметов домашнего обихода. Ограничением использования такой стали является то, что изделия из нее нельзя соединять при помощи сварки.

Физические характеристики стали марки 12Х17

Из высоколегированных сталей марок 12Х13, 08Х13 и 20Х13 изготавливают детали гидравлических устройств, изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации ударным нагрузкам и работающие в условиях слабоагрессивных сред.

Сталь марки 95Х18 отлично противостоит износу, поэтому из нее производят элементы шарикоподшипников для ответственных установок, втулки, ножи и другие инструменты. 30Х13 и 40Х13 — марки высоколегированных сталей, из которых изготавливают компрессорные клапанные пластины, детали автомобильных карбюраторов, пружины различного назначения, измерительный и медицинский инструмент.

Это лишь небольшой перечень сфер применения, в которых без использования высоколегированных сталей благодаря их уникальным характеристикам просто не обойтись.

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.

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:

• 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.

Нержавеющая и высоколегированная сталь — Энциклопедия по машиностроению XXL

Оксидированию не могут подвергаться нержавеющие и высоколегированные стали  [c.390]
НЕРЖАВЕЮЩАЯ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ  [c.195]

Плазменная резка металлов имеет преимущества перед обычной газовой резкой, заключающиеся в существенном повышении (в 10 раз), производительности, получении ровного и чистого реза правильной формы, а также практическом отсутствии шлаков. Плазменная резка является особенно перспективной для резки нержавеющих и высоколегированных сталей.  [c.25] Окисное химическое покрытие стали применяют для защиты деталей от коррозии и их декоративной отделки только в условиях умеренного климата внутри помещений. Цвет пленки — черный с синеватым или коричневым оттенком. Для нержавеющих и высоколегированных сталей деталей, имеющих паяные швы, окисные покрытия не применяются.  [c.789]
Трубы из нержавеющих и высоколегированных сталей и сплавов обычно изготавливают комбинированным способом — холодной прокаткой и волочением. Объясняется это тем, что трубы из таких сталей и сплавов, особенно тонкостенные, не допускают больших обжатий при волочении, вследствие чего количество проходов при волочении значительно возрастает. Кроме того, волочение таких труб на оправке очень затруднено и ведет к большому расходу инструмента и плохому качеству внутренней поверхности труб. Предварительная холодная прокатка труб с последующим безоправочным волочением позволяет получать трубы требуемого качества.  [c.257]

При ремонте труб из нержавеющих и высоколегированных сталей часто шлифуют всю наружную, а иногда и внутреннюю поверхности. Для шлифовки всей наружной поверхности труб применяют станки с шлифоваль-  [c.475]

В электросталеплавильном производстве кислород используется особенно эффективно при выплавке нержавеющей и высоколегированных сталей, что позволяет достичь более высоких температур и ускоряет процесс окисления углерода. При выплавке цветных металлов меди, никеля, цинка, свинца и др. в процессе шахтной.  [c.84]

Нержавеющие и высоколегированные стали были, вероятно, первыми использованы для работы в особых условиях высоких темпер ату р и давлений. Эти стали, кроме того, широко используют в химической индустрии, паровых и газовых турбинах, ракетах и авиации. На рис. 41 показана низколегированная сталь  [c.175]

Поскольку азотирование углеродистых сталей не обеспечивает достаточной твердости поверхности, этому процессу подвергают легированные стали, содержащие 0,3—0,4% С 1,35—1,65% Сг 0,2—0,3% Мо 0,7—1,2% А1 и образующие устойчивые нитриды (например, нержавеющие и жаропрочные стали, инструментальные и штамповые стали, низко- и высоколегированные конструкционные стали).  [c.143]

Высоколегированные нержавеющие и термостойкие стали (ориентировочное сопоставление различных марок  [c.165]

В справочнике приведены химический состав, механические и физические свойства, режимы термической обработки и названия большинства углеродистых, легированных и высоколегированных сталей, применяемых в настоящее время в мировой практике. Содержатся основные данные о конструкционных, инструментальных, нержавеющих, кислотоупорных, теплостойких и жаропрочных талях двенадцати стран Европы, Америки и Азии (ФРГ, США, Бельгия, Англия,  [c.268]

При обработке закаленных углеродистых и легированных HR > 55) сталей, а также высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов с ударной нагрузкой (торцовое фрезерование, точение прерывистых поверхностей) или при точении заготовок из этих материалов с загрязненной литейной коркой целесообразно (вследствие большей прочности и теплопроводности) применение вольфрамового сплава ВК8.  [c.12]

Высоколегированные нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы  [c.209]

Мало- и высоколегированная быстрорежущая сталь, нержавеющая и клапанная сталь. . 0,65 Чугун серый, ковкий чугун и медные сплавы 1,00  [c.216]

Требования, предъявляемые к электродам для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, содержатся в ГОСТ 9467—60, а для высоколегированных — в ГОСТ 10052—62. Правила приемки и методы испытания электродов предусмотрены ГОСТ 9466—60. Электроды для сварки и наплавки сталей разделяют на три группы 1) для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, 2) для сварки легированных теплоустойчивых сталей 3) для сварки высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей.  [c.202]

При сварке высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей применяются электроды, стержни которых имеют состав, близкий к составу свариваемых деталей.  [c.114]

В обозначениях марок конструкционной стали двузначные цифры слева указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Для высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей число перед буквенным обозначением указывает условное содержание углерода в десятых долях процента. Цифра впереди опускается, если количество углерода пе ограничено нижним пределом при верхнем пределе 0,10 и более. При содержании углерода до 0,08% впереди буквенного обозначения ставится знак О, при содержании углерода до 0,04% — знак 00.  [c.791]

Сварка в защитных газах как плавящимся, так и неплавящимся электродом широко применяется для соединения низколегированных, конструкционных, высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, алюминиевых, магниевых, никелевых и медных сплавов, активных и редких металлов (цирконий, тантал, титан и молибден).  [c.320]

Высоколегированные нержавеющие и кислотоупорные стали обладают высоким сопротивлением коррозионной усталости в целом ряде коррозионных с ед.  [c.48]

Высоколегированные конструкционные нержавеющие и жаропрочные стали относятся к другим структурным классам аустенитному, мартенситному, фер-ритному и др.  [c.106]

Во время печатания настоящей книги вышел ГОСТ 5632-51 на высоколегированную нержавеющую и жаропрочную сталь, в связи с чем приводятся обозначения марок сталей по новому ГОСТ  [c.465]

Малоуглеродистая сталь Низко- и среднелегированная сталь Нержавеющие хромоникелевые высоколегированные стали Жаропрочные хромоникелевые сплавы У X н.р.  [c.433]

Химическое травление нержавеющих и высоколегированных сталей. Наиболее простым химическим методом снятия окалины с деталей из хромистых сталей типа 1X13 и 2X13 является травление в 20%-ном растворе соляной кислоты при 15—25° С с последующим удалением разрыхленной окалины стальными щетками и пассивированием в 10%-но.м растворе азотной кислоты при 15—25° С с повторной очисткой стальными щетками.  [c.932]

При обработке деформирующими протяжками важную роль играют смазывающие материалы. Углеродистые и малолегированные стали лучше всего протягивать с сульфофрезолами, МР-1 и МР-2, устраняющими схватывание обрабатываемого металла с инструментом, которые можно легко подавать в зону деформирования известными способами. Нержавеющие и высоколегированные стали нужно протягивать с применением смазок, обладающих высокими экранирующими свойствами [118].  [c.26]

Хромомагнезит. Содержание Сгз0 15%, MgO 42%, РегОз 13—15%, АЬОз 6—8%. Вредные примеси СаО температура размягчения 1605°). Просев после помола через сито № 2. Применяется в качестве противопригарного материала в облицовочной смеси, которая ирименяется для форм и стержней для отливок из нержавеющей и высоколегированной стали. Примерный состав смеси (в весовых частях) хромомагнезит — 100, едкий натр (10%-пый раствор) — 1,5 жидкое стекло (уд.  [c.412]

Для диафрагм и лопаток в турбинах высокого давления при работе в области высоких температур применяют специальную нержавеющую и высоколегированную сталь с присадкой хрома, никеля и молибдена. Для диафрагм первых ступеней турбин средних параметров применяют также сталь с присадкой небольщого количества молибдена ( 0,5%).  [c.116]

Сопловые лопатки для турбин высокого давления изготовляются из н ер ж а в с ю щ е й стал и. Для диафрагм и лопаток в турбинах высокого давления в области высоких температур применяют специальные нержавеющие и высоколегированные стали с присадкой хрома, никеля и моЛ Ибдена. Для диафрагм первых ступеней турбин среднего давления применяются также стали с присадкой небольшого количества молибдена (около 0,5%).  [c.131]

Полуавтомат ПДГ-101 предназначен для сварки изделий из тонколистовой стали в среде диоксида углерода, ПДГ-251 — для сварки малоуглеродистых сталей в среде диоксида углерода и нержавеющих сталей в среде аргона. Полуавтомат ПДГ-151 применяют для сварки изделий из малоуглеродистых и низколегированных сталей в среде диоксида углерода (МАГ), а также легированных и нержавеющих сталей в среде аргона (МИГ). Этот полуавтомат может быть использован для ручной дуговой сварки на постоянном токе (MMA-D ). Полуавтомат ПДИ-304 вместе с выпрямителем ВДГИ-302 служит для сварки алюминия, его сплавов и высоколегированных сталей в среде диоксида углерода. Полуавтоматы в комплекте с выпрямителями ПДГ-312-4 с ВДП-303-3, ПДГ-401 с ВДГ-401 и ПДГ-601 с ВДГ-601 предназначены для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в среде диоксида углерода.  [c.251]

Титан образует устойчивые карбиды. Присадка титана к стали сильно измельчает зерно и уменьшает склонность к перегреву. Поэтому титан в количестве 0,01—0,05% добавляется к некоторым конструкционным и инструментальным сталям для измельчения зерна. Титан получил значительное распространение в качестве присадки к высоколегированным нержавеющим и кислотостойким сталям для предотвращения так называемой меж-кристаллитной коррозии (см. стр. 328). Испольэование титана в качестве легирующего элемента конструкционных сталей общего назначения весьма целесообразно, так как титан в малых количествах более доступен, чем другие дефицитные легирующие элементы.  [c.280]

Б. Трубы для химической промышленности. В зависимости I от условий службы эти трубы изготовляют из углеродистых, ле- гированных, высоколегированных (нержавеющих) и других сталей. Требования, предъявляемые к трубам в отношении качества стали, механических свойств, точности размеров и чисто-к ты поверхности, очень высокие. Они вызваны тем, что такие ( трубы работают в агрессивных средах в широком интервале  [c.9]

Высоколегированные стали применяют во многих отраслях промышленности, где от изделий требуются специальные свойства (стойкость против атмосферной и газовой коррозии, кислотостой-кость, окалиностойкость, жаропрочность, высокое электрическое сопротивление и др.). Сварные конструкции чаще всего изготовляют из низкоуглеродистых высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей.  [c.163]

При изготовлении отливок из высоколегированных нержавеющих и износоустойчивых сталей возникают дополнительные затруднения. Кроме большой усадки эти стали имеют низкую теплопров-од-ность, пониженную прочность при высоких температурах, что обусловливает их склонность к образованию трещин. Поэтому формовочные материалы и сами формы должны иметь максимальную податливость,  [c.447]

Точечной сваркой соединяют детали из угелордистых, низколегированных высоколегированных нержавеющих и жаростойких сталей, разнородных металлов, а также цветных металлов и сплавов.  [c.340]

Сочетание высокой твердости эльбора с теплостойкостью, в два раза превосходящей теплостойкость алмаза, и химической инертностью к железу и сплавам на его основе делает эльбор незаменимым при обработке высокотвердых сталей и сплавов, легированных вольфрамом, молибденом, кобальтом, ванадием, которые плохо или совсем не обрабатываются обычными абразивными и алмазными инструментами. Инструмент из эльбора успешно применяется при чистовом шлифовании и заточке инструментов из быстрорежущих сталей, при чистовом тонком шлифовании прецизионных деталей из жаропрочных, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей HR 64—66), а также при шлифовании деталей из материалов, чувствительных к термическим ударам (литые магниты). Большой эффект достигается при чистовом и тонком шлифовании инструментом из эльбора массовых деталей на станках, работающих в автоматическом и полуавтоматическом циклах (малые отверстия приборных подшипников), при шлифовании направляющих станков и ходовых винтов, при обработке профилей резьбы метчиков, калибров, ходовых винтов, при доводке рабочих поверхностей деталей подшипников из жаропрочной стали ЭИ347 и др.  [c.12]

Плакирующий (наружный металл) предназначен для защиты основного металла — сердцевины (обычно стали) от воздействия агрессивных сред или придания ему других свойств. Обычно производятся следующие виды биметалла сталь-медь, сталь-латунь, сталь-никель, сталь-нержавеющая сталь, сталь-алюминий, сталь-различные сплавы и т. д. Биметаллы изготовляются в виде листов, лент, проволоки и предназначаются для замены цветных металлов и высоколегированных сталей в хнуической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Плакирование осуществляется- пршсаткой соприкасающихся между собой слоев раз-лйчных металлов или электролитическим осаждением на листюую сталь, ленту, проволоку меди, латуни, никеля и т. д.  [c.98]

Краткий справочник газосварщика и газорезчика содержит основные данные о газах, газах-эаменителях и горючих жидкостях, применяемых при газопламенной обработке металла. В книге сообщены технические и технологические характеристики аппаратуры и оборудования для газовой сварки и резки, приведены правила эксплуатации и методы ремонта аппаратуры и оборудования, а также изготовления быстроизпашивающихся деталей. Приведены некоторые данные о материалах для ремонта и эксплуатации оборудования. По вопросам технологии сообщаются сведения о газовой сварке малоуглеродистых,средне- и высокоуглеродистых сталей, высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов с высоким омическим сопротивлением, а также о сварке чугуна и цветных металлов и сплавов сообща ются краткие сведения о сварке пластических материалов. Подробно освещены вопросы машинной и ручной кислородной разделительной резки сталей разной толщины, резки кислородом низкого давления, кислородно-флюсовой резки, резки кислородным копьем и поверхностно-кислородной резки. Приводятся данные о методах контроля сварных соединений.  [c.2]

mash-xxl.info

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

Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах

Основные характеристики металла

Высоколегированная сталь имеет свойства и характеристики, которые позволяют более широко использовать производимую продукцию. Подобные стали обладают следующими характеристиками:

• Прочность (достигается благодаря термической обработке).
• Коррозионная стойкость.
• Стойкость к деформационным процессам.
• Пластичность (в сравнении с углеродистой сталью пластичность в разы больше).
• Немагнитность (стали, используемые в машиностроении).
• Упругость.
• Закаленность.
• Свариваемость.

Благодаря тому, что формула сплава является различной, свойства получаются разнообразные. Структура легко меняется благодаря термической обработке и легирующим компонентам. Таким образом, можно получить свойства, которые требуются по условиям проекта. К примеру, высоколегированная 18 % хромистая сталь может иметь в составе никель, который дает возможность получить коррозионную стойкость и хладноломкость.

Сварка высоколегированных сталей позволяет получить продукцию, которая может использоваться в любых климатических условиях. Так, метод штампосварки позволяет использовать конечный продукт в критически низких температурах – до минус 253 градусов по Цельсию. Специальная обработка кремнием позволяет получить ферросилиды, которые могут работать в сильных кислотах (азотной, фосфорной и других).

Высоколегированная сталь отличается твердостью, высокой способностью к истиранию. Так, кислотоупорными материалами являются – С15 и С17, а хром, ванадий и марганец повышают износостойкость сплава.

Особенности сварки

По сравнению со сваркой других видов стали, сварка высоколегированных сталей имеет свои особенности. Это связано с тем, что стали такого вида имеют сниженный коэффициент теплопроводности и повышенный коэффициент линейного расширения. В результате того, что отвод тепла замедлен, увеличивается глубина проплавления основного слоя. А из-за большого коэффициента линейного расширения могут возникать деформации и трещины.

Для предотвращения трещин и других дефектов сварного шва рекомендуется:

1. Формировать шов с двойной структурой (аустенит и феррит). При этом для жаростойких и жаропрочных сталей количество феррита в шве должно быть в пределах 3-5%, а для коррозийно-устойчивых количество феррита может достигать 15-25%.
2. Снижать количество вредных примесей (сера, фосфор, свинец и т. п.), которые ухудшают свариваемость металла. Для этого надо использовать режимы с уменьшенным количеством основного материала, а свариваемые стали и материалы электродов должны содержать минимум вредных примесей.
3. Для обеспечения минимального насыщения шва газами при сварке надо использовать постоянный ток обратной полярности.
4. При сварке покрытыми электродами поддерживать короткую дугу и вести сварку без поперечных колебаний.
5. Правильно выбирать тип электродов с фтористокальциевыми покрытиями, уменьшающими угар легирующих элементов. Для помощи в выборе типа электрода существуют специальные таблицы. В таких таблицах для различных типов высоколегированных сталей рекомендуется использование соответствующих марок электродов.
6. Уменьшать влияние на шов силового фактора, включающего воздействие термических сил, деформации усадки и жесткости крепления кромок. С этой целью необходимо ограничивать ток сварки, заполнять разделку швами небольшого сечения и использовать разделки необходимой формы.

В зависимости от структуры стали, содержания в ней углерода, толщины деталей и жесткости конструкции может потребоваться подогрев свариваемых деталей.

Например, при сварке мартенситных деталей подогрев необходим во всех случаях, а для деталей со структурой аустенит такой подогрев требуется не всегда. Температура подогрева выбирается в пределах от 100 до 300 °С.

Марки высоколегированных сталей

Наиболее востребованными и известными являются следующие марки сталей:

• Ферритные: 15Х28, 12Х17, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х18Тч, 10Х13СЮ.
• Мартенситные: 15Х11МФ, 40Х9С2, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 95Х18, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 13Х11Н2В2МФ, 40Х13, 20Х13, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР.
• Аустенитно-мартенситные: 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1.
• Аустенитно-ферритные: 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2.
• Мартенситно-ферритные: 12Х13, 18Х12ВМБФР, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ.
• Аустенитные: 05Х18Н10Т, 45Х22Н4М3, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 03Х18Н10Т, 08Х16Н13М2Б, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х16Н15М3Б, 10Х11Н23Т3МР, 20Х23Н18, 10Х11Н20Т2Р, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 20Х25Н20С2.

Применение легирующих марок стали:

• 40Х13, 30Х13 – используют для карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургических инструментов.
• 12Х17 – марка высоколегированной стали, использующаяся для изготовления кухонной утвари или предметов домашнего обихода.
• 20Х13, 12Х13, 08Х13 – используют для изготовления элементов гидравлических установок, конструкций, которые работают в слабоагрессивных условиях.
• 95Х18 – используют для производства высокотвердых шарикоподшипников.

описание, технология сварки, маркировка и особенности

Бизнес 23 июня 2016
В наше время достаточно сложно переоценить значение продуктов металлургии, которые широко используются в промышленности, строительстве, изготовлении бытовой утвари, предметов домашнего пользования. Но особого внимания заслуживают легированные стали, без которых большое количество отраслей (машиностроительная, нефтехимическая, энергетическая, пищевая, изготовление специальных конструкций, основным назначением которых является работа в агрессивных условиях) не смогли бы выполнять свои основные функции.

Возникает закономерный вопрос: а что же такое легированная сталь, ее сплавы? Какая существует классификация легирующих элементов? Каковы основные характеристики и свойства высоколегированной стали? На эти и некоторые другие вопросы мы постараемся максимально развернуто ответить в нашей статье.

Что такое легированная сталь?

Давайте сначала выясним, что же представляет собой этот металл. Легированная сталь – сплав железа с углеродом, который имеет в своем составе специальные элементы, влияющие на главные механические или физические свойства конечной продукции металлургической отрасли. Элементы, которые добавляются к основному составу сплава, называются легирующими. Хром, никель, ванадий, марганец, медь – их основная группа.

Виды стали

Существует классификация легирующих элементов, которая основывается на их процентном содержании в сплаве:

• Высоколегированная сталь – 10-50 %.
• Среднелегированная – 2,5-10 %.
• Низколегированная – до 2,5 %.

Видео по теме

Виды: высоколегированные стали, сплавы

Рассмотрим еще один интересный момент. Высоколегированная сталь и ее сплавы также имеют классификацию. Каждый из нижеприведенных видов применяется в определенных условиях:

Исходя из процентного содержания легирующего элемента, различают следующие виды:

• Хромомарганцевая сталь.
• Хромоникелевая.
• Хромистая.

Использование высоколегированных сталей

Где же применяется такой металл? Высоколегированные стали и их сплавы являются неотъемлемыми компонентами в производстве различной продукции. Следующие отрасли не могут обойтись без их использования:

• Химическая.
• Нефтяная промышленность.
• Машиностроение.
• Строительство.
• Изготовление конструкций, основным назначением которых является работа в агрессивных условиях (высокая температура, перепады).

Добавление легирующих элементов позволяет достичь определенных механических свойств. Поэтому высоколегированная сталь используется как хладостойкий компонент. Особенно часто этот металл встречается в машиностроении. Самыми популярными являются высоколегированные аустенитные стали, в составе которых легированный компонент занимает около 55 %, а все остальное – железо, хром (около 18 %), никель (8 %). Легирующие компоненты подобного состава определяют дальнейшее назначение изготовленной продукции.

Использование коррозионно-стойких сталей

Коррозионно-стойкие высоколегированные стали используют в газовой среде или щелочной кислоте. Характерным их отличием является пониженное содержание углерода – приблизительно 0,12 %. Дальнейшее легирование и термическая обработка позволяют получить особый сплав, который может противостоять агрессивным условиям газовой или жидкометаллической среды.

Использование сталей, содержащих вольфрам или молибден на уровне 7 % и бор, позволяет работать при температуре до 1100 градусов. Вольфрам и молибден – элементы, которые относятся к упрочнителям. Для повышения окалиностойкости производимой продукции в качестве легирующих элементов добавляются кремний или алюминий. Такие конструкции могут использоваться как нагревательные элементы или печи.

Основные характеристики металла

Высоколегированная сталь имеет свойства и характеристики, которые позволяют более широко использовать производимую продукцию. Подобные стали обладают следующими характеристиками:

• Прочность (достигается благодаря термической обработке).
• Коррозионная стойкость.
• Стойкость к деформационным процессам.
• Пластичность (в сравнении с углеродистой сталью пластичность в разы больше).
• Немагнитность (стали, используемые в машиностроении).
• Упругость.
• Закаленность.
• Свариваемость.

Благодаря тому, что формула сплава является различной, свойства получаются разнообразные. Структура легко меняется благодаря термической обработке и легирующим компонентам. Таким образом, можно получить свойства, которые требуются по условиям проекта. К примеру, высоколегированная 18 % хромистая сталь может иметь в составе никель, который дает возможность получить коррозионную стойкость и хладноломкость.

Сварка высоколегированных сталей позволяет получить продукцию, которая может использоваться в любых климатических условиях. Так, метод штампосварки позволяет использовать конечный продукт в критически низких температурах – до минус 253 градусов по Цельсию. Специальная обработка кремнием позволяет получить ферросилиды, которые могут работать в сильных кислотах (азотной, фосфорной и других).

Высоколегированная сталь отличается твердостью, высокой способностью к истиранию. Так, кислотоупорными материалами являются – С15 и С17, а хром, ванадий и марганец повышают износостойкость сплава.

Виды высоколегированных сталей по тепловым свойствам

Исходя из тепловых характеристик, существует следующая классификация:

• Платинит (ЭН42) – используется для производства электродов, которые используются в лампах накаливания. Это объясняется тем, что коэффициент расширения такой же, как у стекла.
• Элинвар (Х8Н36) – идеально подходит для часовых пружин и измерительных приборов. Это объясняется тем, что модуль упругости является постоянным и не разрушается при температурах от -50 до +100 градусов по Цельсию.
• Инвар (И36) – применяется для производства эталонов, калибровочных элементов, так как коэффициент расширения равняется нулю.

Занимательным свойством коррозионной стали (только высоколегированная нержавеющая сталь) является магнитность. Поэтому различают немагнитные и магнитные виды таких металлов. Первые подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые подвиды, а последние имеют в составе кобальт, хром.

ГОСТ: высоколегированные стали

Требования к таким прочным металлам и жаростойким сплавам регламентируются специальными нормативами, а именно ГОСТом 5632-72.

Марки высоколегированных сталей

Наиболее востребованными и известными являются следующие марки сталей:

• Ферритные: 15Х28, 12Х17, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х18Тч, 10Х13СЮ.
• Мартенситные: 15Х11МФ, 40Х9С2, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 95Х18, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 13Х11Н2В2МФ, 40Х13, 20Х13, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР.
• Аустенитно-мартенситные: 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1.
• Аустенитно-ферритные: 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2.
• Мартенситно-ферритные: 12Х13, 18Х12ВМБФР, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ.
• Аустенитные: 05Х18Н10Т, 45Х22Н4М3, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 03Х18Н10Т, 08Х16Н13М2Б, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х16Н15М3Б, 10Х11Н23Т3МР, 20Х23Н18, 10Х11Н20Т2Р, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 20Х25Н20С2.

Применение легирующих марок стали:

• 40Х13, 30Х13 – используют для карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургических инструментов.
• 12Х17 – марка высоколегированной стали, использующаяся для изготовления кухонной утвари или предметов домашнего обихода.
• 20Х13, 12Х13, 08Х13 – используют для изготовления элементов гидравлических установок, конструкций, которые работают в слабоагрессивных условиях.
• 95Х18 – используют для производства высокотвердых шарикоподшипников.

Источник: fb.ru
Комментарии

Идёт

Похожие материалы

Бизнес Вымя коровы: описание, строение, возможные болезни и особенности лечения

Выменем называют молочную железу самок сельскохозяйственных животных. У всех жвачных, в том числе и у коров, оно располагается между бедрами, в паховой области. У самок КРС оно является органом, образованным в результ…

Бизнес Пьезоэлектрический датчик: описание, ускорение, принцип работы и особенности

Для получения данных о температуре либо давлении атмосферной среды применяются специальные датчики пьезоэлектрического типа. К основным параметрам устройств относится не только рабочая частота, но проводимость, а такж…

Дом и семья Описание породы шиба-ину и особенностей ухода за собаками

Если вы решили завести себе эту замечательную собаку, то приготовьтесь ко множеству вопросов на улице. Вашего питомца будут именовать лайкой и самоедом, акитой, спрашивать, как уживается у вас дома ездовая собака, а с…

Дом и семья Котенок сиамский: описание породы, характер, уход и особенности кормления

Сиамские кошки отличаются оригинальным и запоминающимся внешним видом. Их довольно сложно спутать с представительницами других пород. Эти красивые и грациозные создания родом с Востока, с территории нынешнего Таиланда…

Домашний уют Яблоня «рождественское»: описание, фото, отзывы, уход и особенности выращивания

Сегодня мы поговорим о том, что представляет собой яблоня «рождественское». Описание, фото, отзывы садоводов – это та информация, которая интересует начинающего дачника. Как не ошибиться в выборе яблони? Как пос…

Домашний уют Яблоня Болотовское: описание, фото, отзывы. Распространение и особенности сорта

Одним из популярнейших десертных сортов орловской селекции, культивируемых в российских садах, является яблоня Болотовское. Описание, фото, отзывы о сорте мы представим в этой публикации.

Домашний уют Черешня Ревна: описание сорта, фото, отзывы и особенности выращивания Наряду с вишней черешня пользуется у отечественных дачников просто огромной популярностью. Еще недавно встретить эту теплолюбивую культуру можно было в основном только в южных регионах России. Однако в последнее время… Домашний уют Яблоня Свежесть: описание, фото, отзывы, уход и особенности выращивания

Яблоки являются едва ли не самым богатым на витамины и микроэлементы фруктом, который растет в нашей местности. Этот факт побуждает многих садоводов завести на своем участке яблоню. Однако тут перед человеком появляет…

Домашний уют «МаксФорте-ЭКОплита»: описание, технические характеристики, состав и особенности монтажа

Для того чтобы создать уют и комфорт внутри помещений вашего дома, необходимо утеплить жилище, но для этого важно подобрать правильный материал. Например, «МаксФорте-ЭКОплита» представляет собой звукопогло…

Домашний уют Цветы камнеломки: описание, посадка, уход, виды и особенности выращивания

Природа мудра и часто наделяет растения поистине удивительными качествами, дающими им возможность выживать в самых непростых условиях. Наглядным примером служит камнеломка — обширный род травянистых одно-, двух-…

monateka.com

Порядок расшифровки

Позиции в обозначении, слева направо.

• 1-я – содержание C (углерода), выраженное сотыми долями процента.
• 2-я – химический элемент, обеспечивающий легирование.

3-я – процентное содержание в стали легирующей добавки. Если оно равно или менее 1, то цифра не проставляется.

Примеры маркировки сталей высоколегированных

8Х18Н10Т – углерода (0, 08), хрома (18), никеля (10), титана (1).

38Х12МЮА – углерода (0,38); хрома (12); молибдена и алюминия – по 1%. Последняя буква (А) свидетельствует о высоком качестве стали.

Как уже отмечено, разделение высоколегированных сталей на группы (аустенитные, мартенситные и так далее), специфика из применения (инструментальные, конструкционные) описаны в ГОСТ и напрямую к теме статьи не относятся. А как правильно «прочитать» маркировку, автор уже подробно объяснил.

Какие свойства придают стали элементы легирования

Многие из добавок по своему воздействию на материал схожи. Например, повышают его прочность, устойчивость к коррозии. Поэтому отметим лишь те характеристики стали, на которые конкретная присадка оказывает максимальное влияние. То есть, существенно их улучшает.

• Титан – жаропрочность; также способствует уплотнению структуры за счет выведения излишков азота.
• Кобальт – механическая прочность.
• Ванадий, вольфрам, молибден – препятствуют росту зерен, способствуют неизменности структуры высоколегированной стали. Повышается ее режущая способность. Кроме того, Мо положительно влияет на жаростойкость материала.
• Никель – повышает упругость и устойчивость к ржавлению.
• Хром – придает множество свойств. Кроме перечисленных выше, обеспечивает неподверженность стали истиранию и качественное ее прокаливание.
• Марганец – твердость. Однако при повышении температуры зерно увеличивается в размерах. Это негативно сказывается на ударной прочности.
• Кремний – придает стали упругость.

Одна из особенностей обработки высоколегированных сталей – в технологии их закалки. Она производится не в воде, а в масле.

Особенности термической обработки легированной стали

Различие в термической обработке легированной и углеродистой сталей состоит в выборе различных температур и скорости нагрева, длительности выдержки при этих температурах и способе охлаж­дения.

Легированные стали менее теплопро­водны по сравнению с углеродистыми. Это необходимо учитывать и особенно осторожно нагревать детали из стали, содержащей такие элементы, как вольфрам.

Критические температуры у одних легированных сталей выше, у других — ниже; выбор температур термической обработки про­изводится в зависимости от содержания в стали легирующих эле­ментов.

Все легирующие элементы можно разбить на две группы: эле­менты, повышающие критические точки АС1 и А С3,а следователь­но, и температуры нагрева при термической обработке и элементы, понижающие критические точки. К первой группе от­носятся Сu, V, W, Si, Mo, Ti, Nb и др. В связи с этим от­жиг, нормализация и закалка сталей, содержащих перечис­ленные элементы, производят­ся при более высоких тем­пературах, чем отжиг, нор­мализация и закалка углеро­дистых сталей. Ко второй группе элементов относятся Mn, Niи др. При выборе тем­пературы термической обра­ботки имеет значение склон­ность аустенитного зерна к росту.

Все легирующие элементы, за исключением Μn, препятствуют росту аустенитного зерна при нагреве. Особенно сильное влияние на уменьшение роста аустенитного зерна оказывают элементы, обра­зующие в сталях карбиды (Сr, Mo, W, V, Ti): карбиды располагают­ся по границам зерна и затрудняют его рост при нагреве. Таким образом, легированные стали (за исключением марганцевистых) при термической обработке не склонны к перегреву; нагревать их можно до более высоких температур, чем углеродистые стали.

Время выдержки устанавливается несколько большее, чем для углеродистых сталей, так как легированная сталь обладает худшей теплопроводностью и полный прогрев изделия требует боль­шего времени. Кроме того, для получения лучших механических свойств необходима выдержка, чтобы полностью растворились леги­рованные карбиды в аустените.

Скорость охлаждения при термической обработке устанавливается в соответствии с устойчивостью переохлажденного аустенита и величиной критической скорости закалки. Практически это приводит к тому, что многие легированные стали закаливаются на мартенсит в масле, т. е. при меньшей скорости охлаждения, чем углеродистая сталь.

Легированная сталь обладает большей прокаливаемостью, чем выше степень легированности сталей, тем более глубокой прокаливаемостью они обладают (рис. 1). Легирующие элементы в стали влияют на устойчивость мар­тенсита при отпуске

Рис. 1. Зависимость прокаливае­мости от содержания в стали леги­рующих элементов:

1— стали низкой прокаливаемости (углеро­дистые),

2 — стали средней прокаливаемости (например, хромистые),

3 — стали повышен­ной прокаливаемости (например, хромоникелевые),

4 — стали высокой прокаливаемости (хромомарганцевокремниевые и другие сложнолегированные); закаленный слой заштрихован

Например, в инструментальных быстрорежущих сталях карбидообразующие элементы W, Mo, V, Сг способствуют образованию красностойкого мартенсита. Благодаря этому высокая твердость стали сохраняется до температур 560—600° С, тогда как мартенсит углеродистой стали начинает распадаться при 200—240° С, что снижает твердость стали. Высокая красностойкость — весьма цен­ное свойство инструментальной стали. Инструмент в процессе реза­ния нагревается, и, если сталь не красностойка, она теряет твер­дость и режущие свойства.

Кроме перечисленных особенностей, при отпуске легированной стали можно наблюдать явление отпускной хрупкости, т. е. пони­жение ударной вязкости, происходящее несмотря на уменьшение твердости. Причиной отпускной хрупкости является выделение хрупких фаз по границам зерен у таких широко распространенных сталей, как хромистые, хромоникелевые и др. Можно полностью избежать отпускной хрупкости, охлаждая такую сталь после отпус­ка не на воздухе, а в масле (крупные детали — даже в воде), а также применяя хорошо раскисленную сталь или другие марки стали, содержащие молибден или вольфрам, препятствующие выделению хрупких фаз.

Отметим, наконец, еще одну важную особенность термической обработки легированной стали. При закалке большинства сталей часть зерен высоколегированного аустенита мартенситного превра­щения не претерпевает, и в структуре стали сохраняется некоторое количество остаточного аустенита. Так как аустенит имеет невысо­кую твердость (НВ 170 — 220), закаленная сталь обладает несколь­ко меньшей твердостью и пониженной износоустойчивостью. Значи­тельного превращения остаточного аустенита в мартенсит отпуском у не удается добиться. Исследования, проведенные советскими уче­ными, показали, что превращения остаточного аустенита в мартенсит можно достигнуть глубоким охлаждением до минус 65 —минус 70° С. После выдержки изделий при низких температурах в течение 1—2 часов в их структуре происходит полное превращение остаточ­ного аустенита в мартенсит, и твердость, а вместе с ней и износоус­тойчивость изделий повышаются.

Виды легированных сталей

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.

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.

Примеры маркировки сталей высоколегированных

8Х18Н10Т – углерода (0, 08), хрома (18), никеля (10), титана (1).

38Х12МЮА – углерода (0,38); хрома (12); молибдена и алюминия – по 1%. Последняя буква (А) свидетельствует о высоком качестве стали.

Как уже отмечено, разделение высоколегированных сталей на группы (аустенитные, мартенситные и так далее), специфика из применения (инструментальные, конструкционные) описаны в ГОСТ и напрямую к теме статьи не относятся. А как правильно «прочитать» маркировку, автор уже подробно объяснил.

Какие свойства придают стали элементы легирования

Многие из добавок по своему воздействию на материал схожи. Например, повышают его прочность, устойчивость к коррозии. Поэтому отметим лишь те характеристики стали, на которые конкретная присадка оказывает максимальное влияние. То есть, существенно их улучшает.

• Титан – жаропрочность; также способствует уплотнению структуры за счет выведения излишков азота.
• Кобальт – механическая прочность.
• Ванадий, вольфрам, молибден – препятствуют росту зерен, способствуют неизменности структуры высоколегированной стали. Повышается ее режущая способность. Кроме того, Мо положительно влияет на жаростойкость материала.
• Никель – повышает упругость и устойчивость к ржавлению.
• Хром – придает множество свойств. Кроме перечисленных выше, обеспечивает неподверженность стали истиранию и качественное ее прокаливание.
• Марганец – твердость. Однако при повышении температуры зерно увеличивается в размерах. Это негативно сказывается на ударной прочности.
• Кремний – придает стали упругость.

Одна из особенностей обработки высоколегированных сталей – в технологии их закалки. Она производится не в воде, а в масле.

Классификация

Такие сплавы классифицируются:

• По структуре – бывают аустенитные, аустенитно-ферритные и ферритные, аустенитно-мартенситные и мартенситные. Наиболее популярные аустенитные составы. Содержание легирующих веществ у них достигает 55%. В качестве основных компонентов используются хром (18%) и никель (до 8%). Остальные примеси вводятся в зависимости от необходимых свойств материала.
• По преобладающей составляющей – сплавы на никелевой основе (50% Ni или более) и на железоникелевой (свыше 65% Fe и Ni в соотношении 1,5:1).
• По свойствам – коррозиестойкие, жаростойкие, жаропрочные.
• По доминирующему компоненту, которым легировали сплав, – хромистые, хромомарганцевые, хромоникелевые.
• По тепловым характеристикам:

1. элинвар (Х8Н36) – имеет стабильный модуль упругости и рабочий температурный диапазон от -50 до +100 °С, используется для изготовления часовых пружин и деталей измерительных приборов;
2. инвар (И36) – не склонен к температурным расширениям, применяется для изготовления эталонных деталей и калибровочных элементов;
3. платинит (ЭН42) – по тепловому расширению идентичен стеклу, используется для производства электродов ламп накаливания.

• По магнитным свойствам – магнитные (магнитомягкие и магнитотвердые) и немагнитные.

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.

Источники

• https://kuban-stan.ru/drugoe/vysokolegirovannaya-stal-eto-nerzhavejka-ili-net.html
• https://tk-metal.ru/stal/visokolegirovannaya-stal-marki-kharakteristiki-primenenie.html
• https://stroy-podskazka.ru/stal/vysokolegirovannaja/
• https://elton-zoloto.ru/metalloobrabotka/chto-takoe-vysokolegirovannaja-stal.html
• https://FB.ru/article/253463/vyisokolegirovannaya-stal-opisanie-tehnologiya-svarki-markirovka-i-osobennosti
• https://www.rocta.ru/info/legirovannaya-stal-chto-ehto-takoe-marki-sostav-vidy-i-primenenie/
• https://ismith.ru/metal/markirovka-vysokolegirovannoj-stali/