Виды и состав легированной стали

Легированная сталь представляет собой металл, содержащие добавки, которые дают возможность менять механические и физические свойства материала. Ниже расскажем о видах легируемой стали, покажем ее маркировку.

Что такое легированная сталь

Что же такое за чудо, эти легированные стали? В чем их отличие? Это углеродистые стали, для повышения характеристик которых используются легирующие компоненты.  Степень легирования может быть разной, но даже при небольших добавлениях, качественные характеристики материала повышаются в разы.

Производство

Легирование стали осуществляется двумя способами по специальным правилам.

Главный метод – металлургический. При нем в расплавленные металлы добавляют определенное число добавок. После этого устанавливаются дополнительные параметры, после чего химические реакции проводится в ускоренном режиме.

Дополнительный вариант для легирования – добавки наносятся поверхностным слоем, чтобы началось взаимное проникновение элементов.

Химический состав

В составе легирующих элементов присутствуют постоянные добавки. Они есть в каждом сплаве. Кроме того, существуют и необязательные ингредиенты для легирования. К основным компонентам относятся:

  • Железо. Главная черта этого ковкого металла – его присутствие в глубинах земли. По степени добычи он находится на втором месте вслед за алюминием. Он легко вступает в химические реакции, поэтому сплавлять его легко. Процент содержания железа может быть в диапазоне от 45 до 97-99 %., в зависимости от марки стали.
  • Углерод. Считается одним из важнейших ингредиентов состава. Обычно элемент добавляют в размере от 0.1% до 1.4% от общей массы. Чем больше углерода, тем более прочен металл.
  • Марганец. Полезный элемент, относящийся к основным. Если его количество меньше 1%, серьезный улучшений он не предаст. Внешне выглядит красиво – он серебристого цвета, поэтому металлические слитки от него имеют специфический оттенок.  Главная польза в том, что он помогает удалять из материала кислород. В отдельных соединениях в соответствии с нормами гостов присутствует в количестве 11 – 14 % от общей массы. При этом сталь размагничивается, получается более ударопрочной и долго не изнашивается.
  • Кремний – обязательный компонент состава, если в сплаве содержится свыше 0.8 %, обладает легирующими качествами. Как и марганец, он ликвидирует ненужный кислород. Повышает износоустойчивость, упругость, прочность материала при сильном нагревании.
Интересное:  Что такое гальваническое покрытие металла

В числе добавок бывает и вредные компоненты. Специалисты стараются их вывести, но полностью убрать невозможно. К таковым относятся:

  • Сера. Повышает вероятность появление трещин на нагретом металле.
  • Фосфор. Увеличивает хрупкость материала.
  • Кислород, азот и водород обладают свойствами «разрыхления» сплава.
  • Окислы и нитриды увеличивают вероятность появления надрывов.

Еще одна группа элементов – случайные. Появляются в емкости с шихтами, то есть смесями изначальных компонентов, не обладают полезными качествами. Могут нести безвредный характер, но поскольку доля их содержания мала, практически не влияют на структуру. К таким относят:

  • Медь;
  • Цинк;
  • Свинец;
  • Хром;
  • Никель.

К последней группе относят специальные элементы.  Их применяют с целью улучшения некоторых свойств металла. Они придают сплаву упрочнение. Эти элементы вводятся дополнительно для повышения определенных характеристик.  К ним относятся:

  • Титан;
  • Ванадий;
  • Молибден;
  • Вольфрам;
  • Некоторые другие.

Свойства и характеристики

Свойства и характеристики легированных сталей очень разнообразны. Они зависят от добавок, применяющихся как легирующие при изготовлении некоторых типов стали.

В зависимости от количества примесей материал получает следующие свойства:

  • Прочность. Эта характеристика повышается при добавлении в сплав хрома, титана, некоторых других компонентов.
  • Неподверженность коррозии. Увеличивается после добавления хрома и молибдена.
  • Твердость. Повышается после появления в составе металла марганца, хрома, иных компонентов.

Важно: Чтобы сплав стал прочнее и устойчивее к влияниям окружающей среды, в составе должен содержаться хром в количестве не меньше 12 %.

Сталь не должна менять характеристики при нагревании до 600 C°.

Классификация легированных сталей

Выделяется следующая классификация типов легированных сталей.

По качеству

В зависимости от качества, легированные стали разделяются на виды:

  • Конструкционные;
  • Инструментальные;
  • Имеющие особые физические свойства.

Полезно: Конструкционная и инструментальная легированная сталь применяется в сферах, требующих высокой прочности. Типы металла с особыми свойствами являются коррозионно-устойчивыми, они стойкие к экстремальным температурным значениям и агрессивной химической среде. К таким материалам относится нержавейка.

По количеству добавок

Различают три главных типа легированной стали, имеющей нержавеющий характер.

  1. Низколегированный. В такой стали присутствует 2.5 % легирующих добавок.
  2. Среднелегированный. В нем имеется от 2.5 до 10 % легирующих элементов.
  3. Высоколегированный. Сюда относят сталь, в которой число легирующих компонентов свыше 10 %. В отдельных разновидностях число таких элементов может достичь 50 %.
Интересное:  Холодная ковка металла своими руками

По назначению

По практическому назначению легированные стали бывают двух типов:

  • Машиностроительные материалы — используются при изготовлении деталей разных механизмов, в конструкциях корпуса. Проходят особую температурную обработку.
  • Строительные сплавы — обычно применяются при производстве сварных металлических конструкций, их редко подвергают обработке высокой температурой.

Маркировка легированных сталей

Точный состав каждого легируемого материала можно посмотреть в справочниках. Однако узнать подобные сведения можно, если понимать маркировку в легированной стали.  Легирующие элементы можно опознать по буквенному обозначению.  Кроме того, есть возможность сделать расшифровку по процентным показателям различных элементов в металле.

Важно: Маркировка обозначается буквой, которая показывает назначение сплава. Литеры обозначают следующие марки:

Ж, Х, Е — нержавеющие, хромистые, магнитные металлы.

Я — нержавеющий сплав хромоникилиевого типа.

Ш — сталь шарикоподшипниковой разновидности.

Р — режущий металл.

А, Ш — сталь с примесями, обладающая высоким качеством.

Расшифровка маркировки

Кроме того, в стали могут содержаться разные компоненты. Прилагаем таблицу, показывающую, как обозначаются различные металлы в сплавах:

Важно: если перед буквой указана цифра, это количество используемого кремния, при показании цифр после буквенной аббревиатуры, имеется в виду процент указанных веществ.

Применение легированной стали

Легированная сталь находит широкое применение в машиностроительной отрасли, производстве инструментов, стройматериалов.

Автомобильные детали производят из перлитных сплавов. К таким относится сталь низкой и средней степени легированности. После отжига структура металла позволяет обрабатывать материал режущими инструментами.

Сталь с незначительной легированностью используется в судостроении, поскольку материал позволяет снизить толщину применяемого сплава.

Металл с хромовой примесью применяют для выплавки изделий, не подверженных воздействию молочной, уксусной кислот, при изготовлении деталей, работающих в среде высокого давления. Это могут быть шестерни коробки передач, поршневые пальцы и иные детали.

Интересно: Сталь с сильной легированностью применяется для создания деталей, имеющих устойчивость к коррозии.  Подобные компоненты держат экстремальные температуры, могут служить при + 1100 C°.

Сварка сплавов

Легированные сплавы гибкие, из них делают сложные механизмы путем сварки. Благодаря разному содержанию примесей, каждый тип легированных сплавов обладает своей спецификой.

Интересное:  Виды резьбы по металлу и их классификация

Низколегированных

Эти металлы часто подвергаются закаливанию, они хорошо свариваются, но их швы плохо переносят чрезмерное напряжение. Необходимо предварительно подогреть сплав и медленно его охладить, чтобы не образовались холодные трещины.

Среднелегированных

Легированные стали данного типа получаются надежными при применении компонентов из вольфрама, молибдена, ванадия. Необходимо подобрать электроды с этими же веществами, но не такой концентрации. Сплав требует защиты от перегрева, окислительных процессов, водородной болезни.

Высоколегированных

Для сварки нужно использовать оборудование с наименьшим тепловым захватом материалов. Это следует сделать, чтобы металл не подвергался короблению при сварке, поскольку в сплаве содержится много добавок. Газовую сварку не стоит использовать.

При электросварке следует пользоваться электродами с покрытием из фтора и кальция. Таким путем можно добиться качественных показателей прочности швов.

Валерий Шилков

Опыт в сфере металлообработки более 30 лет. Закончил МГТУ им. Н. Баумана. Работал штамповщиком, станочником металлообработки, имею 5 разряд сварщика.

Оцените автора
Добавить комментарий

Adblock
detector