Какие марки высоколегированной стали?

Уже более 3 000 лет человечество обрабатывает железо изготавливая различные орудия, машины, домашнюю утварь. Несмотря на относительно высокие механические свойства этого металла его разрушение в результате коррозии не способствует долговременному использованию железных изделий на открытом воздухе.

Ещё одним существенным ограничением в использовании данного металла является его невысокие эстетические качества. Чтобы существенно улучшить данные свойства при производстве стали используются добавки придающие устойчивость к окислению, появлению на её поверхности блеска и существенному увеличению прочности металла.

Что такое легированная сталь

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Это углеродистая сталь для улучшения технологических свойств которой введены специальные легирующие элементы. Процент добавок в составе невелик, но даже при незначительной концентрации, физические свойства металла улучшаются в несколько раз.

В зависимости от вида используемых добавок при производстве стали металл приобретает следующие свойства:

  • неподверженность коррозии;
  • упругость;
  • тугоплавкость;
  • прочность.

Для придания перечисленных качеств в состав добавляют следующие металлы:

  • хром;
  • никель;
  • молибден;
  • вольфрам;
  • медь.

Зачастую в углеродистую сталь достаточно добавить 1 — 3% легирующих элементов для придания ей необходимых свойств и качеств.

Виды легированных сталей

От процентного содержания добавок стали разделяются на:

  1. Низколегированные — содержание добавок менее 2,5%
  2. Среднелегированные — 2,5 — 10%.
  3. Высоколегированные — более 10%.

Также легированные стали подразделяются на следующие виды:

  • конструкционные;
  • инструментальные;
  • с особыми физическими свойствами.

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Конструкционные и инструментальные изделия используются в тех областях применения металлов, где необходима повышенная прочность. Легированные стали с особыми физическими свойствами могут быть устойчивыми к коррозии, высокой температуре и к химически агрессивным средам.

Маркировка легированных сталей

Из-за большого разнообразия сплавов с улучшающими добавками появилась необходимость в их маркировке. Легированные стали классификация и маркировка которых будет приведена ниже очень легко идентифицировать по буквенному обозначению, а также по указанию процентного состава тех или иных веществ в металле.

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Маркировка включает в себя буквы, которые обозначают предназначение металла.

  1. Ж, Х, Е — обозначение нержавеющих, хромистых и магнитных сплавов.
  2. Я — хромоникелевая нержавеющая сталь.
  3. Ш — шарикоподшипниковая.
  4. Р — режущая.
  5. А, Ш — качественная и высококачественная легированная сталь.

Также в сплавах могут содержаться следующие элементы:

  • Азот — А
  • Алюминий — Ю
  • Бериллий — М
  • Бор — П
  • Вольфрам — В
  • Ванадий — Ф
  • Кобальт — К
  • Кремний — С
  • Марганец — Г
  • Медь — Д
  • Молибден — М
  • Магний — Ш
  • Ниобий — Б
  • Никель — Н
  • Селен — Е
  • Титан — Т
  • Фосфор — П
  • Хром — Х
  • Цирконий — Ц
  • Редкоземельные металлы — Ч

Если легированные стали маркировка которых после букв не имеет цифр не содержат ниобия, молибдена, ванадия, алюминия, азота, бора, титана, циркония и редкоземельных металлов, то это будет говорить о том, что в материале содержание легирующего элемента менее 1,5%. Для перечисленных выше металлов имеется исключение из данного правила, по причине влияния на механические свойства сплава даже десятых долей процента.

Если перед буквенным обозначением стоит цифра, то это показатель содержания кремния, а расположение цифр после буквы указывает процентное соотношение обозначенных химических элементов.

Применение легированных сплавов

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам легированная сталь применение находит в машиностроении, изготовлении инструментов, труб и строительных материалов.

Детали машин обычно изготавливают из перлитных металлов. К этой категории материалов относятся низколегированные и среднелегированные стали, которые после отжига имеют структуру позволяющую легко обрабатывать металл с помощью режущего инструмента.

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Низколегированные стали благодаря повышенным прочностным характеристикам позволяют существенно экономить денежные средства при строительстве крупногабаритных сооружений и машин. Например, в судостроительстве благодаря использованию материала удаётся уменьшить толщину применяемого металла.

Легированные стали с добавками хрома широко используются для производства изделий, которые устойчивы к воздействия молочной и уксусной кислоты, а также следующих деталей работающих под значительным давлением:

  1. Поршневые пальцы, карданные крестовины и другие изделия предназначенные для эксплуатации в условиях повышенного износа.
  2. Кулачковые муфты, плунжеры и шлицевые валики.
  3. Шестерни коробок передач и червячные валы, а также другие изделия для работы на малых и средних скоростях.

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Высоколегированная сталь широко используется для производства деталей устойчивых к коррозионному разрушению. Такие изделия также устойчивы к высоким температурам и способны работать в условиях до +1100 градусов.

Некоторые виды сплавов благодаря особым тепловым качествам имеют специальное применение, например:

  1. ЭН42 — материал обладает коэффициентом расширения таким же как и у стекла, поэтому применяется в качестве электродов в лампах накаливания.
  2. Х8Н36 — обладает постоянной упругостью, которая не изменяется в температурных пределах от минус 50 до +100 градусов. Благодаря неизменяемой упругости такой материал широко используется для
    производства пружин для часовых механизмов и стрелочных измерительных приборов.
  3. И36 — сплав обладает нулевым коэффициентом температурного расширения, поэтому идеально подходит для изготовления различных эталонов и калибровочных изделий.

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.

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

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.

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.

Читайте также:  Какая расшифровка латуни л63?

Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

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.

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.

Источник: https://plavitmetall.ru/obrabotka/legirovannaya-stal-primenenie.html

Высоколегированная сталь – что она собой представляет и зачем нужна?

Государственный стандарт 5632–72 подразделяет такие стали на никелевые и железоникелевые.
У первых базовая структура представлена раствором (твердым) хрома и иных добавок с легирующими свойствами в никелевой основе, включающей в себя от 50 и более процентов хрома.

Основная же структура железоникелевых сплавов характеризуется отношением железа к никелю 1,5 к 1, при этом суммарный объем этих химических элементов в стали равняется 65 и более процентам.

В зависимости от ключевых параметров высоколегированные составы принято делить на три группы:

  • Окалиностойкие (жаростойкие). Им присуща стойкость против поверхностного химического разрушения при температурах более 550 °С в газообразной среде. Такие стали могут использоваться в слабонагруженном либо ненагруженном состоянии.
  • Нержавеющие (коррозионностойкие). Эффективно противодействуют межкристаллитной, кислотной, почвенной, солевой, щелочной, атмосферной химической и электрохимической коррозии, а также коррозии под напряжением.
  • Жаропрочные. Функционируют при повышенных температурах в нагруженном состоянии на протяжении оговоренного срока. При этом они характеризуются относительно высокой жаростойкостью.

Также стали с большим содержанием легирующих компонентов условно подразделяют на несколько классов по структурным признакам (учитывается их базовая структура, которая образуется при охлаждении готового сплава на воздухе после осуществленного нагрева заготовки при высокой температуре). Выделяют следующие классы:

  • ферритный: отсутствие фазовых превращений, структура – феррит;
  • мартенситный: структура – мартенсит;
  • аустенитный: структура – аустенит;
  • аустенитно-мартенситный: мартенсит плюс аустенит, объем которых варьируется достаточно широко;
  • мартенситно-ферритный: 10 % феррита плюс мартенсит;
  • аустенитно-ферритный: 10 % феррита плюс аустенит.

Высоколегированная металлургическая продукция применяется в различных промышленных отраслях, начиная от машиностроения и энергетики и заканчивая нефтяной и химической производственной сферой.

Наиболее востребованными при этом считаются аустенитные стали. В них никель содержится в количестве не менее 8 %, а хром – не менее 18 %. Служебное назначение и специальные свойства данных сплавов обуславливают конкретную комбинацию других легирующих добавок.

Жаропрочные стали могут при длительном нагреве не изменять своих механических параметров. Такие свойства они получают за счет введения в их состав до 7% вольфрама и молибдена, а также бора, который требуется для измельчения зерна. Бор, заметим, вводится не во все жаропрочные стали.

Ключевая особенность коррозионностойких высоколегированных композиций – малое (до 0,12 %) содержание углерода. Данные сплавы не только легируются соответствующими присадками, но и подвергаются специальной термообработке, благодаря чему при температурах окружающего воздуха от +20 °С они не ржавеют в любых жидкометаллических, щелочных и газовых средах, в кислотных водных растворах.

Жаростойкие стали применяются, как правило, для изготовления элементов газопроводных комплексов, печной арматуры, нагревательных изделий и иных слабонагруженных деталей.

Свои особые характеристики они обретают за счет включения в их состав незначительного количества кремния и до 2,5 % алюминия.

Кремний требуется для формирования плотных и очень прочных оксидов на поверхности изделий, которые надежно защищают сталь от взаимодействия с газовой атмосферой.

Стоит сказать, что все без исключения стали с высокой степенью легирования получают высокие пластические и прочностные характеристики после их термической обработки. Под таковой понимают процесс, состоящий из двух этапов:

  • нагрев до 1150 градусов (закалка металла) и последующее охлаждение стали в воде;
  • отпуск (стабилизирующий), предполагающий охлаждение до комнатной температуры предварительно нагретого до 850 градусов металла на открытом воздухе.

Конкретные структуры высоколегированных сплавов зависят от уровня пластической деформации, режимов, в которых осуществляется термообработка стали, и, конечно же, от ее конечного состава.

Далее мы приводим наиболее известные и востребованные промышленностью высоколегированные стали, марки данных сплавов разных классов таковы:

  • Мартенситные с содержанием хрома от 8 до 19 %, марганца не более 1,2 %, кремния от 0,6 до 3 %, углерода от 0,12 до 0,7 %: 07Х16Н4Б, 09Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 95Х18, 25Х13Н2, 30Х13Н7С2, 09Х16Н4Б, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР, 40Х13, 20Х13, 11Х11Н2В2МФ, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 30Х13, 16Х11Н2В2МФ, 20Х12ВНМФ, 15Х11МФ, 40Х9С2.
  • Ферритные (хром – от 12 до 30 %, марганец – до 0,8 %, кремний – от 0,8 до 2 %, углерод – от 0,07 до 0,15 %): 08Х18Тч, 15Х28, 15Х18СЮ, 12Х17, 10Х13СЮ, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13.
  • Мартенситно-ферритные (хром – от 11 до 18 %, марганец – от 0,5 до 0,9 %, кремний – от 0,4 до 0,8 %, углерод – 0,12–0,22 %): 14Х17Н2, 18Х12ВМБФР, 15Х12ВНМФ, 12Х13.
  • Аустенитно-мартенситные (хром – 14–18 %, кремний и марганец – до 0,8 %, углерод – от 0,05 до 0,9 %): 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 09Х15Н8Ю1.
  • Аустенитно-ферритные (хром – 19–25 %, марганец – 0,5–9 %, кремний – 0,8–4,5 %, углерод – 0,08–0,2 %): 03Х22Н6М2, 15Х18Н12С4ТЮ, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 20Х20Н14С2, 03Х23Н6, 08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2.
  • Аустенитные (хром – от 10 до 19 %, никель – от 2,8 до 25 %, марганец – от 0,6 до 15 %, кремний – от 0,4 до 0,8 %, углерод – от 0,05 до 0,21 %): 05Х18Н10Т, 10Х11Н20Т2Р, 20Х25Н20С2, 10Х23Н18, 03Х21Н21М4ГБ, 55Х20Г9АН4, 31Х19Н9МВБТ, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х18Н11, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н13М2Т, 12Х17Г9АН4, 03Х16Н15М3Б, 08Х16Н13М2Б, 09Х14Н19В2БР1, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 10Х11Н23Т3МР, 08Х10Н20Т2, 03Х18Н10Т, 12Х25Н16Г7АР, 20Х23Н18, 45Х22Н4М3 и другие.

Также хочется рассказать о том, в каких сферах применяются некоторые стали с большим количеством легирующих добавок:

  • 12Х17: не используются для производства сварных изделий, из них обычно делают кухонную утварь и предметы домашнего обихода;
  • 12Х13, 08Х13 и 20Х13: изготовление элементов гидравлических установок (в частности, клапанов), высокопластичных деталей, на которые воздействуют ударные нагрузки, конструкций, работающих в слабоагрессивных условиях (соляные неконцентрированные растворы, атмосферные осадки);
  • 95Х18: производство высокотвердых шарикоподшипников, используемых в установках нефтедобывающей промышленности, втулок и прочных ножей, инструмента, подвергающегося износу (95Х18 по своим характеристикам похожа на некоторые марки инструментальных сталей);
  • 40Х13 и 30Х13: изготовление компрессорных клапанных пластин, карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургического и измерительного инструмента.
Читайте также:  Каков состав жаропрочной стали?

Источник: http://tutmet.ru/vysokolegirovannaja-stal-marki.html

Марки низколегированной стали

Чтобы улучшить технические характеристики металлов, сплавов, проводится технологический процесс, называемый легированием.

Он подразумевает под собой введение в состав соединения материалов дополнительных добавок, которые изменяют его свойства.

Зависимо от того, сколько процентов дополнительных компонентов добавляется, выделяется три группы получаемых материалов. Любой мастер металлообработки должен знать низколегированные стали, их марки.

Состав

Прежде чем начинать разбираться со свойствами, необходимо узнать состав низколегированных сталей. Количество легирующих добавок не должно превышать 5% (некоторые источники указывают максимальное количество дополнительных компонентов — до 2.5%). Углерод не считается легирующим компонентом.

К наиболее популярным, недорогим дополнительным добавкам относятся:

  1. Ванадий — отвечает за равномерную структуру.
  2. Молибден — увеличивает устойчивость соединения к высоким температурам.
  3. Ниобий — повышает показатель прочности.
  4. Вольфрам — увеличивает теплостойкость.
  5. Титан — повышает показатель износоустойчивости.
  6. Никель, кремний — повышают удароустойчивость, сопротивляемость току.

Свойства низколегированных сталей

Чтобы понимать возможности, сферы применения низколегированных материалов, требуется разобраться с их физическими, химическими свойствами:

  1. Высокая износостойкость.
  2. Высокая коррозийная стойкость.
  3. Повышенные механические свойства.
  4. Высокая поверхностная твердость.

Классификация легированных сталей

С развитием новых технологий, появлением разных легированных сталей, их нужно было классифицировать.

Разделение по количеству углерода, содержащегося в сплаве:

  1. Высокоуглеродистые — более 0.65%.
  2. Среднеуглеродистые — от 0.25% до 0.65%.
  3. Низкоуглеродистые — менее 0.25%.

Разделение по процентному содержанию легирующих добавок:

  1. Низколегированные — до 5% (по некоторым источникам до 2.5%).
  2. Среднелегированные — до 10%.
  3. Высоколегированные — 10–50%.

По внутренней структуре легированные стали бывают:

  1. Эвтектоидные — перлитная структура.
  2. Ледебуритные — наличие первичных карбидов в структуре.
  3. Доэвтектоидные — присутствие избыточных ферритов, насыщающих состав.
  4. Заэвтектоидные — наличие вторичных карбидов в сплаве.

По назначения эти материалы можно разделить на две больших группы:

  1. Строительные — для изготовления металлоконструкций, которые во время последующей эксплуатации не будут подвергаться критическим температурам.
  2. Машиностроительные — используются при изготовлении деталей для разных механизмов, корпусов.

Машиностроительные стали бывают:

  1. Цементуемые — при изготовлении проходят процесс цементации, а затем закалки.
  2. Жаропрочные — среднеуглеродистые стали. Применяются при изготовлении изделий, использующихся в сфере энергетики.
  3. Улучшаемые — материалы, проходящие дополнительную закалку. Из них изготавливаются детали, подвергающиеся большим нагрузкам.

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Выше описывалось несколько легирующих добавок, которые добавляются в состав соединений наиболее часто. Чтобы понимать, как воздействуют все дополнительные компоненты на технические характеристики сплава, требуется разобраться с ними по отдельности более подробно:

  1. Титан — зернистость структуры уменьшается, повышаются показатели плотности, прочности.
  2. Сера — этого компонента не должно быть более 0.65% в составе. В противном случае снизится устойчивость к коррозии, пластичность, ударная вязкость.
  3. Углерод — содержание не более 1.2% повышает показатели прочности, твердости. Если количество будет увеличено, технические параметры снизятся.
  4. Фосфор — не подходит в качестве легирующей добавки. Увеличение его количества в составе приводит к резкому снижению технических параметров.
  5. Алюминий — чтобы повысить окалиностойкость, добавляется этот компонент.
  6. Никель — способствует повышению коррозийной стойкости, вязкости, пластичности.
  7. Хром — увеличивает твердость, прочность, коррозийную стойкость.
  8. Кремний — содержание этого компонента не должно превышать 15%. Увеличивает электросопротивление, магнитопроницаемость.
  9. Марганец — содержание до 0.8% причисляется к одной из технологических примесей. Снижает негативное воздействие серы на сплав.
  10. Кислород, азот — большое количество пузырьков газов в составе делает металл более хрупким.
  11. Водород — металлурги стараются снизить количество этого компонента в составе, чтобы сделать материал более прочным.

Маркировка

Маркировка металла несет в себе множество информации для покупателей, людей, работающих с продукцией. Марки низколегированной стали указываются по ГОСТу 4543-71. Маркировка представляет собой набор букв, цифр, каждая из которых имеет определенное значение. Стандартная расшифровка:

  1. На первом месте идет буква. Она определяет свойства металла, относит его к определенный подгруппе. Например, буква «Ж» указывает на основу из нержавейки.
  2. Цифра, идущая после первой буквы, обозначает процентное содержание углерода в составе. Например, 5 — 0.05%.
  3. Далее обозначаются легирующие добавки по периодической таблице.
  4. После обозначений дополнительных компонентов, указываются цифры, говорящие об их процентном содержании в соединении.

Применение металла

Применяются низколегированные стали в разных направлениях промышленности. Область применения:

  1. Изготовление облегченных конструкций из металла.
  2. Корпуса для бытовой техники.
  3. Детали для промышленного оборудования.
  4. Режущие инструменты.

Из-за высокой цены на подобные материалы, их используются в тех случаях, когда аналоги не могут справиться с поставленными задачами.

Сварка

Чтобы соединить детали из низколегированной стали с помощью сварки, нужно учитывать несколько нюансов:

  1. Изготавливать вертикальные, потолочные швы.
  2. Сварочный стержень должен быть не менее 4 мм по сечению.
  3. Чтобы снизить скорость охлаждение металла, требуется выполнять стыковые или бортовые швы.
  4. Сваривая заготовки толщиной, не превышающей 6 мм, требуется выполнять только один проход.
  5. Чтобы придать соединению высокую пластичность, нужно использовать электроды Э42А.
  6. Если металл содержит малое количество углерода, требуется применять электроды с покрытием из фтора, кальция.

Для проведения сварочных работ, требуется использовать специальную присадку Св-10Г2.

Низколегированные стали имеют повышенные технические параметры, благодаря добавлению дополнительных компонентов в состав. Их используют в тех направлениях промышленности, где нужно применять детали, металлоконструкции высокой прочности, износоустойчивости. Для соединения отдельных деталей, нужно учитывать ряд нюансов использования сварочного оборудования.

Источник: https://metalloy.ru/stal/nizkolegirovannaya

Высоколегированная сталь – марки, характеристики, применение

Высоколегированная сталь, кроме основных составляющих — железа и углерода, также содержит в своем составе ряд дополнительных добавок, их общее количество превышает 10%. Легирующие добавки, которые вводят в состав таких сталей, предназначены для того, чтобы значительно улучшить физические, а также механические свойства базового сплава.

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.

Читайте также:  Какая классификация марок нержавеющей стали?

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.

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)

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.

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.

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.

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.

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.

Источник: http://met-all.org/stal/vysokolegirovannaya-stal-marki-harakteristiki.html

Ссылка на основную публикацию