Легированные стали и сплавы

Маркировка легированных сталей. Для улучшения механических, физических, химических и технологических свойств сталь легируют, т.е. вводят в ее состав легирующие элементы – хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, а также марганец и кремний.

Легирующие элементы придают стали специальные свойства, превращая ее например, в жаропрочную, коррозионно-стойкую, быстрорежущую, электротехническую, немагнитную, окалиностойкую и другую специальную сталь. Некоторые легированные стали, особенно коррозионно-стойкие, незаменимы в химической промышленности, так как служат конструкционным материалом для изготовления аппаратуры и ее деталей, работающих в условиях одновременного воздействия высоких температур, давлений и агрессивных химических сред.

К недостаткам легированных сталей следует отнести высокую стоимость, сложность термической обработки, дефицитность некоторых легирующих элементов.

Маркировка легированных сталей

Она позволяет в краткой форме указать примерный состав стали. В ее основу положена буквенно-цифровая система. Каждый легирующий элемент обозначают прописной буквой: хром (Х), никель (Н), молибден (М), ванадий (Ф), марганец (Г), фосфор (П), медь (Д), вольфрам (В), ниобий (Б), титан (Т), цирконий (Ц), кремний (С), кобальт (К), алюминий (Ю), бор (Р).

Двузначное число в начале марки обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента, а однозначное – в десятых долях процента. Цифры, стоящие справа от прописной буквы, показывают примерное (среднее) содержание легирующих элементов в целых процентах. Если в стали содержится до 1,5% легирующего элемента, то цифру справа от буквы, обозначающей этот элемент, не ставят. В конце марки высококачественной конструкционной легированной стали ставят букву «А»; все инструментальные легированные стали и специальные стали являются высококачественными, поэтому букву «А» в обозначениях этих сталей не ставят. Например, сталь марки 12Х2Н4А – это легированная конструкционная высококачественная сталь с содержанием в среднем 0.12% углерода, 2% хрома, 4% никеля, остальное – железо (основа) и примеси: нормальные (Мn и Si) и вредные (S и Р).

Некоторые группы легированных сталей принято обозначать буквой, которую ставят первой в марке данной стали. Например, буквой Ш обозначаются шарикоподшипниковые стали (ШХ15 и др.); Р – быстрорежущие стали (Р6М5 и др.); Е – магнитные стали (ЕХЗ и др.); Э – электротехнические стали (Э11 и др.); А – автоматные стали (А30 и др.).

Легирующие элементы и их влияние на свойства

Сталей и сплавов

Хром – наиболее распространенный легирующий элемент, придает стали прочность, твердость, жаростойкость, но несколько снижает вязкость. При введении более 12% хрома сталь приобретает высокие антикоррозионные свойства за счет образования на поверхности тонкой оксидной пленки и повышения электротехнического потенциала, такие стали называют нержавеющими.

Никель – широкораспространенный легирующий элемент, увеличивает коррозионную стойкость, прочность, твердость, не снижая при этом вязкость стали; из-за дефицитности никель заменяют в выплавляемых сталях, где это возможно, другими элементами, оказывающими такое же влияние.

Молибден придает стали жаропрочность, повышает вязкость, коррозионную стойкость.

Титан, ниобий упрочняют сталь и, главное, снижают склонность к коррозии стали по границам зерен, однако при этом ухудшается свариваемость стали.

Ванадий, вольфрам повышают красностойкость инструментальной стали, а также жаропрочность и жаростойкость (окалиностойкость). Инструмент из таких сталей можно применять при высоких скоростях резания, когда выделяется большое количество теплоты вследствие трения инструмента о заготовку детали.

Кремний повышает жаростойкость, а также твердость и упругость стали, поэтому кремнистые стали используются как пружинно-рессорные.

Марганец увеличивает износостойкость, но несколько ухудшает свариваемость.

Медь повышает вязкость и теплопроводность.

Кобальт придает стали ярко выраженные магнитные свойства.

Алюминий повышает окалиностойкость.