Легирование стали это: Легированная сталь – что это такое и какие бывают марки
alexxlab | 27.06.2023 | 0 | Разное
Что такое легированные конструкционные стали?
При добавлении легирующих элементов улучшаются определенные свойства стали. Благодаря добавлению хрома, марганца, никеля и других веществ, повышается прочность, устойчивость к температурным перепадам и химическому воздействию. Несмотря на это, использование легированной стали имеет достаточно узкий круг и чаще всего применяется для изготовления определенных элементов и изделий, используемых в особых условиях.
Основные понятия
Современные требования к технологии производства ответственных деталей стали значительно выше, чем ранее, а потому достичь необходимого результата стандартной конструкционной сталью проблематично. Новые стандарты подтолкнули металлургические предприятия использовать в своей работе легированный прокат.
Итак, давайте разберемся с основными понятиями:
- Легирующие примеси – химические элементы, с помощью которых повышаются определенные характеристики материала, к примеру, прочность. К таковым относятся: марганец, вольфрам, хром, кремний, молибден, никель, ванадий и пр.
- Легирование – это процесс соединения конструкционного металла со специальными добавками по отработанной методике.
Кремний и марганец – это обязательные компоненты во всех видах этого металла. Если их содержание составляет лишь 1%, тогда они учитываются, как легирующие компоненты.
Кремний, хром, никель и марганец — это базовые добавки, влияющие на металл. Остальные элементы способствуют улучшению работы основного легирующего вещества.
Задача легирующих элементов
Как говорилось ранее, существует 4 базовых легирующих элемента. Каждый из них обладает уникальными характеристиками, которые влияют на определенные свойства металла.
- Хром делает металл более прочным и твердым, но при этом ухудшает пластичность продукции.
- Кремень делает металл более упругим и при этом улучшает магнитные показатели, не влияя на вязкость готового проката.
- Марганец положительно влияет на прокаливаемость и повышает свойства механической области.
- Никель улучшает вязкость и пластичность материала, повышает прочность. Чаще всего используется в немагнитных сплавах.
Если количество основных добавок в изделии может достичь 2-3%, то вторичные элементы составляют максимум 1%. Связано это в первую очередь с их высокой стоимостью. Добавлять их в большей пропорции просто нерационально и экономически не выгодно.
Виды легирующего конструкционного проката
По использованию легирующие КП делят на следующие 3 группы:
- Подшипниковые. Преобладающий элемент хром. Этот материал применяют для изготовления подшипников. Он очень твердый и имеет минимальную карбидную неоднородность.
- Теплоустойчивые. Основные элементы ванадий, молибден, хром. Используется в машиностроении. Из него изготавливают детали, способные полноценно работать при температуре до +650⁰С. Уникальность заключается в том, что изделия из этого вида металла способны проработать при такой тепловой нагрузке до 20 000 часов.
- Рессорно-пружинные. Материал обладает высокой стойкостью к релаксации, он устойчив к деформациям. Достигается такое результат за счет пластической холодной обработки.
Поделиться:
Легирование (нем. legieren – сплавлять, от лат. ligo – связываю, соединяю) – введение в расплав или шихту дополнительных элементов (например, в сталь – хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, титана), улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.
Теоретические основы К легированию, как решению материаловедческой задачи, приводят совершенно различные исходные постановки проблемы. Маркировка легированных сталей. Марка легированной качественной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (Х), никель (Н), марганец (Г), кремний ©, молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алюминий (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1%. В конструкционныхкачественных легированных сталях две первые цифры показывают содержимое углерода в сотых долях процента. Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями Марганец вводят в сталь до 2%. Влияние легирующих элементов. Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др. 
Примеры использования История |
). стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства. Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности. Основной структурной составляющей в конструкционной стали является феррит, занимающийв структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его. Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее. Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность,снижают его ударную вязкость (за исключением никеля). Главное назначение легирования: повышение прочности стали без применения термической обработки путем упрочнения феррита, растворением в нем легирующих элементов; повышение твердости, прочности и ударной вязкости в результате увеличения устойчивости аустенит и темсамым увеличения прокаливаемости; придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования.
Все о легированной стали: определение, типы и применение
Легированная сталь — это тип стали, в который для улучшения свойств добавляются легирующие элементы, отличные от углерода. Некоторые из распространенных добавок к легированной стали включают: хром, кобальт, колумбий, молибден, марганец, никель, титан, вольфрам, кремний и ванадий.
Легированные стали известны своими улучшенными свойствами по сравнению с обычной углеродистой сталью, такими как: коррозионная стойкость, твердость, прочность, износостойкость и ударная вязкость. Легированные стали используются для изготовления производственной оснастки и конечной продукции практически во всех отраслях промышленности. Точная марка и состав легированной стали могут быть адаптированы к требованиям применения.
В этой статье обсуждаются различные классы легированных сталей, включая их составы, свойства и области применения.
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь представляет собой материал на основе железа, который помимо углерода содержит один или несколько преднамеренно добавленных элементов. Легирующие элементы добавляются в сталь для улучшения одного или нескольких ее физических и/или механических свойств, таких как: твердость, прочность, ударная вязкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость. Эти элементы обычно составляют 1-50% массы металла.
Существует множество способов группировки легированных сталей. Их можно сгруппировать по основным легирующим элементам (например, нержавеющая сталь содержит значительное количество хрома) или по процентному содержанию всех легирующих элементов, содержащихся в стали (например, высоколегированная сталь обычно содержит более 8 % легирующих элементов, тогда как в низколегированной стали менее 8 %).
Каков состав легированной стали?
В зависимости от требуемых свойств материала легированная сталь может содержать большое разнообразие легирующих элементов в различных количествах. Каждый из этих элементов добавляется для улучшения некоторых свойств стали, таких как твердость или коррозионная стойкость. Типичные легирующие элементы включают: бор, хром, молибден, марганец, никель, кремний, вольфрам и ванадий. Другие менее распространенные элементы, которые могут быть добавлены: алюминий, кобальт, медь, свинец, олово, титан и цирконий.
Сколько углерода содержится в легированной стали?
Содержание углерода в легированной стали зависит от типа используемой легированной стали.
Большинство сталей имеют содержание углерода ниже 0,35% углерода по весу. Например, низкоуглеродистая сталь, предназначенная для сварки, имеет содержание углерода ниже 0,25% масс., а часто содержание углерода составляет менее 0,15% масс. Однако инструментальные стали представляют собой тип легированной стали с высоким содержанием углерода, обычно от 0,7 до 1,5.
Как производится легированная сталь?
Легированная сталь производится путем плавления основных сплавов в электропечи при температуре свыше 1600 °С в течение 8-12 часов. Затем его отжигают при температуре более 500 ° C, чтобы изменить химические и физические свойства и удалить примеси. Прокатная окалина (полученная в результате отжига) удаляется с поверхности плавиковой кислотой. Отжиг и удаление окалины повторяются до тех пор, пока сталь не расплавится. Расплавленная сталь отливается для прокатки и придания окончательной формы в зависимости от требуемых размеров.
Как правило, сталь производится с использованием одного из двух процессов: в электродуговой печи (ЭДП) или в доменной печи.
Доменная печь — это начальный процесс превращения оксидов железа в сталь. Чугун производится в доменной печи из кокса, железной руды и известняка. ЭДП отличается от доменной печи тем, что она создает расплавленную сталь путем плавления стального лома, железа прямого восстановления и/или чугуна с использованием электрического тока.
Где используется легированная сталь?
Применение легированной стали очень широко и зависит от типа легированной стали. Некоторые легированные стали используются для производства труб, особенно для использования в энергетике. В то время как другие используются в производстве коррозионно-стойких контейнеров, столового серебра, кастрюль, сковородок и нагревательных компонентов для тостеров и другого кухонного оборудования. Легированные стали можно разделить на две основные категории: низколегированные стали и высоколегированные стали. Применение легированных сталей в основном определяется категорией, к которой они относятся.
Низколегированные стали используются в различных отраслях промышленности благодаря их прочности, обрабатываемости и доступности.
Их можно найти на кораблях, трубопроводах, сосудах под давлением, буровых платформах, военной технике и строительной технике.
Высоколегированные стали, с другой стороны, могут быть дорогими в производстве и сложными в работе. Тем не менее, они идеально подходят для автомобильной промышленности, химической обработки и оборудования для производства электроэнергии благодаря своей высокой прочности, ударной вязкости и коррозионной стойкости.
Каковы свойства легированной стали?
Легированная сталь может иметь широкий диапазон свойств в зависимости от конкретных легирующих элементов и их количества, добавленного в сталь. Некоторые из ключевых свойств, связанных с некоторыми легированными сталями: высокая производительность, долговечность, высокая прочность, хорошие характеристики в жестких условиях и коррозионная стойкость.
Какая температура требуется для закалки легированной стали?
Не все легированные стали поддаются термообработке. Примеры легированных сталей, которые нельзя подвергать термообработке, включают ферритные и аустенитные нержавеющие стали.
Чтобы сталь была достаточно закаливаемой, для ее упрочнения необходим углерод. Стали, такие как мартенситные стали, например, могут быть закалены до относительно высокого содержания углерода. Для легированных сталей с достаточным содержанием углерода для закалки температура, необходимая для закалки легированной стали, обычно составляет 760-1300 °C (в зависимости от содержания углерода). Как и в случае с другими типами стали, закалка легированной стали включает контролируемый нагрев при критических температурах с последующим регулируемым охлаждением.
Основные виды легированной стали?
Легированная сталь может быть разделена на семь основных категорий, как показано в Таблице 1 ниже:
1. Низколегированная сталь
металл. Эти легирующие элементы добавляются для улучшения механических свойств стали. Например: молибден повышает прочность; никель увеличивает ударную вязкость металла, хром добавляет жаропрочность, коррозионную стойкость и твердость. Сталь низколегированная широко применяется в производстве и строительстве.
Обычно эта сталь используется в военных транспортных средствах, строительной технике, кораблях, трубопроводах, сосудах под давлением, конструкционной стали и платформах для бурения нефтяных скважин.
2. Высокопрочная низколегированная (HSLA) сталь
Высокопрочная низколегированная (HSLA) сталь или микролегированная сталь обеспечивает как высокую прочность, так и хорошую устойчивость к атмосферной коррозии. Существует шесть основных категорий стали HSLA: атмосферостойкая сталь, игольчатая ферритная сталь, сталь с уменьшенным перлитом, двухфазная сталь, сталь с контрольным прокатом и микролегированная ферритно-перлитная сталь. Как правило, медь, хром, фосфор и кремний используются для повышения коррозионной стойкости, а ванадий, ниобий, титан и медь — для увеличения прочности. Высокая прочность сталей HSLA может затруднить их формование. В определенных ситуациях добавляют цирконий или кальций, чтобы облегчить их формирование.
HSLA широко используется в автомобильной промышленности.
Горячекатаная сталь HSLA может использоваться для систем подвески, шасси, колес и механизмов сидений. Принимая во внимание, что холоднокатаные стали HSLA могут использоваться для усиления и кронштейнов сидений.
3. Высоколегированная сталь
Высоколегированная сталь отличается высоким содержанием легирующих элементов более 8% от общего состава стали. Производство высоколегированной стали может быть дорогим, и с ней может быть сложно работать. Тем не менее, эти марки идеально подходят для автомобильной промышленности, конструкционных компонентов, оборудования для химической обработки и производства электроэнергии благодаря их твердости, коррозионной стойкости и ударной вязкости.
4. Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь является одной из самых известных легированных сталей и самой коррозионностойкой. Как правило, в качестве основных легирующих элементов она содержит некоторое сочетание никеля, хрома и молибдена, которые составляют около 11-30 % состава стали.
Существует три типа нержавеющей стали: аустенитная, ферритная и мартенситная.
Аустенитные стали обычно используются для содержания агрессивных жидкостей и оборудования в горнодобывающей, химической, архитектурной или фармацевтической промышленности. В аустенитных сталях содержится большое количество никеля (до 35%), молибдена, хрома (16—26%), ниобия, углерода до 0,15%. Аустенитные стали часто обладают лучшей коррозионной стойкостью из всех нержавеющих сталей. Эти стали также обладают высокой формуемостью и прочностью и обычно востребованы благодаря своим свойствам при экстремальных температурах.
Ферритная сталь, используемая в промышленном оборудовании и автомобилях, представляет собой нержавеющую сталь с содержанием углерода менее 0,10% и более 12% углерода. Эта марка стали была разработана для защиты от коррозии и окисления, в частности от коррозии под напряжением. Эти стали практически не упрочняются термической обработкой и лишь слегка упрочняются холодной прокаткой.
Мартенситные стали, в основном используемые для изготовления столовых приборов, имеют типичное содержание хрома от 11,6 до 18 % с добавлением 1,2 % углерода и никеля. Как группа, самое высокое содержание хрома в мартенситных сталях ниже, чем самое высокое содержание хрома в ферритных и аустенитных сталях. Мартенситные стали известны своей исключительной прокаливаемостью при умеренной коррозионной стойкости. Это делает их идеальными для столовых приборов, гаечных ключей, хирургических инструментов и турбин.
5. Микролегированная сталь
Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) часто называют микролегированными сталями.
6. Усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS)
Усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS) в основном используется в автомобильной промышленности. Этот металлический сплав играет ключевую роль в снижении общего веса транспортных средств. Он обладает уникальными свойствами, такими как: высокая прочность и оптимизированная формуемость, что делает его идеальным для применения в автомобилестроении.
7. Маржинальная сталь
Мартенсетно-стареющая сталь представляет собой особый вид стального сплава с низким содержанием углерода. Эта сверхвысокопрочная сталь обладает превосходной ударной вязкостью и хорошей пластичностью по сравнению с большинством сталей. В отличие от других стальных сплавов мартенситностареющая сталь упрочняется за счет осаждения интерметаллических соединений, а не за счет присутствия углерода. Мартенситно-стареющая сталь сочетает в себе высокую прочность и твердость с относительно высокой пластичностью благодаря отсутствию углерода и использованию интерметаллических осадков. Основными типами выделений являются Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al и Fe2Mo, которые также встречаются в больших объемных фракциях. Мартенситно-стойкие стали в основном используются в аэрокосмической отрасли, а также в производстве инструментов и оружия.
8. Инструментальная сталь
Инструментальная сталь — термин, используемый для описания ряда углеродистых и легированных сталей, которые хорошо подходят для производства инструментов.
Эти стали отличаются твердостью, износостойкостью, ударной вязкостью, устойчивостью к размягчению при высоких температурах. Инструментальная сталь идеально подходит для производства инструментов, включая (но не ограничиваясь) штампы для станков и ручные инструменты.
Подходит ли легированная сталь для литья под давлением?
Да, легированная сталь подходит для литья под давлением. Низколегированные стали являются одним из материалов, используемых в процессе литья под давлением. Легированная сталь марки Р20, например, используется для пресс-форм, которые используются для обычных пластмасс, поскольку они не вызывают коррозии или сильного износа.
Резюме
В этой статье представлена легированная сталь, объяснено, что это такое, и рассмотрена ее важная роль в производстве. Чтобы узнать больше о легированной стали, свяжитесь с представителем Xometry.
Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей и других дополнительных услуг для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве.
Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.
Заявление об отказе от ответственности
Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.
Команда Xometry
Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.
Что такое легированная сталь? – Fushun Special Steel Co., Ltd.
25 августа 2021 г. / Часто задаваемые вопросы, Новости
Легированная сталь — это тип стали, легированной более чем одним элементом (легирующими элементами), которые добавляются для повышения прочности, твердости, износостойкости и ударной вязкости. Добавленные легирующие элементы, которые добавляются к основной структуре железа и углерода, обычно составляют не более 5% от состава материала легированной стали.
Преимущества легированной стали
Независимо от того, требуется ли вашему проекту повышенная коррозионная стойкость, обрабатываемость, прочность или другое качество, существует легированная сталь, обладающая необходимыми характеристиками. С добавлением термической обработки легированные стали могут иметь широкий спектр полезных качеств, включая:
Повышенную коррозионную стойкость
Повышенную прокаливаемость
Превосходную прочность и твердость
Отличительные качества высоколегированных и низколегированных сталей
Высоколегированная сталь содержит легирующие элементы (не включая углерод и железо), которые составляют более 8% ее состава.
Эти сплавы менее распространены, потому что в большинстве сталей дополнительные элементы занимают лишь несколько процентов. Нержавеющая сталь является наиболее популярным высоколегированным сплавом с содержанием хрома не менее 10,5% по массе. Это соотношение придает нержавеющей стали большую коррозионную стойкость, а покрытие из оксида хрома замедляет ржавление.
В то же время низколегированная сталь лишь слегка модифицирована другими элементами, которые обеспечивают незначительные преимущества в прокаливаемости, прочности и свободной механической обработке. При снижении содержания углерода примерно до 0,2% низколегированная сталь сохранит свою прочность и улучшенную формуемость.
Обычные легирующие элементы для стали
Когда дело доходит до стали, существует множество различных элементов, которые можно добавить к основному материалу, что позволяет покупателю регулировать отклонения до тех пор, пока не будет найден нужный сплав. К распространенным легирующим элементам относятся следующие:
- Марганец: При использовании в тандеме с небольшими количествами серы и фосфора стальной сплав становится менее хрупким и легче куется.
- Хром: Небольшое процентное содержание (0,5–2 %) может способствовать упрочнению сплава; более высокие проценты (4% – 18%) имеют дополнительный эффект предотвращения коррозии.
- Ванадий: всего 0,15% этого элемента могут повысить прочность, термостойкость и общую структуру зерна. В смеси с хромом стальной сплав становится намного тверже, но при этом сохраняет формуемость. Никель
- : До 5% этого легирующего элемента повышает прочность стали. При содержании свыше 12% обеспечивает впечатляющую коррозионную стойкость.
- Вольфрам: Повышает термостойкость, поэтому температура плавления выше. Также улучшает структурный состав стали.
Варианты формы и материала из легированной стали
Независимо от того, ищете ли вы сплав из стали или нержавеющей стали, существует несколько вариантов материала и формы, которые стоит рассмотреть.
Стальные сплавные формы
Бар
Труба
Трубка
Лист и пластина
Конструктивные фигуры
Предварительные
.