Конструкционные легированные стали маркировка и применения

Легированная сталь

Содержание статьи

В современном мире имеется большое количество разновидностей стали. Это один из самых востребованных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности.

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.

Свойства легированной стали

Свойства легированных сталей являются разнообразными. Они главным образом определяются теми добавками, которые применяются в качестве легирующих при производстве отдельных видов стальных материалов.

В зависимости от добавленных легирующих компонентов сталь приобретает следующие качества:

• Прочность. Данное свойство приобретает после добавления в ее состав хрома, марганца, титана, вольфрама.
• Устойчивость к образованию коррозии. Это качество появляется под воздействием хрома, молибден.
• Твердость. Сталь становится боле твердой благодаря хрому, марганцу и другим элементам.

Внимание: Стоит отметить, что для того, чтобы легированная сталь была более прочной и устойчивой к внешнему влиянию окружающей среды необходимое содержание хрома не должно быть менее двенадцати процентов.

Сталь легированного типа при правильном процентном соотношении всех входящий в нее элементов не должна менять свои качестве при температуре нагревания до шестисот градусов Цельсия.

Производство легированной стали.

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.

Что такое конструкционные легированные стали

Легированная конструкционная сталь – незаменима при производстве в строительстве и машиностроении. Это связано с тем, что она обладает определённым механическим, физическим и химическим свойством. Определённое свойство задаётся содержанием того или иного элемента, за счёт содержания которого будет наделение определённым качеством.

Состав стали

Легированная сталь в своём составе использует элементы:

Марганца (Mn) — Г; кремния (Si) — С; хрома (Cr) — Х; никеля (Ni) — Н; меди (Cu) — Д; азота (N) — А; ванадия (V) — Ф; ниобия (Nb) — Б; вольфрама (W) — В; селена (Se) — Е; кобальта (Co) — К; бериллия (Be) — Л; молибдена (Mo) — М; бора (B) — Р; титана (Ti) — Т; алюминия (Al) — Ю.

Помимо того, что входят основные элементы, сделано добавление таких, как:

Главный из наиболее важных параметров, по которым сталь делят на разнообразные классы – это их химический состав элементов.

Остальные добавления задают металлу отличительные качества. Добавленный хром задаёт сплаву повышенный уровень на прочности и текучести, несмотря на это, сохраняя приемлемый уровень вязкости. Добавление вольфрама обеспечивает сплаву норму твёрдости и задаёт хороший уровень устойчивости во время отпуска. Добавление молибдена задаёт уровень прокаливаемости и повышает уровень пластичности и вязкости.

Различия состава варьируются от общего процента легирующих элементов:

• На высоколегированные – больше 10%.
• На среднелегированные – больше 2.5 – 10%.
• На низколегированные – не более 2.5%.

Конструкционные легированные стали имеют определённое преимущество после термообработки, в отличие от углеродистых. Это говорит о том, что элементы легирования значительно влияют на диффузионные процессы, что протекают при термообработке. В материал добавлено большее количество элементов легирования, потому они приходят под видом сортовых прокатов, это круглые, квадратные, шестигранные, а иногда как калибровочные листы, поковки и прочие полуфабрикаты.

Как маркируется конструкционная легированная сталь

Марки конструкционных легированных сталей состоят из букв и цифр. Литерами называют легирующие элементы, каждый из которых имеет вхождение в состав. Цифра говорит о количественном нахождении углерода и легирующего элемента.

Маркируются они таким образом. В начало ставится число из двух знаков, которое выражает приблизительный усреднённый уровень содержащегося углерода, который указан в сотой доли процентов. Литеры указывают на легирующие элементы. Действующими маркировками считаются: X-Сг, Н — Ni, M-Mo, Г — Мп, Д — Cu, В-W, Ф-V, Б — Nb, Р — В, К-Со, С-Si, Т — Ti, Ц — Zr, Ю — А1, П — Р, А-N. Цифры после литеры обозначает усреднённое вхождение указанного элемента в проценте.

В случае, когда содержащийся элемент имеет содержание меньше чем 1%, то цифру не ставят. Если в конце имеется литера «А», значит, сталь имеет высокое качество. Это означает, что содержащаяся сера и фосфор имеют количество не более 0.02%.

Где применяется конструкционная легированная сталь

Так как сфера применения конструкционной стали весьма широка, важно знать, область использования материала, и какая марка для чего применяется.

• 60С2(А) – для рессор, для производства которых используется полосовая сталь толщины от 3 до 16 мм. Пружинных лент, толщины от 0.08 до 3 мм. Витых пружин из 16 мм проволоки.
• 70СЗА – для тяжелонагруженных пружин с ответственным назначением. Склонная к графитизации сталь.
• 50ХГ(А) – для рессор, для производства которых требуется полосовая сталь от 3 до 18 мм толщины.
• 50ХФА(ХГФА) – для ответственных пружин и рессор, которые работают на повышенных температурах, что не превышают 300 градусов, или же для подвергаемых частым переменным нагрузкам.
• 60C2XA – для больших высоконагруженных пружин и рессор с ответственным назначением.
• 60C2H2A(C2BA) – для ответственных высоконагруженных пружин и рессор, которые выполнены из пружинных лент и калиброванных сталей.
• 20Х – для кулачковых муфт, втулок, шпинделей, направляющих планок, плунжеров, оправок, копиров, шлицевых валиков и пр.
• 40Х – для зубчатых колёс, шпинделей и валов в подшипниках качения, червячных валов.
• 45Х, 50Х – для зубчатых колёс, шпинделей, валов в подшипниках качения, червячных и шлицевых валов, а также других деталей, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
• 38ХА – для зубчатых колёс, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
• 45Г2, 50Г2 – для крупных малонагруженных деталей, в том числе валов, зубчатых колёс на тяжелых станках и пр.
• 18ХГТ – для деталей, которые работают на большой скорости при высоком давлении и нагрузке.
• 20ХГР – для тяжелонагруженных деталей, которые работают на большой скорости и нагрузке.
• 15ХФ – для некрупных деталей, что подвергаются цементации и закалке с низким отпуском.
• 40ХС – для мелких деталей, которые обладают высоким уровнем прочности.
• 40ХФА — для ответственных и высокопрочных деталей, которые подвержены закалке и высокому отпуску. Для мелких и средних деталей со сложной формой, которые работают на износ. Также ответственных сварных конструкций, что работают в условиях знакопеременной нагрузки.
• 35ХМ – для валов, деталей турбин и крепежа, что работают на повышенных температурах.

Так как каждый вид стали имеет свои определённые преимущества, важно понимать какие для чего будут наиболее подходящими. В качестве основных деталей, которые испытывают серьёзные нагрузки и имеют высокий уровень износа, легированные конструкционные стали их марки и применение является незаменимым.

Состав и применение легированной стали

[Легированная сталь] представляет собой материал, физические и химические свойства которого улучшаются за счет добавления легирующих элементов в состав.

Она отличается прочностью, меньше поддается коррозии, применяется в различных областях, в том числе, машиностроении, а также для создания различных конструкций, трубы различного назначения, деталей, которые в дальнейшем будут подвергаться высоким температурным колебаниям.

Химический состав

Качество стали зависит от количества в ней углерода, который является одним из основных элементов, входящих в состав. Еще одним обязательным элементом является железо.

Хром, никель, ванадий, медь и пр. элементы добавляются для улучшения свойств материала.

Рассмотрим подробнее влияние легирующих элементов на свойства стали:

• Никель – позволяет сделать материал не только прочным, но и пластичным. Именно этот элемент, входящий в состав, отвечает за стойкость к коррозии;
• Хром – также отвечает за устойчивость к коррозии, благодаря ему получается нержавеющая сталь, делает ее твердой и прочной;
• Ванадий – благодаря этому элементу структура стали становится мелкозернистой, плотной;
• Медь – помимо стойкости к коррозии противодействует кислотам;
• Вольфрам – позволяет материалу оставаться твердым при увеличении температуры (нагреве);
• Марганец, входящий в состав, отвечает за износостойкость;
• Кремний – делает металл упругим, отвечает за магнетизм;
• Если в состав входит алюминий, то он позволяет становиться материалу жаростойким.

Что происходит со структурой, когда добавляются различные примеси? При их введении кристаллическая решетка рушится за счет различия в формах электронов, а также атомных величин. Характеристики стали могут меняться в зависимости от состава.

В состав могут входить две, три и более примесей. Это зависит от того, какой конечный продукт нужно получить.

В состав могут также входить титан, кобальт, молибден, отвечающие за прочность, твердость и пластичность материала, который приобретает все перечисленные свойства в основном после того, как будет пройдена термообработка.

Разновидности металла

Различают углеродистые и легированные стали. Рассмотрим различие.

Углеродистая сталь представляет собой сплав, в состав которого помимо железа и углерода, вводятся кремний с марганцем. Сера и фосфор, входящие также в состав, считаются вредными примесями, которые снижают механические свойства.

От количества углерода такая сталь подразделяется на высоко-, средне- и низкоуглеродистую. Чем больше состав оснащен углеродом, тем тверже и менее пластичным будет конечный продукт.

Углеродистая сталь в свою очередь делится на конструкционные и инструментальные виды. Конструкционная сталь находит свое применение в создании металлических конструкций, трубы, арматуры для железобетона и прочих строительных материалов.

Инструментальные виды – после закаливания становятся более твердыми, но хрупкими, их обработка требует осторожности (ГОСТ 1435-54).

Сталь также бывает конструкционная, инструментальные виды и добавляется еще один вид с особыми химическими свойствами (по ГОСТ).

Конструкционная легированная сталь также используется в машиностроении и строительстве, однако в нее входят легирующие примеси, позволяющие улучшить свойства материала, из которого будут сделаны конструкции, трубы и прочие строительные материалы.

Химический состав легированного металла может различаться, исходя из этого, ниже представлена классификация:

1. Низколегированная – состав легированных добавок не превышает 2,5%. Конструкционная сталь представлена в ГОСТ 5958-57 (в зависимости от состава);
2. Среднелегированная – добавки, входящие в состав, находятся в диапазоне 2,5-10%;
3. Высоколегированная – процент примесей, входящих в состав, превышают 10% (до 50%).

Также классификация подразделяется на жаропрочную (более 1000 градусов), коррозино-устойчивую, по химическому распаду на жароустойчивую и окалиноустойчивую (при 550 градусах).

Следует отметить, что классификация ГОСТ распространяется на свойства, а также на область применения.

Маркировка металла

О чем говорит маркировка легированных сталей? Маркировка согласно ГОСТ рассказывает следующее: буква означает название химического элемента, а цифра, которая находится после нее, указывает на процентное содержание данной примеси.

Если за буквой не располагается никакой цифры, то следовательно, процент содержания этого элемента маленький, не превышает значения 1%.

Сколько содержится углерода в стали можно понять по первым двум цифрам, обозначается также в процентах, но в сотых долях. Если вместо двух стоит одна цифра, то значит, процентное содержание указывается не в сотых, а в десятых.

Классификация и обозначение марок по химическому составу:

Еще в СССР был разработан ГОСТ, по которому была принята данная система маркировки. Примечательно то, что она до сих пор остается актуальной.

Следует отметить, что классификация и обозначение химических элементов буквами не всегда соответствует начальной букве их названия: марганец (г), хром (х), никель (н), медь (д), ванадий (ф), вольфрам (в), алюминий (ю), азот (а) и пр.

Если в середине маркировки стоит буква «А», обозначающая азот, то значит, она показывает содержание азота.

Если буква «А» стоит в конце, то следовательно, сера и фосфор содержатся в незначительном количестве (меньше 0,03%), такая сталь считается чистой.

Удвоенная буква «А» на конце говорит об особо чистом материале от содержания названных выше элементов. Определение количества серы также происходит согласно ГОСТ.

Также в начале маркировки можно встретить дополнительное обозначение: быстрорежущая сталь обозначается буквой «Р», шарикоподшипниковая – «Ш», автоматная – «А», электротехническую обозначают буквой «Э», буква «Л» говорит о том, что сталь получена литьем.

Например, маркировка стали: 18ХГТ – содержание углерода составляет 0,18%, содержит хром, марганец и титан.

Применение металла

Как уже было сказано ранее, легированная сталь обладает рядом свойств, обеспечивающих ее широкое применение. Она позволяет изделию увеличивать срок эксплуатации, обеспечить его надежность и даже в каком-то роде экономить.

Применение легированных сталей можно встретить в различных областях, не только в машиностроении и строительстве, но и в хирургии (оборудование), производстве трубы различного назначения, а также из нее делаются даже ножи, которые долго остаются наточенными.

Область применения напрямую зависит от состава элементов, от того, какая термическая обработка была применена и др. Ранее была рассмотрена классификация по назначению (по ГОСТ): конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами.

Машинные детали, а также различные конструкции чаще изготавливают из перлитных сталей.

Низколегированные материалы отличаются хорошей свариваемостью, поэтому применяются для создания конструкций, также из них делаются трубы.

Легированные инструментальные разновидности стали используются в создании деталей, предназначенных для работы под давлением (например, Х12МФ). При изготовлении резцов, сверл и фрез используются также инструментальные виды стали.

Согласно ГОСТ 5950-2000, легированный материал нашел свое применение в создании скальпелей и ножей, ленточных пил, штемпелей, матриц, зубонакатников и проч. В этом ГОСТе указано обозначение стали и сфера ее применения.

Нержавеющая сталь, в состав которой входит хром (в большом количестве), используется в создании трубы и трубопроводов.

Такие трубы отличаются устойчивостью к ржавчине, а также стойкостью к перепадам температур.

Сваривание легированных сталей

Сварка легированных сталей и их обработка должна производиться с учетом некоторых моментов, например, некоторые элементы начинают выгорать, металл в местах сварки начинает самозакаливаться, карбиды при этом выделяются, а также могут появляться трещины из-за низкого уровня теплопроводности.

Кстати, показатель теплопроводности у углеродной стали выше, чем у легированной.

Процесс сварки должен протекать правильно, исключая вышеописанные явления.

Для этого в обязательном порядке соблюдается температурный режим, таким образом, исключается возможность перегрева конструкции, флюсы различного состава также должны применяться.

Качество сварки, в первую очередь, зависит от содержания углерода: чем ниже этот показатель, тем лучше качество сварки.

Хромистая нержавеющая сталь при сварке имеет свои особенности: за счет низкого содержания углерода процесс сварки протекает хорошо.

Чтобы нержавеющая хромированная сталь не выгорала, используют защиту поверхности будущего изделия, а также электроды, которые содержат хром.

Металл для восстановления вязкости желательно перед самим процессом нагреть (до 300 градусов), а после сварки сделать отжиг шва (до 800 градусов). При этом лучше использовать электрическую дугу.

Важным моментом является то, что термическая обработка легированной стали хромом должна осуществляться при высокой температуре. Температура напрямую зависит от количества этого элемента: чем его больше, тем выше должна быть температура термообработки.

Нержавеющая хромоникелевая сталь при высокой температуре термообработки теряет карбиды хрома, из-за этого в швах снижается способность стали противостоять коррозии, что не подходит для эксплуатации многих металлический конструкций, и различных видов трубы.

Для обеспечения сохранности нержавеющих свойств вводится ниобий или титан. Отжиг, обработка и закаливание (охлаждение) шва позволят обеспечить устойчивость к ржавлению.

Швы марганцовистого металла могут потрескаться в процессе сварки. Чтобы этого избежать, сварка осуществляется электродами, состав которых не отличается от состава свариваемого металла.

Сварка и обработка должна производиться быстро, а швы по окончанию – охлаждаться.

Чтобы качество сварки получилось «на уровне», необходимо сделать предварительную чистку, поверхности. Все окалины, шлаки, смазка должны быть устранены.

Необходимо чистить не только поверхность предполагаемого шва, но и площадь рядом с ним (около 10 см).

Сварка или иначе — термическая обработка легированной стали должна происходить без перерывов и очень быстро.

Если материал предрасположен к образованию трещин, то тогда сварка (термическая обработка) должна производиться в закрытом помещении, температурным пределом является минусовой показатель в 40 градусов.

Сила тока должна быть постоянной, на поверхности материала не должен образоваться конденсат, иней или лежать снег. Лучше доверить этот процесс специалистам.

Легированная сталь — виды, характеристика, легированный лом

Всем известно отличие стальных конструкций от чугунных аналогов. Фактически, две раз новидности черного металла различаются по концентрации углерода относительно железа. Предельная величина концентрации углерода составляет 2.14% и выбрана не случайно. Это пороговое значение растворимости элемента C в аустените – высокотемпературной модификации Fe с гранецентрированной решеткой. Современные технологии позволяют преодолевать предельное значение: содержание углерода в высокоуглеродистых сталях составляет до 3.4%.

Впрочем, суть эпилога в другом: сталь – это легированное углеродом железо, а добавление других металлов, позволяет управлять свойствами черного металла. Процесс аналогичен игре ребенка с конструктором, когда, зачастую, только практический эксперимент позволяет определить эффективность легирования. Действительно, влияние легирующих элементов на свойства стали — часто остается на эмпирическом уровне и не следует определенной логике. Исключение составляет, пожалуй, только Ванадий – элемент, добавление которого к стали позволяет улучшить такие характеристики, как ковкость и твердость.

Легированные стали классификация и маркировка

Базовая сортировка низкоуглеродистого железа позволяет разделить его на две разновидности. Фактически, основная классификация легированных сталей ведется по способу их использования:

1. Конструкционные. Сталь, используемая при изготовлении деталей, узлов и конструкций.
2. Инструментальная. Металл характеризуется содержанием углерода на уровне 0.9 – 1.4%. Дополнительные легирующие элементы в сталях инструментальных: хром, ванадий, вольфрам, кремний, марганец и прочие. Суммарная концентрация примесей, исключая углерод, не превышает 5%. Используются в производстве инструмента ударного и режущего воздействия.

Классификация легированных сталей по назначению

Первый вопрос общего плана что значит легированная сталь? Уже получил ответ выше. Это разновидность низкоуглеродистого железа, имеющая внедрения других металлов для улучшения определенных параметров. Этот термин дает ответ и на следующий вопрос: для чего в сталь вводятся легирующие элементы? Таким образом, разобравшись, что такое легированная и нелегированная сталь можно перейти к рассмотрению двух базовых разновидностей этого металла.

Маркировка легированных сталей

Конструкционные легированные стали

Толстостенные трубы из конструкционной стали

Классификация этого вида низкоуглеродистого железа достаточно обширна. Среди параметров, определяющих сортировку конструкционной стали присутствуют:

• форма и габариты;

• процентная масса легирующих элементов;

• химический состав и базовая примесь;

• качество металла, его поверхности (две различные категории);

• вид обработки.

В частности, различают такие виды проката конструкционной легированной стали: круглый (марка 40х), квадратный, шестигранный, профильный под косые шайбы и полосы. Также, согласно ГОСТ 1113-88, конструкционная сталь производится в виде кованых прутков квадратного и круглого сечения. Обособленная разновидность этого вида легированного черного метала – сталь со специальной отделкой поверхности (ГОСТ 14955).

Разобраться какие стали называются легированными (конструкционный металл) поможет ГОСТ 4543-71. Соответственно этому документу изготовляется конструкционное низкоуглеродистое железо. Таким образом, вопрос «дайте определение легированных сталей», сводится к ассортименту добавок, вводимых в металл для улучшения его характеристик. Это: азот, хром, кремний, бор, тугоплавкие металлы. Дополняют ряд никель, медь, алюминий и прочие цветные металлы.

Рассматривая конструкционные легирующие стали, следует обратить внимание на такой критерий, как общее содержание примесей. Он сортирует металл на три класса:

• высоколегированный – доля добавок более 10%;

• умеренный от 2.5 до 10%;

• низкое содержание примесей — менее 2,5%.

Во всех случаях указывается массовый процент легирующей добавки.

Химический состав – еще один фактор классификации. Классификация конструкционной легированной стали, разделяющий ее на качественную, высококачественную, маркируемую литерой «А» и металл электрошлакового переплава — особо высококачественная разновидность с ведущей «Ш» в маркировке.

Аналогично качеству химического состава, различают три категории легированной конструкционной стали, соответственно качеству обработки поверхности. Дополнительный критерий сортировки в этом случае – вид обработки. Это, во-первых, кованый или горячекатаный прокат, калиброванный металл, а также сталь со специальной отделкой поверхности.

Уровень термической обработки отражает маркировка легированных сталей. В частности, литера «Т» говорит о термически обработанном металле, «Н» – нагартованном. Обозначение легирующих элементов в стали указывается после содержания углерода (первая пара цифр).

Нагартовка — это упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации (определение из Википедии)

Дополнительные обозначения легированных сталей указывают на следующие особенности:

1. По степени раскисления. Параметр напрямую зависит от процентного вхождения кремния. Стали содержащие не более 0.07% называют кипящими, свыше 0.12% — спокойными. Интервал 0.07 – 0.12% соответствует полуспокойным маркам металла.
2. Непосредственно маркировка. Формируется из нескольких элементов. Первый – буквенное обозначение Б или В (группа А не обозначается) с последующим «Ст». Например, Ст1кп2; БСт2пс; ВСт6сп3. Второй – цифра, соответствующая номеру ГОСТ. Третий символ: буква «Г», присутствие которой указывает на повышенно содержание марганца. Далее идут степень раскисления металла и номер категории стали.
3. Применение. Параметр, указывающий, где используют легированные конструкционные стали. Маркировки Ст1, Ст2 отводятся под проволоку и изделия из прутков: гвозди или заклепки. Крепежные детали обозначаются Ст3, Ст4 а осевые элементы или валы под слабой нагрузкой – Ст5, Ст6.

Альтернативная классификация конструкционных сталей по сфере использования, разделяет металл на подшипниковый, рессорно-пружинный и теплоустойчивый. В первых двух случаях наименования говорят сами за себя, тогда как последний вариант соответствует металлу, сектор применения которого — энергетическое машиностроение. Подобные конструкционные стали используются в производстве котлов, паронагревателей или сосудов.

Инструментальные легированные стали

Инструментальные легированные стали

Данный вид низкоуглеродистого железа обладает иными приоритетным параметрами, сосредоточенными на высоких показателях твердости и износостойкости. Обе характеристики улучшаются с повышением концентрации углерода в металле.

Первоочередно вопрос, затрагивающий легированные стали – применение этого вида металла. Область использования, как указывалось ранее, соответствует названию категории. Подобная сталь – это материал для производства трех основных групп инструментов:

Первая категория объединяет резцы, фрезы, долбяки. К ней относится и класс быстрорежущей стали, отличающейся красностойкостью, а также сохранением режущих характеристик при нагреве до температуры 700 0 С. Другая отличительная особенность быстрорежущей стали – скорость обработки металла, превышающая аналогичный параметр обычных инструментальных марок в пять раз. Маркировка быстрорежущих марок производится литерой «Р», где последующие цифры указывают процентное вхождение вольфрама.

Документ, описывающий инструментальные легированные стали — ГОСТ 5950 – 73. Данная разновидность обладает улучшенной теплостойкостью, диапазон значений данного параметра переносится в интервал 250 – 300 0 С. Увеличение данной характеристики сказывается на скорости резания, повышая ее значение на 20 – 40%.

Рассматривая, как влияют легирующие элементы на свойства стали, остановимся на нескольких элементах.

Кремний, марка – 9ХС. Введение элемента в состав инструментальной стали повышает ее прокаливаемость до 40 мм. Дополнительный эффект связан с улучшением стойкости мартенсита при отпуске. Впрочем, элемент приносит и отрицательные нюансы в легируемый металл. Стали, содержащие кремний плохо поддаются резанию.

Изделия из легированной конструкционной стали

Марганец, марки – ХВГ, 9ХВСГ. Легирование этим металлом приводит к снижению деформации инструмента в процессе закалки. Наиболее эффективен данный тип легирования для протяжек – инструментов, обладающих большим соотношением длины к диаметру поперечного сечения.

Хром. Легирование элементом применяется для улучшения твердости стали после закалки.

Легированный металлолом

Обзор рынка легированного лома касается не только стали, но и чугуна. Действительно, доля объявлений купим легированный лом чугуна, не особо уступает спросу на вторичное низкоуглеродистое железо. Прием легированного лома осуществляется практически всеми пунктами, работающими с черным металлом, однако по существенно более высокой стоимости.

Стоит понимать: для пунктов приема металлолома такого разделения по легированным сталям нет (как в справочнике) — для них есть черный лом, лом нержавеющей стали и лом быстрорезов. Если с нержавейкой и быстрорезом все понятно, то в черный лом могут включаться такие стали, как: 09Г2с и другие марки, которые востребованы в данном конкретном регионе. Некоторые предприятия специализированно закупают лом стали из 09г2с.

Естественно, учитывая специфику легированных отходов и лома легированной стали, цена такого лома за килограмм определяются вхождением определенных металлов — легирующих элементов. Например, вторичная сталь, с содержанием никеля более 9.3%, может приниматься до 60 рублей за кг, тогда как более низкая концентрация Ni, приравнивает отходы к обычному черному стальному лому – 11000 за тонну.

Особую ценность представляют быстрорежущие марки, ценность которых даже в виде металлолома существенно выше. Однако сами по себе отходы быстрорезов многие приемщики разделяют на две категории. К первой группе относятся марки Р6М5, Р18, применяемые для обработки металлов, тех же легированных конструкционных сталей. Вторая – включает сорта Р9 и Р12, используемые для работ по камню и менее твердым материалам — см. статью лом быстрорежущей стали.

Лом быстрорежущей стали

Таким образом, стоимость лома легированной стали определяется в основном парой параметров: содержание и тип добавки, а также качество самой стали. С другой стороны, лом быстрорезов, в отличие от других стальных отходов, может быть использован как деловой. Многие инструменты, даже отработав эксплуатационный ресурс, остаются привлекательными для дальнейшего использования. Сфера их применения может включать как бытовой сектор, так и небольшие частные предприятия.

Видео — как делают нержавеющую сталь

Легирование чугунов, их маркировка и область применения;

Область применения легированных сталей.

Общие сведения о легированных сталях. Легирование сталей, их классификация и маркировка.

Тема 9. Легированные стали.

Вопросы:

1.Сталь, содержащая, кроме постоянных при­месей (марганец, кремний), один или несколько спе­циальных элементов или повышенные концентрации марганца и кремния (>1 %), называется легированной. В качестве легирующих специальных элементов исполь­зуют Сг, Ni, W, Мо, Тi, V, Со и др.

Легированные стали обозначают по буквенно-цифровой системе; леги­рующие элементы – буквами: никель – Н, хром – X, вольфрам – В, ванадий – Ф, молибден – М, титан – Т, кобальт – К, кремний – С, марганец – Г, алюминий – Ю, медь – Д, ниобий – Б, бор – Р.

Классификация легированных сталей.Леги­рованные стали классифицируют по назначению, хими­ческому составу и структуре.

По назначению легированные стали делят на три группы.

1) конструкционные стали (хромистые, марганцовистые);

2) инструментальные стали (хромистые, быстрорежущие);

3) стали с особыми свойствами (коррозионно — стойкие, жаростойкие).

В зависимости от общего содержания легирующих элементов различают низколегированные (с общим со­держанием легирующих элементов не выше 3 %), среднелегированные (с общим содержанием легирующих эле­ментов 3. 10 %) и высоколегированные (с общим содер­жанием легирующих элементов более 10%) стали.

В зависимости от химического состава и свойств легированная конструкционная сталь делится на сле­дующие категории: качественная, высококачествен­ная – А, особо высококачественная – Ш. К особо высо­кокачественной стали относят сталь электрошлакового переплава. В этой стали количество серы составляет 0,015 %, а фосфора – 0,025 %.

По структуре в отожженном состоянии легирован­ные стали подразделяют на доэвтектоидные, имеющие в структуре свободный феррит; заэвтектоидные – избы­точные карбиды и ледебуритные – первичные карбиды, выделившиеся из жидкой фазы.

По структуре после охлаждения на воздухе легиро­ванные стали подразделяют на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный. Эта класси­фикация чрезвычайно важна, поскольку по структуре сталей полностью устанавливают их свойства. Напри­мер, сталь, имеющая перлитную структуру, обладает небольшой твердостью и высокой пластичностью, а сталь, имеющая мартенситную структуру, весьма твер­дая и хрупкая.

Общее правило расшифровки марок легированных сталей:

1. Если марка легированной стали начинается с двузначной цифры, то сталь конструкционная и углерода в ней содержится в сотых долях процента (60ХСГ – 0,60% С).

2. Если марка легированной стали начинается с однозначной цифры, то сталь инструментальная и углерода в ней – в десятых долях процента (9ХГС – 0,9% С).

3. Если марка легированной стали начинается с буквы, то сталь инструментальная и углерода в ней содержится до 1 % (Х8ГА – до 1% С).

4. Если в марке легированной стали после легирующего элемента стоит цифра, то она обозначает его процентное содержание (Х8ГА – хрома 8 %).

5. Если в марке легированной стали после легирующего элемента отсутствует цифра, то этого легирующего элемента в данной марке до 1,5 % (Х8ГА – марганца до 1,5 %).

6. Если в конце марки легированной стали стоит буква А, то сталь высококачественная, а если отсутствует – то качественная (Х8ГА – сталь высококачественная, 60ХСГ – качественная).

7. Если в марке легированной стали какого-то одного легирующего элемента 10 и более процентов, то сталь специальная (ШХ15 – хрома 15% — сталь специальная).

8. Если марка легированной стали начинается с буквы Р, то сталь быстрорежущая (от латинского rapid – «скорость»). Цифра после буквы Р обозначает процентное содержание вольфрама. В любом другом месте марки буква Р обозначает бор (Р6М5 – быстрорежущая сталь, 20ХГР – содержание бора до 1,5 %).

Последовательность расшифровки марки стали:

1. Определить сталь по химическому составу (углеродистая или легированная).

2. Определить сталь по назначению (конструкционная, инструментальная или специальная).

3. Определить сталь по качеству (обыкновенного качества, качественная или высококачественная).

4. Расшифровать шифр марки стали (что обозначают буквы и цифры).

4Х2В5ФМ — 1.Легированная; 2. Инструментальная; 3. Качественная; 4. 4 – С = 0,4 %; Х2 – Cr = 2 %; В5 – W = 5%; Ф – V = 1,5 % ; М – Мо = 1,5 %; остальное – Fe.

50ХФА — 1.Легированная; 2. Конструкционная; 3. Высококачественная; 4. 50 – С=0,50 %; Х – Cr = 1,5 %; Ф – V = 1,5 % ; А – высококачественная; остальное – Fe.

Р6М5 — 1.Легированная; 2. Инструментальная; 3. Качественная; 4. С = до 1 %; Р – быстрорежущая; W = 6%; М – Мо = 5 %; остальное – Fe.

Сталь 45 — 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. 45 — С = 0,45 %; остальное – Fe.

60Г — 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. С = 0,60 %; Г – повышенное содержание Мn (0,8 – 1,2 % ); остальное – Fe.

А40Г— 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. А – автоматная; 40 — С = 0,40 %; Г – повышенное содержание Мn (0,8 – 1,2 % ); остальное – Fe.

ВСт3Гпс3 — 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Обыкновенного качества; 4. В – группа стали (с гарантированными механическими свойствами и химическим составом); Ст – сталь; 3 – условный номер марки; Г – повышенное содержание Мn; пс – полуспокойный разлив; 3 – категория марки стали; остальное – Fe.

20Х13 — 1.Легированная; 2. Специальная; 3. Качественная;

4. 20 – С = 0,20 %; Х13 – Cr = 13 %; остальное – Fe.

2. Конструкционные легированные стали (ГОСТ 4543–71).

Для деталей, работающих в условиях износа при трении (поршневые пальцы, шлицевые валы), применяют стали 15Х, 20Х, 15ХФ, 20ХФ, 18ХГ, а также стали повышенной прочности, вязкости и прокаливаемости марок 20ХН, 12ХН2, 12ХН2М и др. Для тяжело нагруженных зубчатых колес с высокой прочностью сердцевины зуба используют ста­ли 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, 30ХГТ, а стали 20ХГР, 27ХТР, 20ХНР, 20ХГНР с микродобавками бора при­меняют для деталей, работающих на трение и при удар­ных нагрузках (червяки, кулаки шарнира). Азотируемые стали 38Х2Ю и 38Х2МЮА используют для изготовления деталей с большой твердостью и изно­состойкостью поверхности (валики водяных насосов, плунжеры, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания и др.).

В качестве сталей, упрочняемых поверхностной за­калкой с нагревом ТВЧ, выбирают среднеуглеродистые стали 40Х, 45Х, 47ГТ, которые применяют для изготов­ления зубчатых колес, крестовин, деталей подшипников качения, подвергающихся высоким изгибающим, крутя­щим и контактным нагрузкам.

Улучшаемые легированные стали (0,4. 0,5 % С) при­меняют для большой группы деталей машин, работаю­щих не только при статических, но и в условиях цикли­ческих и ударных нагрузок (валы, штоки, шатуны и др.). Хромистые стали 40Х, 45Х, 50Х относятся к де­шевым конструкционным материалам. С увеличением содержания углерода в них повышается прочность, но снижаются пластичность и вязкость.

Хромокремнемарганцевые стали 30ХГСА, 35ХГСА содержат по 1 % Сr, Мn и Si и называются хромансилями. Эти стали, соче­тающие хорошие технологические и механические свой­ства, широко применяют в автомобилестроении (валы, детали рулевого управления). Хромоникелевые стали 40ХН, 45ХН, 50ХН имеют высокий температурный за­пас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разру­шению в сравнении с хромистыми. Для изготовления пружин и рессор используют легированные стали 50С2, 55С2, 50ХФА, 60С2ХА и др., обладающие высокой упру­гостью, выносливостью, достаточной вязкостью и пластичностью. Предел выносливости рессор повышают пу­тем специальной обработки рессорных листов дробью (наклеп), что повышает срок службы в 5. 8 раз. Под­шипниковые стали ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ, служа­щие для изготовления подшипников качения, обладают высокой твердостью и выдерживают большое количество циклов высоких контактных напряжений.

Инструментальные стали.

Легированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-63) марок 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ и другие применяют для изготовления матриц, пуансонов, метчи­ков диаметром до 30 мм, спиральных сверл, роликовых ножей.

Из легированных сталей повышенной прокаливаемости марок X, 9ХС, ХГ, Х8Г и других (ГОСТ 5950-63) изготавливают инстру­менты, для которых необходима высокая твердость и износостойкость (сверла, фрезы, плашки, калибры и штампы для холодной штамповки).

Штамповые стали марок 7X3, 5ХНМ, 5ХНВ и другие обладают хорошей прокаливаемостью и износостой­костью, но невысокой вязкостью.

Из сталей марок 5ХНМ, 5ХНТ, содержащих никель и обладающих большой вязкостью и глубокой прокали­ваемостью, изготовляют кузнечные (молотовые) штам­пы. Для штампов горячего деформирования используют стали марок ЗХ2В8Ф, 4Х2В5ФМ и другие, обладающие высокой стойкостью при высоких температурах.

Наибольшее применение имеет сталь марки Р18. Аналогична ей по режущим свойствам сталь марки Р9, но она хуже подвергается термической обработке. Инст­румент из быстрорежущих сталей, содержащих кобальт (Р18К5Ф2, Р9К10 и др.), используют для работы с труд­нообрабатываемым материалом, нержавеющими и жаро­прочными сплавами.

Инструмент из быстрорежущих сталей с повышен­ным содержанием ванадия и кобальта (Р9Ф5, Р10К5Ф5 и др.), имеющих высокую износостойкость и красно­стойкость (640°С), применяют для отделочных опера­ций при обработке сплавов титана и материалов с абра­зивными свойствами (пластмасса, фибра, эбонит).

Нержавеющие стали. Коррозионно-стойкие стали для общего и химиче­ского машиностроения подразделяют на: стали (08X13, 12X13, 20X13 – ГОСТ 5632-72), применяемые в слабо­агрессивных средах (воздух, вода, пар) для изготовле­ния деталей с повышенной пластичностью, подвергаю­щихся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода и т. д.); стали (09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 08Х17Н5МЗ – ГОСТ 5632-72) для изделий, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и других солевых средах; стали (08Х17Т, 08Х18Т1, 15Х25Т –ГОСТ 5632-72), применяемые вере­дах средней агрессивности для изготовления оборудова­ния заводов пищевой и мясомолочной промышленности; стали (08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т – ГОСТ 5632-72), применяемые в сре­дах повышенной и высокой агрессивности для изготов­ления сварных изделий, работающих в азотной кислоте и азотнокислых средах при повышенных температурах. Жаропрочные стали и сплавы классифицируют по температуре эксплуатации. Для работы при 500. 550 °С используют стали марок 20X13, 15X11МФ, 13Х14Н3В2ФР, из которых изготавливают лопатки паровых турбин, тяжело нагруженные детали (диски, валы, стяжные бол­ты), работающие в условиях повышенной влажности. Для работы при 650. 850 °С применяют стали марок 40Х9С2, 40Х10С2М, 45Х14Н14В2М, из которых изготав­ливают клапаны автомобильных, тракторных двигате­лей. Кроме жаропрочных сталей, для работы при 650. 850 °С применяют сплавы (ХН35ВТ, ХН80ТБЮ, ХН77ТЮР) на никелевой и железоникелевой основе, из которых изготавливают рабочие лопатки и диски газо­вых турбин.

Для работы при 900. 1100°С используют сплавы ма­рок ХН62МВКЮ, ХН56ВМКЮ, ХН60ВТ, из которых из­готавливают лопатки и листовые детали газовых турбин.

Широкое распространение в качестве износостойких сталей получили высокомарганцовистые литые аустенитные стали марки 110Г13Л с содержанием 1,0. 1,4% С, 11…14% Мn. Они обладают высокой вязкостью, износо­стойкостью в условиях ударных нагрузок и больших давлений; эти стали применяют для изготовления гусе­ниц тракторов, черпаков и козырьков землечерпальных машин. Данные стали трудно обрабатываются резанием из-за способности наклепываться.

3.К легированным (специальным) чугунам относятся:

1. Износостойкие чугуны: их обозначают буквами ИЧ и они маркируются по содержанию легирующих элементов, как и стали.

Чугуны марок ИЧХ4Г7Д; ИЧХ3ТД; ИЧХ28Н2; ИЧХ15М3 и др. применяют для изготовления лопаток дробомётных турбин, шаров и броневых плит для мельниц, деталей насосов, лопастей шнеков.

2. Антифрикционные чугуны имеют в маркировке букву А. Они изготавливаются на основе серых, ковких и высокопрочных чугунов и предназначены для работы в узлах трения в паре с закалёнными контртелами.

Бывают следующих марок: АСЧ – 1 (с добавками Cr и Ni); АСЧ – 2 (с добавками Ti и Cu); АКЧ – 1; АКЧ – 2; АВЧ – 1; АВЧ – 2.

3. Жаростойкие чугуны ЖЧХ – 0,8; ЖЧХ – 2,5; ЖЧХ – 1,5 применяют для элементов конструкций доменных, термических и мартеновских печей, работающих при температуре до 650 °С. Высокохромистые чугуны ЖЧХ – 30 (28 – 30 % Cr) применяют для изготовления горелок, фурм и др., работающих при температурах до 900 °С.

4. Коррозионно – стойкие чугуны – они стойки в щелочах, растворах соды, морской воде.