Легированной стали: Легированная сталь – классификация, маркировка, свойства, применение

Легирование стали — элементы, классификация, применение, марки

Сталь представляет собой сплав железа (не меньше 45%) и углерода (до 2,14%). Последний повышает прочностные характеристики металлов, при этом, если сравнивать с химически однородным металлом, понижает их пластичность. В процессе производства стали концентрация углерода специально доводится до необходимых значений. Контроль за содержанием углерода позволяет получать несколько видов стали:

• Низкоуглеродистую – содержание углерода не более 0,25%.
• Среднеуглеродистую – не более 0,6%.
• Высокоуглеродистую – 0,6 – 2,14%.

В металле также могут обнаруживаться и иные примеси, поэтому стали классифицируются как легированные и нелегированные. Последние представляют собой железно-углеродный сплав, в составе которого присутствуют и другие элементы в виде примесей или добавок меньше установленного предельного содержания.

Легированные стали

Элементы, содержание которых превышает обычное предельное значение, указанное в стандартах, называются легирующими добавками. Изменение химического состава металла путем введения легирующих добавок называется легированием стали. Основные цели легирования:

• повышение прокаливаемости;
• получение специфических прочностных свойств;
• вызов желаемых структурных изменений;
• получение специальных химических или физических свойств;
• улучшение и упрощение технологии термообработки;
• повышение коррозионной стойкости и устойчивости к различным температурам.

Исходя из вышесказанного следует, что легирование стали – это металлургический процесс плавки, в ходе которого в него вводятся различные добавки. Добавление легирующих элементов производится двумя способами:

• Объемным – компоненты проникают в глубинную структуру материала путем их добавления в шихту или расплав.
• Поверхностный – введение легирующих компонентов только верхний слой стали, на глубину 1-2 мм. Такой способ придает материалу определенные свойства, к примеру, антифрикционные.

Легирующие элементы

• Хром – увеличивает прочность и твердость, повышает ударную вязкость. В инструментальные стали добавляется для повышения прокаливаемости. В случае нержавеющих сталей – определяет коррозионную стойкость.
• Никель – повышает прочность и твердость при сохранении высокой ударной вязкости. Понижает пороговую температуру хрупкости. Это влияет на хорошую прокаливаемость сталей, особенно при участии хрома и молибдена.
• Марганец — повышает твердость и прочность за счет пластических свойств. Марганцевая сталь характеризуются повышенным пределом упругости и более высокой стойкостью к истиранию.
• Кремний – в металлургическом процессе играет роль раскислителя. Его добавление увеличивает прочность и твердость стали.
• Молибден – повышает прокаливаемость сталей больше, чем хром и вольфрам. Уменьшает хрупкость металла после высокого отпуска.
• Алюминий – сильно раскисляет, предотвращает рост аустенитных зерен.
• Титан – понижает зернистость, что приводит к большей устойчивости к появлению расколов и трещин. Улучшает восприимчивость к металлообработке.

Легирующих добавок может быть несколько, и для получения тех или иных характеристик их введение может производиться на разных этапах плавки.

Помимо того, что в состав стали вводят различные добавки, в самом материале также присутствуют примеси, которые полностью убрать из состава невозможно:

• Углерод – способствует повышению твердости, прочности и ударостойкости. Однако его превышение в составе металла понижает пластичность и все вышеперечисленные характеристики.
• Марганец – раскислитель, защищающий от кислорода и серы.
• Сера – высоким считается ее содержание выше 0,6%, что плохо сказывается на пластичности, прочности, свариваемости и коррозионной устойчивости.
• Фосфор – ведет к повышению текучести и хрупкости, понижает вязкость и пластичность.
• Кислород, азот, водород – делают сплав более хрупким, снижают показатели его выносливости.

Применение

Благодаря таким характеристикам, как прочность, устойчивость к нагрузкам, твердость, уменьшение намагниченности и нужный уровень вязкости, легированную сталь используют в самых разных сферах человеческой деятельности. Из нее производят:

• медицинские инструменты, в том числе, и режущие;
• детали с высокой опорной и радиальной нагрузкой;
• элементы станков для металлообработки;
• нержавеющую посуду;
• детали автомобилей;
• аэрокосмические детали;
• пресс-формы и другие элементы для горячей штамповки, сохраняющие свои свойства при температуре до + 600 градусов;
• измерительные приборы и так далее.

Классификация легированных сталей

Принимая принцип разделения по структуре, образованной в условиях медленного охлаждения стали в диапазоне температур, близких к солидусу, или в отожженном состоянии, сталь можно классифицировать следующим образом:

• подевтектоид с ферритно-перлитной структурой;
• эвтектоид с перлитной структурой;
• гиперэвтектоид, содержащий вторичные карбиды, отделенные от аустенита;
• ледебуритная сталь, в структуре которой встречаются первичные карбиды, выделившиеся при кристаллизации;
• ферритная или аустенитная с осаждением карбидов или интерметаллических фаз. Обычно это стали с высоким содержанием легирующих элементов и низким содержанием углерода;
• ферритно-мартенситная или ферритно-аустенитная сталь с наиболее часто высокотемпературным ферритом δ.

Все марки легированных сталей разделяют на три подвида в зависимости от количества полезных примесей:

• Низколегированная – процентное содержание добавок около 2,5%. Прибавление некоторых положительных качеств при практически неизменных основных характеристиках.
• Среднелегированная – процентное содержание добавок около 10%. Наиболее часто используемое соединение.
• Высоколегированная – процентное содержание добавок варьируется от 10 до 50%. Высоколегированная сталь является максимально прочной и дорогой.

Независимо от того, какое процентное содержание добавок в составе металла, сталь разделяется на 3 подвида:

1. Инструментальная – жаропрочный материал, используемый при производстве станочных и ручных инструментов (сверла, фрезы, стальные резцы и так далее).
2. Конструкционная – прочная сталь, способная выдерживать высокие динамические и статические нагрузки. Используется при изготовлении двигателей и стальных механизмов в машиностроении, применяется в сфере строительства и станкостроения.
3. С особыми свойствами – сталь, отличающаяся химической и термической устойчивостью (нержавеющая, кислотостойкая, магнитная, износостойкая, трансформаторная и другие виды). Ряд исследователей предлагают отдельное деление для данного вида сталей:

• Жаропрочные – способны выдерживать температуру до 1000 градусов.
• Окалиностойкие и жароустойчивые – стали, невосприимчивы к распаду.
• Устойчивые к коррозии – применяются при производстве изделий, работающих в условиях высокой влажности.

Марки

В СНГ используется буквенно-цифровая маркировка легированных сталей. Буквами обозначают основные легирующие добавки, цифрами, идущими следом за буквами, обозначают процент их содержания в сплаве (округляя до целого числа). Если в металле присутствует не более 1,5% той или иной добавки, цифра не ставится. Процентное содержание углерода × 100 указывается вначале наименования стали. Буква A, стоящая в середине маркировки, указывает на содержание азота. Если две буквы A стоят в конце, это указывает на особо чистую сталь. Буква Ш в конце обозначает сталь особо высокого качества.

Маркировка может быть дополнена и другими обозначениями, к примеру:

• Э — электротехническая;
• P — быстрорежущая;
• A — автоматная;
• Л — полученная литьем.

Исчерпывающие перечни марок легированной стали указаны в ГОСТ 4543-71.

Классификация легированной стали

Легированной называется сталь Р6М5, Р6М5Ф3, 5ХНМ, 4Х5МФС, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Х12МФ, 3Х3М3Ф и многих других марок, в процессе производства которой в расплавленную сталь вводятся в строго определенном количестве специальные элементы, называемые легирующими, и способные обеспечить те или иные необходимые свойства, предъявляемые стали.

Легированной называется сталь Р6М5, Р6М5Ф3, 5ХНМ, 4Х5МФС, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Х12МФ, 3Х3М3Ф и многих других марок, в процессе производства которой в расплавленную сталь вводятся в строго определенном количестве специальные элементы, называемые легирующими, и способные обеспечить те или иные необходимые свойства, предъявляемые стали. Легирующие элементы предназначены для повышения коррозионной стойкости и прочности стали, а также  для снижения возможности хрупкого разрушения.

Процесс легирования

Процесс легирования стали может быть проведен на различных этапах производственного процесса и сводится к введению соответствующих легирующих элементов в расплавленную шихту или железо. В процессе легирования стали, легирующие элементы, вводимые в сталь, образуют химические соединения с основой стали, имеющие особый характер. Эти элементы (нитридные, интерметаллидные и карбидные) обладают повышенной прочностью и твердостью, а также жаропрочностью и химической стойкостью и т.п.


Именно необходимое количество и соответствующее равномерное распределение этих элементов по всему объему и обеспечивает в процессе легирования стали всех марок (Р6М5, Р6М5Ф3, Р18, Р7М2Ф6, 4Х5МФС, Р12МФ5, Х12МФ, 3Х3М3Ф и других) требуемые для нее свойства.


Следует отметить, что в процессе легирования стали чистые металлические элементы не используются. С этой целью используются сплавы железа (ферросплавы) и вспомогательные сплавы (лигатуры), что является экономически выгодным и позволяет избежать целого ряда технологических сложностей в процессе легирования.

Классификация легированных сталей

Следует отметить, что легированная сталь всех марок (Р6М5, Р6М5Ф3, Р18, 4Х5МФС, Р12МФ5, Х12МФ, 3Х3М3Ф и других) классифицируется по целому ряду критериев, основными из которых служат:

• количество содержащихся легирующих элементов;




• назначение стали;




• способ дальнейшей обработки;




• качество изготовления;




• качество и отделка поверхности и другие.

Таким образом, по количеству легирующих элементов легированная сталь подразделяется на:

• высоколегированную, с массой легирующих добавок более 10 % от общей массы;




• среднелегированную, с массой легирующих добавок от 2 до 10 % от общей массы;




• низколегированную, с массой легирующих добавок от 2,5 % от общей массы.

По назначению легированная сталь подразделяется по группам:

• группа 1 (8ХФ, Х12МФ,7ХГ2ВМФ, ХВГ и многие другие) — для изготовления инструмента для обработки материалов (металлов) в холодном состоянии;




• группа II (3Х3М3Ф, 4Х4ВМФС, Х3В3МФС и многие другие) — для изготовления инструмента для обработки материалов (металлов) давлением при температурах выше 300°С;




• быстрорежущая сталь (Р6М5, Р18, Р12МФ5 и другие) – для изготовления режущего инструмента (фрезы, сверла развертки, зенкеры, метчики и др.)

Каждый вид легированной стали предназначен для использования в определенных сферах деятельности человека, в зависимости от потребностей дальнейшей обработки материала.

Нашли опечатку в тексте? Выделите её и нажмите ctrl+enter

Легированные стали.

Нержавейка.

Легирующие элементы нержавейки

Нержавеющая сталь — это легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Легирование стали означает изменение ее физико-химических свойств путем добавления к сплаву определенных элементов, таких как хром, углерод, кремний, марганец, сера, фосфор и элементы, придающие сплаву необходимые прочностные и антикоррозионные характеристики — никель, марганец, титан, молибден.

Легирование позволяет улучшить технологические свойства стали: повысить ударную вязкость и предел текучести, снизить порог хладноломкости и скорость закалки, уменьшить деформируемость изделий и уменьшить склонность к образованию трещин. Все легированные стали можно разделить на четыре группы: нержавеющие, кислотостойкие, жаропрочные, окалиностойкие.

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.

К числу неоспоримых достоинств нержавеющих легированных сталей можно отнести их прочность, отличное сопротивление коррозии, простоту обработки, эстетичный внешний вид и экологическую безопасность.

Огромное количество марок нержавеющих сталей с различными качествами нашли применение в электроэнергетике, пищевой и химической промышленности, транспортном машиностроении и домашнем хозяйстве. Кроме того, нержавеющая сталь является идеальным материалом в строительстве. Она прекрасно сочетается с отделочными строительными материалами, выглядит блестяще и современно.

Маркировка нержавеющей стали

В настоящее время применяются три основных маркировки: российская маркировка по ГОСТ, EN/DIN и AISI, которые применяются в США и Европе. Принцип российской  маркировки нержавеющей стали рассмотрим на примере  марки 12Х18Н10Т.


Первые две цифры (12) обозначают среднее содержание углерода в десятых долях процента (в данном случае – 0,12%). Если впереди нет никаких цифр, то, значит, что данная марка стали содержит один или более процентов углерода.


Далее идет буква, соответствующая тому или иному химическому элементу. Так, например, азот (N) обозначается буквой А, алюминий (Ai) обозначается буквой Ю, бериллий (Ве) обозначается буквой Л, бор (В) – буквой Р, ванадий (V) обозначается буквой Ф, вольфрам (W) обозначается буквами Ви, галлий (Ga) обозначается буквой В, иридий (Ir) обозначается буквой И, кадмий (Cd) обозначается буквами Кд, кобальт (Co) обозначается буквой К, кремний (Si) обозначается буквой С., магний (Mg) обозначается буквой Ш, свинец (Pb) обозначается буквам АС, медь (Cu) обозначается буквой Д, хром (Cr) обозначается буквой Х.


Цифры, следующие за этой буквой, обозначают среднее содержание этого элемента в процентах. В нашем случае Х18 значит, что данная сталь содержит 18% хрома. Отсутствие за буквой цифры означает содержание элемента в стали в количестве 1 – 1,5%. Следующие далее (в нашем случае) Н10 говорят о десяти процентном содержании никеля. Ну и последняя буква Т без цифр показывает наличие в нержавеющей стали данной марки 1,5% титана.

Некоторые марки нержавеющей стали и область их применения

1Х13Н3, 1Х11МФ, 1Х17Н2 — Эти марки высокохромистой стали устойчивы к слабым кислотам.

0Х18Н11, 00Х18Н10, 0Х18Н12Т, Х15Н9Ю, Х17Н13М2Т – Данные хромоникелевые стали способны выдерживать концентрированные кислоты типа азотной и серной.

08Х13, 20Х13, 25Х13Н2 — Эти марки для изготовления деталей из нержавейки, которые подвергаются ударным нагрузкам и требуют повышенной пластичности.

08Х18Т1, 40Х13, 30Х13 — Эти марки для производства хирургического инструмента или клапанных пластин компрессоров.

14X17h3 — Высокотехнологическая нержавейка данной марки, подходит для деталей авиационной и химической промышленности.

08X17H5M3 – Эта нержавеющая сталь хорошо выдерживает воздействие серной кислоты.

07X16H6, 09Х15Н8Ю – А эти выдерживают воздействие уксусной кислоты и солевых растворов.

Производство легированной стали в Екатеринбурге

Сталь является одним из самых востребованных материалов, она используется для производства самого разнообразного оборудования, различных металлоконструкций и изделий. Существуют десятки марок сталей, отличающихся своими свойствами, но в целом их можно разделить на две большие группы:

• 
  углеродистые;
• 
  легированные.

Углеродистые и легированные стали используются очень широко, каждая из групп обладает своими свойствами. Конкретная марка стали для производства той или иной продукции выбирается, исходя из требуемых характеристик металла.

Углеродистые стали

Основные компоненты таких сталей — железо и углерод, содержание последнего может достигать 2%. Также в состав углеродистых сталей входят марганец, кремний, сера и фосфор. Сера и фосфор — вредные примеси, снижающие качество материала, их содержание не должно быть выше 0,06%.

Углеродистые стали делятся на инструментальные и конструкционные. Инструментальные стали, по сравнению с конструкционными, обладают большей твердостью, но при этом имеют повышенную хрупкость, особенно после закалки. В названии углеродистых инструментальных сталей присутствует буква «У».

Конструкционные стали более мягкие и пластичные, из них изготавливают различные виды листового и фасонного проката и другие металлические изделия, используемые для строительства, создания различных металлоконструкций.

Легированные стали

В состав легированных сталей вводятся специальные добавки, улучшающие их свойства. Конкретные свойства стали напрямую зависят от того, какая используется добавка, легирующая сталь. Могут использоваться такие добавки, как марганец (в название марки стали входит буква «Г»), кремний (С), хром (X), никель (Н), молибден (М) и т. д.

Каждая добавка придает стали свои свойства. Так, марганец придает твердость, кремний – упругость, никель и хром повышают жаростойкость и устойчивость к коррозии, молибден улучшает механические свойства.

Производство легированной стали является очень ответственным процессом, требующим точного соблюдения пропорций компонентов стали и технологии плавки. По назначению выделяют три основных типа легированных сталей:

• 
  конструкционные;
• 
  инструментальные;
• 
  специального назначения.

Кроме того, легированные стали делят на низколегированные (до 2,5% легирующих добавок), среднелегированные (до 10%) и высоколегированные (от 10 до 50%).

Конструкционные низколегированные стали используются для производства особо ответственных конструкционных элементов: мостовых ферм, трубопроводов, строительной арматуры и т.д. Такие стали обладают достаточно высокой прочностью и пластичностью и при этом хорошо свариваются.

Инструментальные легированные стали используются для производства инструментов. Особого внимания в этой группе заслуживают легированные быстрорежущие стали, предназначенные для изготовления режущих инструментов (резцов, сверл, фрез и т.д.), работающих при высоких скоростях. Обычные углеродистые инструментальные стали в таком режиме резки быстро раскаляются и теряют свою прочность. Чтобы придать стали дополнительную прочность, ее легируют такими добавками, как вольфрам, молибден, ванадий, кобальт. В маркировке быстрорежущих сталей присутствует буква «Р».

Легированные стали специального назначения отличаются особыми свойствами и создаются под конкретные сферы использования. К ним можно отнести стали для шарикоподшипников, рессор и пружин, стали с высокой жаростойкостью и коррозионной устойчивостью, уже упомянутые быстрорежущие стали и т.д.

Изготовление изделий из углеродистых и легированных сталей в Екатеринбурге

Учитывая, какой высокой прочностью обладает легированная сталь, изготовление из нее различных изделий является сложной технологической задачей. Наиболее простым и выгодным вариантом является отливка необходимой детали с ее последующей механической обработкой.

Наша компания принимает заказы на изготовление различных изделий из всех марок сталей. Мы работаем с такими материалами, как углеродистые и легированные стали, чугуны, варианты литья – кокильное и по выплавляемым моделям. Гарантируем точное соответствие состава используемых сталей их марке, высокое качество готовых изделий и выгодные расценки.

Вы можете задать любые интересующие Вас вопросы, обратившись по телефонам:

• 
  8 (800) 222-79-79 (многоканальный)
• 
  +7 (343) 345-79-79 (многоканальный)

Стали легированные и специальные сплавы — марки и их характеристики

Сталь легированная – это сложный многокомпонентный сплав на основе железа (Fe) и углерода (C), в котором массовая доля C составляет не более 2,14% и присутствуют специально введенные легирующие примеси в количестве 2,5 и более процентов. Добавление легирующих компонентов позволяет формировать необходимые характеристики и добиваться улучшенной чистоты и однородности их металла. Производятся такие стали качественными, высококачественными и особовысококачественными.

Классификация по степени легирования

Из-за разнообразия химических, механических и технологических свойств на легированные стали классификация и маркировка очень обширна. С учетом количественного содержания легирующих примесей их разделяют на низко-, средне- и высоколегированные.

Первая группа, имеющая низколегированный состав, существенно отличается не только по химическим, но и по физико-механическим и технологическим свойствам, поэтому ее рассматривают как отдельную категорию.

Среднелегированные

Стали, содержащие легирующие примеси от 2,5 до 10 процентов, являются среднелегированными. Большинство из них мартенситные, а некоторые (малоуглеродистые) неплохо свариваются. Но в целом такая легированная сталь свойства прочности и износостойкости формирует в зависимости от характера термической обработки. Поэтому из-за вероятности образования закалочных структур сразу после сварки толстостенные металлоизделия из среднелегированных марок должны подвергаться термической обработке. Многие высокопрочные среднелегированные стали после отпуска около 300°С обнаруживают провал прочности при испытании на надрезанных образцах. Снижение ударной вязкости на этих же сталях обнаруживается при более высокой температуре отпуска.

Среднелегированные высокопрочные марки обладают пониженной вибрационной прочностью в условиях действия коррозионной среды. При работе с постоянными напряжениями у них также проявляется склонность к коррозии, а при насыщении поверхностного слоя азотом их металл может становиться хрупким.

Высоколегированные

Стали, в составе которых на массовую долю легирующих примесей приходится более 10 процентов, относят к высоколегированным. Их отличает однородная структура и повышенная прочность металла, особые или уникальные механические и технологические свойства.

Чем выше степень легирования, тем выше температура рекристаллизации не только α-, но и ƴ-фазы, следовательно, тем труднее измельчить зерно. Поэтому в результате длительного нагружения они могут проявлять склонность к деформационному старению.

Легированные стали – их классификация по назначению

В наши дни легированная сталь применение находит практически во всех сферах человеческой деятельности: от машиностроения и энергетики до космических и телекоммуникационных технологий. Согласно принятой классификации по назначению она может причисляться к одной из групп:

• конструкционные марки. К этой категории принято относить стали, использующиеся для производства ответственных деталей механизмов, устройств и конструкций. Большинство из них отлично работают в высокотемпературных средах, а многие характеризуются очень малой чувствительностью к концентрации напряжений;
• инструментальные марки. К этой категории относят в основном высокопрочные среднелегированные стали с повышенным содержанием хрома, марганца, кремния, вольфрама и молибдена. Для них также свойственна улучшенная прокаливаемость и низкое сопротивление ударной нагрузке. В качестве быстрорежущей стали для производства сверл, фрез и метчиков, как правило, принято использовать высоколегированные марки, характеризующиеся очень высокой твердостью и красностойкостью до 600°С. Другие легированные инструментальные марки стали чаще используются для лабораторного, измерительного и режущего инструмента, а также ударно-штамповой оснастки;
• стали с особыми физическими и химическими свойствами. В эту категорию входят материалы специализированного назначения. Из них производят изделия и детали для узкой сферы применения, к эксплуатационным качествам которых предъявляют особые требования.

Состав легированных марок сталей

Все элементы, входящие в легированные марки стали, взаимодействуют между собой, а те, что растворяются в железе, существенно влияют на температурный интервал полиморфного превращения и растворимость углерода в Fe. Соответственно их химический состав разрабатывается с учетом конкретных условий дальнейшей службы и эксплуатации.

Исходя из того, что такое легированная сталь и каково значение этого материала для промышленности, крайне важно использовать при выплавке доступные и недефицитные химические элементы. Подбор комплектующих осуществляется с учетом требуемых механических и технологических свойств и исходя из экономической целесообразности. Поэтому для легирования в первую очередь используется марганец, кремний, хром. При этом стали с таким составом могут в небольших количествах дополнительно легировать титаном, ванадием, ниобием, бором и молибденом.

Основные легирующие примеси для производства легированных марок сталей

Перечисленные химические элементы по-разному влияют на различные технологические и механические свойства сталей. Но по степени вызываемого упрочнения их можно расположить в возрастающий ряд:

Cr – Co – V – Mo – W – Ni – Cu – Al – Mn – Ti – Si — P

Новые марки отличаются многокомпонентным легированием. Процесс их производства более сложный и дорогостоящий, но зато такие стали, хоть и имеют специализированное применение, максимально соответствуют жестким требованиям современного инжиниринга и отличаются долговечностью и надежностью.

Обозначение и маркировка

В отечественной практике на инструментальные и конструкционные легированные стали маркировка составляется на основе системы, предполагающей использование буквенно-цифрового обозначения. Две первые цифры обозначают среднюю массовую долю углерода, выраженную в сотых долях процента. Далее маркировка составляется с учетом качественных и количественных особенностей наиболее значимых легирующих примесей. Вначале принято указывать буквенный символ соответствующего компонента. И если количество химического элемента лежит в пределах 1%, цифра не прописывается, а если больше, то пишут число, выражающее его количественную массу в процентах.

Для акцента на высоком качестве металла в конце маркировки принято прописывать букву «А» (не путать с обозначением азота, который указывается в середине маркировки). Наличие буквы «Ш» в конце обозначения указывает, что марка является особовысококачественной, но пишется она через тире.

Такой принцип маркировки применим к большинству легированных сталей. Но для марок спецназначения предусмотрено использование в начале обозначения дополнительных буквенных символов:

• Р – быстрорежущие;
• Ш – шарикоподшипниковые;
• Э – электротехнические.

Обозначение легирующих элементов

Согласно традиционной системе при маркировке средне- и высоколегированных марок для легирующих элементов принято использовать стандартные обозначения на кириллице.

Пример расшифровки марки легированной стали               

Специальные сплавы и стали

Стремительное развитие техники обусловило необходимость создания специальных сплавов, в том числе и сталей. Сегодня они выступают одним из основных материалов для ядерных реакторов, спецтехники, космических аппаратов, приборов и различной инструментальной оснастки. Для них характерен сложный многокомпонентный состав и заданные физико-механические свойства. Практически все специальные стали и сплавы относятся к группе высоколегированных конструкционных материалов и требуют применения специальной технологии выплавки и термообработки.

Прецизионные сплавы содержат практически те же элементы, что и стали, но отличаются их процентным содержанием. Например, массовая доля ванадия может доходить в них до 11%, кобальта – до 40%, в то время как на углерод может приходиться всего 0,05%.

Большинство специальных сплавов являются результатом новейших технических разработок и довольно дорогие в производстве. По основным свойствам их разделяют на 7 групп, среди них сверхпроводящие, магнитно-мягкие и магнито-твердые сплавы и термобиметаллы.

Классификация сталей специального назначения

Также, как углеродистые и легированные марки, специальные стали имеют многоуровневую классификацию по нескольким признаками. Рассмотрим основные из них.

По роду примесей

На основе комплекса наиболее значимых легирующих примесей специальные марки классифицируют более, чем на 10 групп. Среди них:

• хромованадиевые и хромокремнистые;
• хромомарганцовые и хромомолибденовые;
• никельмолибденовые и хромокремнемарганцовые;
• хромомолибденованадиевые и хромокремнемарганцовоникелевые;
• хромомарганцовоникелевые и хромомарганцовоникелевые с титаном и бором;
• хромоникельмолибденовые, хромоникельмолибденованадиевые и хромоникельванадиевые;
• хромоалюминиевые и хромоалюминиевые с молибденом;
• хромомарганцовоникелевые с молибденом и титаном;
• хромоникелевые и хромоникелевые с бором.

По назначению

В зависимости от целевого назначения и основных свойств стали специального назначения также делятся на несколько групп: хладостойкие, радиационностойкие, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, жаропрочные, износостойкие, коррозионностойкие (нержавеющие), окалиностойкие и так далее. Причем из-за наличия нескольких легирующих компонентов они могут проявлять и другие физико-механические и технологические свойства. Например, теплостойкая легированная сталь марки 12Х1МФ характеризуется повышенной пластичностью, а 09Х15Н8Ю, 07Х16Н, 08Х17Н5М3 отлично зарекомендовали себя в условиях соляных сред.

На сегодняшний день для применения в сварных металлических конструкциях наиболее перспективными считаются термически упрочненные марки специальных сталей высокой прочности и имеющие предел текучести более 600 МПа.

По структуре

В легированной стали образуются все типы соединений (твердые растворы, химические соединения, механические примеси), но наибольшее практическое значение имеют твердые растворы, так как с железом их образуют почти все легирующие примеси. Основная масса многих сложнолегированных сплавов – тройные, четверные и более сложные твердые растворы железа и различных элементов и в зависимости от микроструктуры они могут быть разделены на несколько групп.

После нормализации выделяют два основных класса средне- и высоколегированных сталей: аустенитный и мартенситный. По равновесной структуре их разделяют на доэвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные. Перлитная и эвтектоидная структура характерна для низколегированных марок.

Пример специальных сталей, имеющих разную структуру металла

Пример расшифровки марки специальной стали

Марка спецсталей имеет такое же обозначение, так и другие конструкционные стали.

 В этом разделе вы сможете более детально ознакомиться с химическим составом и физико-механическими свойствами отдельных среднелегированных, высоколегированных сталей и специальных сплавов.

Особенности обработки легированных сталей

Какие бывают стали

Сталь — это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

По химическому составу стали и сплавы подразделяются на две большие группы:

• углеродистая сталь в своем составе содержит железо, углерод и постоянные примеси, присущие железоуглеродистым сплавам и предназначена для статически нагруженного материала;
• легированная сталь — добавляются легирующие элементы: хром, никель, вольфрам, ванадий, алюминий, кобальт, молибден, кремний, марганец и другие. Чтобы получить более высокие физикохимические и механические свойства, чем в углеродистых сталях, эти элементы вводятся в процессе плавки.

Легировать — означает сплавлять, соединять. Элементы, вводимые в сталь, называются легирующими, а стали, сплавленные с ними, получили название легированных.

Отличительная особенность легированных сталей (в том числе нержавеющих сталей) — повышенная твердость и прочность. Это необходимо учитывать при подборе инструмента для шлифования. Часто применяются универсальные абразивные материалы предназначенные для всех металлов. Это большая ошибка, которая приводит к негативным результатам — браку изделия, так называемым прижогам.

Прижоги при шлифовании

Шлифование стали происходит двумя способами: с использованием охлаждающей жидкости и без нее, когда ее подача невозможна. Одна из причин возникновения прижогов при шлифовании- это недостаточное охлаждение или неправильный способ подвода жидкости для охлаждения.

Прижоги возникают в момент контакта абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью. Температура в зоне соприкосновения повышается и может достигать 700°С. В процессе шлифования выделяется тепло, в результате нагревается шлифовальный материал, поверхность детали и окружающий воздух.

Основная температура передается обрабатываемой детали, поэтому при снятии стружки на этом участке образуется мгновенная температура. Она намного больше той температуры, которая установилась на поверхностном слое детали.

В результате повышенных температур мы получаем 2 негативных результата:

1. 
   Разрушение гибкого шлифовального инструмента, который становится непригоден для дальнейшей работы.
2. Стружка стали плавится и спекается на абразивном зерне, в итоге происходит шлифование металла металлом, а не самими зернами, температура в месте обработки увеличивается еще больше. Это приводит к структурным нарушениям кристаллической решетки металла.

Рисунок 1

В местах структурных нарушений детали часто образуются цвета побежалости, что и является прижогом. (Рис. 1)

Цвета́ побежа́лости — радужные цвета, образующиеся на гладкой поверхности металла или минерала в результате формирования тонкой прозрачной поверхностной оксидной пленки и интерференции света в ней.

Такие дефекты значительно ухудшают механические свойства поверхности металла — прочность, надежность, срок службы.Это является браком.

Обнаружить прижог можно при явном наличии цветов побежалости или путем травления деталей, от которого не зависит качество покрытия. Травление происходит в растворах этилового спирта, ацетона, азотной кислоты и этиленгликоля. Далее промывают и осветляют детали с соляной или серной кислотой. Если прижога нет, то покрытие будет светлым и, если есть дефект поверхности, то темным.

Как избежать прижогов на поверхности легированных сталей

Как мы отметили выше, именно легированные стали (в том числе нержавеющие стали) чаще подвержены появлению прижогов при шлифовании.

Для решения этой проблемы отдел инновационного развития ОАО “БАЗ» разработал серию шлифовальной шкурки и изделий из нее со специальным охлаждающим покрытием.

Покрытие представляет собой смесь химических элементов, которая противодействует свариванию частиц металла с шлифовальными зернами. (Рис.2)

Рисунок 2

Гибкий шлифовальный инструмент с покрытием предназначен для сухой обработки легированных сталей и их сплавов.

В начале 2020 года отдел управления качеством Белгородского абразивного завода провел испытания, в которых сравнивали эффективность шлифования легированной стали абразивными инструментами без покрытия и с покрытием. Также в испытании принимали участие аналогичные инструменты других производителей.(Рис. 3)

Преимущества использования шлифовального инструмента с охлаждающим покрытием TOP COOL :

• 
  до 2-х раз выше производительность снятия материала относительно аналогичной серии шлифовальной шкурки без покрытия.
• значительное снижение температуры в зоне шлифования, что исключило появление прижогов и, соответственно, структурных изменений стали.

Гибкий шлифинструмент с охлаждающим покрытием TOP COOL

Для обработки изделий из легированных сталей, в том числе нержавеющих сталей, и их сплавов мы рекомендуем использовать следующие инструменты:

Рекомендованные статьи:

Обработка изделий из нержавеющей стали: листовой прокат, трубы, медицинские инструменты и столовые приборы

Фибровые шлифовальные круги в металлообработке

Инструментальная легированная сталь

Инструментальная легированная сталь. Эта сталь идет для изготовления различного инструмента: ударно-штампового, измерительного, режущего. Она имеет ряд преимуществ перед инструментальной углеродистой сталью. Штампы из углеродистой стали обладают высокой твердостью и прочностью, но плохо сопротивляются удару. Метчики, развертки и другие длинные и тонкие инструменты из углеродистой стали при закалке получаются хрупкими, они ненадежны в работе и часто ломаются.

Режущий инструмент — резцы, фрезы, сверла из углеродистой стали при незначительном нагреве (около 200°C) теряют свою твердость, поэтому применение их при обработке металла с большой скоростью резания невозможно. При введении определенных легирующих примесей сталь приобретает красностойкость, износоустойчивость, получает глубокую прокаливаемость; она имеет высокую прочность, твердость и хорошо противостоит ударным нагрузкам.

Важнейшие легирующие примеси инструментальной легированной стали: хром, вольфрам, молибден, марганец, кремний. Содержание углерода в этой стали может быть ниже, чем в углеродистой, и колеблется от 0,3 до 2,3%.

В отдельную группу выделяют быстрорежущие стали. Они применяются для изготовления режущего инструмента – резцов, сверл, фрез. Важнейшие свойства этой стали – высокая твердость и красностойкость до 600°C (такой нагрев вызывается высокой скоростью резания). Благодаря применению быстрорежущей стали повышается стойкость инструмента и увеличивается производительность обработки. Важнейшими легирующими элементами являются вольфрам (в количестве не менее 9%), ванадий (1-2%), хром (не менее 4%). Кроме того, в быстрорежущей стали могут находиться молибден, кобальт и в небольшом количестве – никель.

В настоящее время широко применяются стали марок Р18, Р9, Р9Ф5, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18М, Р9М, Р6М5 и др. Буква Р обозначает быстрорежущую сталь. Цифра, стоящая за буквой Р, показывает среднее содержание вольфрама в процентах.

Применение инструментальных легированных сталей

Х12МФ	Детали, работающие под большим давлением (до 1400-1600 Мпа). Не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии. Сталь склонна к отпускной хрупкости. Профилировочные ролики сложной формы, эталонные шестерни, накатные плашки, секции кузнечных штампов сложной формы, сложные дыропрошивные матрицы и пуансоны вырубных и просечных штампов со сложной конфигурацией рабочих частей, пуансоны и матрицы холодного выдавливания, работающие при больших давлениях.
4-9ХС, ХВГ	Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, контактном нагружении, а также упругими свойствами. Не применяется для сварных конструкций. Допустима контактная сварка. Сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ.
4Х5МФС	Мелкие молотовые штампы, крупные (сечением более 200 мм) молотовые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства, пресс-формы литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов.
3Х3М3Ф	Инструмент горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтально- ковочных машинах, подвергающихся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента), пресс-формы лить под давлением медных, ножи для горячей резки, охлаждаемые водой.
Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8, Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р10М4К14, Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2	Дисковые фрезы, сверла развертки, зенкеры, метчики, протяжки, фрезы червячные, концевые, дисковые, долбяки, шеверы.

Легированная сталь

— обзор

6.3.2 Общее описание

Низколегированные стали

Обычно они содержат менее 1,8% никеля, менее 6% хрома и менее 0,65% молибдена. Диапазон прочности на разрыв составляет от 450–620 Н мм ^–2 до 850–1000 Н мм ^–2 .

Среднелегированные стали

Они содержат легирующие элементы от 5 до 12%. Они не поддаются классификации. К ним относятся: никелевые стали, используемые для строительных работ, осей, валов и т. Д.; никель-молибденовые стали, способные к цементации, которые используются для изготовления кулачков, распределительных валов, дорожек качения и т. д .; никель-хром-молибденовые стали высокой прочности, обладающие хорошей усталостной прочностью.

Высоколегированные стали

Они содержат более 12% легирующих элементов. Содержание хрома 13–18% (нержавеющая сталь) обеспечивает хорошую коррозионную стойкость; высокая износостойкость достигается при использовании аустенитной стали с содержанием марганца более 11%. Некоторые виды обладают хорошей термостойкостью и высокой прочностью.

6.3.3 Влияние легирующих элементов

Алюминий

Действует как раскислитель, повышая стойкость к окислению и образованию накипи. Он способствует азотированию, ограничивает рост зерна и может снизить прочность, если только в небольших количествах. Используемый диапазон составляет 0–2%.

Хром

Диапазон 0,3–4%, улучшает износ, окисление, стойкость к образованию накипи, прочность и прокаливаемость. Он также увеличивает жаропрочность, но с некоторой потерей пластичности. Хром соединяется с углеродом, образуя износостойкую микроструктуру.Свыше 12% — нержавеющая сталь, до 30% — мартенситная и ферритная нержавеющая сталь с никелем.

Кобальт

Кобальт обеспечивает закалку на воздухе и устойчивость к образованию накипи. Улучшает режущие свойства инструментальной стали на 8–10%. Вместе с хромом кобальт придает некоторым высоколегированным сталям стойкость к высокотемпературному образованию окалины.

Медь

Типичный диапазон составляет 0,2–0,5%. Он имеет ограниченное применение для улучшения коррозионной стойкости и предела текучести низколегированных сталей и способствует образованию прочной оксидной пленки.

Свинец

Используется до 0,25%. Он увеличивает обрабатываемость простых углеродистых сталей, а не легированных сталей.

Марганец

Используемый диапазон составляет 0,3–2%. Снижает хрупкость серы, перлитность до 2%, отвердитель до 1%. На 1-2% он улучшает прочность и ударную вязкость, а более 5% немагнитен.

Молибден

Используемый диапазон составляет 0,3–5%. Это карбидообразующий элемент, который способствует измельчению зерна и повышает жаропрочность, сопротивление ползучести и закаливаемость.Молибден снижает отпускную хрупкость никель-хромистых сталей.

Никель

Используемый диапазон составляет 0,3–5%. Он улучшает прочность, ударную вязкость и закаливаемость, не влияя на пластичность. Его высокая доля улучшает коррозионную стойкость. Для деталей, подверженных усталости, используется 5%, а более 27% сталь немагнитна. Никель способствует аустенитной структуре.

Кремний

Обычный диапазон составляет 0,2–3%. Он имеет небольшой эффект ниже 3%. При содержании 3% он улучшает прочность и закаливаемость, но снижает пластичность. Кремний действует как раскислитель.

Сера

Сера до 0,5% образует сульфиды, которые улучшают обрабатываемость, но снижают пластичность и свариваемость.

Титан

Это прочный карбидообразующий элемент. В пропорции 0,2–0,75% он используется в мартенситностареющих сталях для повышения их стойкости к старению и повышения прочности. Стабилизирует аустенитную нержавеющую сталь.

Вольфрам

Образует твердые стабильные карбиды и способствует измельчению зерна с высокой твердостью и вязкостью при высоких температурах.Это основной легирующий элемент в быстрорежущих инструментальных сталях. Он также используется для сталей с постоянными магнитами.

Ванадий

Это карбидообразующий элемент и раскислитель, используемый с никелем и / или хромом для повышения прочности. Он улучшает прокаливаемость и измельчение зерна и в сочетании с углеродом образует износостойкие микрокомпоненты. В качестве раскислителя он используется для литья сталей, повышения прочности и твердости, устранения пузырей и т. Д. Ванадий используется в быстрорежущих и перлитных хромистых сталях.

Легированная сталь: все, что вам нужно знать о легированных сталях и их роли в строительстве

Обзор «стали»

Сталь — один из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1808 миллионов тонн нерафинированной стали, и около 50% этой продукции было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает экологическими, химическими и физическими свойствами, уникальными для этой марки стали.Сталь претерпела значительные изменения с течением времени, и около 75% всех видов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, для нее потребовалась бы только треть стали, используемой тогда.

Марки стали

По сути, сталь представляет собой сплав железа с низким содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных областей применения.В целом они делятся на 4 типа — углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире. Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Из нержавеющей стали делают обычные предметы домашнего обихода. Легированные стали состоят из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь

Когда к углеродистой стали добавляются другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь.Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования. Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать разные механические свойства.

Влияние легирования

Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термообработки и механические свойства. Современные технологии с использованием высокоскоростных компьютеров позволяют предвидеть свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячей прокатке или легировании.Например, если для определенных применений стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, тогда углеродистая сталь сама по себе не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить углерод и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов изготовления высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Виды легированной стали

Существует два вида легированной стали — низколегированная и высоколегированная. Как упоминалось ранее, состав и пропорция легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

Легирующие элементы

Существует около 20 легирующих элементов, которые можно добавлять в углеродистую сталь для производства различных марок легированной стали. Они предоставляют различные типы свойств. Некоторые из используемых элементов и их эффекты включают:

• Алюминий — избавляет сталь от фосфора, серы и кислорода
• Хром — может повысить ударную вязкость, твердость и износостойкость
• Медь — может повысить коррозионную стойкость и жгут
• Марганец — может повысить жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
• Никель — может повысить стойкость к коррозии, окислению и прочность
• Кремний — может увеличить магнетизм и прочность
• Вольфрам — может повысить прочность и твердость
• Ванадий — может повысить коррозионную стойкость, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Другие легирующие элементы, которые обеспечивают различные свойства, включают висмут, кобальт, молибден, титан, селен, теллур, свинец, бор, серу, азот, цирконий и ниобий.Эти легирующие элементы могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях в зависимости от желаемых свойств.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Изделия из легированной стали и их применение

Существуют сотни продуктов, которые могут быть изготовлены из легированных сталей различного состава. Сюда входят трубы и трубки из легированной стали, пластины, листы и рулоны из легированной стали, прутки из легированной стали, прутки и проволока, кованые фитинги из легированной стали, стыковые фитинги из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое. Легированные стали находят широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, машиностроение и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и оффшорные приложения.

Применение в строительстве крупных сооружений

В строительстве легированные стали используются для изготовления очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций.Даже в бетонных конструкциях в качестве арматуры используются легированные стали, чтобы повысить прочность и снизить общий вес конструкций. В строительстве используются более мелкие изделия, такие как шурупы, гвозди и болты из легированной стали.

Применение в строительстве мостов
В мостах
используются специальные легированные стали, известные как погодостойкие. Они обеспечивают улучшенную защиту от коррозии из-за присутствия никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Погодостойкая сталь также находит применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения внешнего вида.Погодостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, включая высокую безопасность, простоту и скорость строительства, эстетичный внешний вид, небольшую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за его естественной выветривания отделка не требует покраски, что позволяет избежать проблем с окружающей средой, вызванных красками. Погодостойкие стали в долгосрочной перспективе чрезвычайно рентабельны.

Плоский прокат из легированной стали

Легированные стали используются для изготовления плоского проката — листов и полос.Таблички доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем сварки пластин в готовые секции.

Лента и рулоны из легированной стали

Полосы доступны в виде горячекатаных и холоднокатаных лент и горячеоцинкованных рулонов. Оцинкованные методом горячего цинкования рулоны используются для изготовления строительных изделий, которые включают облицовку стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали

Легированные стали используются для производства сортового проката, используемого в строительной отрасли, такого как балки, конструкционные профили, стержни, рельсы, стержни и проволока.

Фланцы из легированной стали

Еще одним важным продуктом из легированных сталей являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной шейкой, которые имеют ту же толщину и фаску, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или минусовых температур. Фланцы с соединением внахлест представляют собой надвижные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного обслуживания и осмотра.

Трубы из легированной стали

Трубы из легированной стали являются важным материалом в строительстве из-за их эксплуатационных характеристик, таких как пластичность, простота крепления без термической обработки и высокая прочность. Они представляют собой сплав нержавеющей стали, хрома и никеля. Некоторые специальные типы труб из легированной стали включают сварные трубы большого диаметра, электросварные трубы плавлением, сварные трубы и бесшовные трубы. Они чрезвычайно полезны для высокотемпературных или агрессивных сред, помимо сред с высоким давлением.

Цена легированной стали

Поскольку легированные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для конкретных применений, цены сильно различаются в зависимости от марок, входящих в состав легирующих элементов, процесса производства и размера. Цены на легированные стали, доступные в Индии, обычно варьируются в диапазоне от 90 580 рупий (1294 долларов США) за тонну до 4 08 730 рупий (5839 долларов США) за тонну.

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве и других отраслях промышленности.Легированные стали отличаются экономичностью, высокими эксплуатационными характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью, высокой прочностью, высоким соотношением прочности и веса, высокими эксплуатационными характеристиками в суровых условиях и широким ассортиментом продукции, подходящей для большинства областей применения.

Свяжитесь с ближайшими к вам крупнейшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Все, что вам нужно знать о стальных сплавах

Если вы когда-либо задавались вопросом, какой металл наиболее часто используется в мире, вы можете быть удивлены (или не удивлены в этом отношении), узнав, что это сталь.Сталь прочна и широко используется. Многие объекты, с которыми мы с вами регулярно взаимодействуем, сделаны из стали. Тем не менее, учитывая ее популярность и применимость, многие люди относительно не осведомлены о различных свойствах, тонкостях и использовании стали. Если это правда для вас, вы, вероятно, найдете интересную информацию в этом посте.

Истоки современных стальных сплавов

Сталь

впервые была получена путем добычи железной руды из земли, плавления руды в печи для удаления примесей и добавления углерода.Сегодняшний процесс производства стали предполагает переработку существующей стали. Добыта ли она на Земле или переработана, сталь представляет собой комбинацию железа и углерода.

Поскольку сталь на 100% перерабатывается, нет ограничений на то, сколько раз сталь может быть повторно использована и перепрофилирована. По данным Американского института железа и стали,

«Североамериканские сталеплавильные печи потребляют почти 70 миллионов тонн отечественного стального лома при производстве новой стали… Используя стальной лом для производства новой стали, сталелитейная промышленность Северной Америки экономит энергию, выбросы, сырье и природные ресурсы. ”

Plus, переработка стали не приводит к потере качества или прочности.

Группа стали

: нержавеющая, углеродистая, инструментальная и легированная

Когда вы впервые пытаетесь понять сталь, легко потерпите поражение. Отчасти это связано с тем, что сталь состоит из четырех различных групп. Немного разобравшись в этих группах, вы найдете информацию о стали более удобоваримой. К четырем группам относятся нержавеющая сталь, углерод, инструмент и сплав, и они сгруппированы по химическому составу.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь известна как самая коррозионно-стойкая из четырех групп. Нержавеющая сталь обычно включает хром, никель или молибден, причем эти сплавы составляют около 11-30 процентов стали.

Из четырех групп сталей наиболее широко известна нержавеющая сталь. Он обычно используется в пищевой и пищевой промышленности, в медицинских инструментах, оборудовании и бытовой технике.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь

и нержавеющая сталь содержат одни и те же основные компоненты железа и углерода, но их состав различается по содержанию сплава.Углеродистая сталь содержит менее 10,5% сплава. Обычно углеродистую сталь разбивают на три подкатегории: низкоуглеродистая сталь (0,03–0,15% углерода), среднеуглеродистая сталь (0,25–0,50% углерода) и высокоуглеродистая сталь (0,55–1,10% углерода).

По мере увеличения процентного содержания углерода сталь становится тверже, и ее становится труднее сгибать или сваривать. Чаще используются низкоуглеродистые стали из-за более низких производственных затрат, большей пластичности и простоты использования в производстве.Низкоуглеродистые стали более склонны к деформации под нагрузкой, а высокоуглеродистые стали более склонны к разрушению под давлением. Низкоуглеродистые стали обычно используются в автомобильных панелях, болтах, приспособлениях, бесшовных трубах и стальных листах.

Инструментальная сталь

Инструментальная сталь имеет содержание углерода от 0,5% до 1,5%. Инструментальная сталь содержит другие добавки, в том числе вольфрам, хром, ванадий и молибден. Инструментальные стали известны своей твердостью и способностью удерживать режущую кромку при повышенных температурах.Это, в сочетании с устойчивостью к износу и деформации, делает инструментальную сталь идеально подходящей для использования при механической обработке и изготовлении инструмента.

Легированная сталь

Если вы разбираетесь в технологиях, сталь, которая попадает в любую из этих четырех групповых классификаций, является сплавом, но я сейчас говорю не об этом. «Легированная сталь» отличается от «стальных сплавов». Итак, что такое легированная сталь? Легированная сталь — это сталь, в состав которой входит около 5% легирующих элементов. Эти легирующие элементы могут включать марганец, хром, ванадий, никель и вольфрам.Добавление легирующих элементов увеличивает общую обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Легированная сталь

чаще всего используется для производства труб, особенно труб, связанных с энергетикой. Он также используется в производстве нагревательных элементов в таких приборах, как тостеры, столовое серебро, кастрюли и сковороды, а также коррозионностойкие контейнеры.

Я надеюсь, что вы лучше понимаете сталь в целом и четыре группы стали, на которые часто подразделяются: нержавеющая сталь, углеродистая сталь, инструментальная сталь и легированная сталь.Если вы хотите узнать больше о нержавеющей стали, вы можете бесплатно скачать нашу техническую документацию по стали:

Легированная сталь: свойства, обработка и применение

Легированная сталь — это класс стали, который, помимо углерода, легирован другими элементами в диапазоне от 1 до 50 мас.%, Которые используются для улучшения различных свойств материала [1].

Эти элементы обычно включают марганец, никель, хром, молибден, ванадий, кремний и бор.Менее распространенные элементы включают алюминий, кобальт, медь, церий, ниобий, титан, вольфрам, олово, цинк, свинец и цирконий.

Здесь вы узнаете о:

• Виды легированной стали
• Свойства легированной стали
• Производство и обработка легированной стали
• Применение и области применения легированной стали

Виды легированной стали

Есть несколько подкатегорий легированной стали. К ним относятся:

Низколегированные стали обычно содержат менее 8 мас.% не железных элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8 мас.% не железных элементов [2]. Обе стали обычно обладают превосходными механическими свойствами по сравнению с углеродистыми сталями [3].

Свойства легированной стали

Легированные стали

могут содержать широкий спектр элементов, каждый из которых может улучшать различные свойства материала, такие как механическая термическая и коррозионная стойкость. Элементы, добавленные в небольших количествах, менее примерно 5 мас.%, Имеют тенденцию улучшать механические свойства, например повышать прокаливаемость и прочность, в то время как более крупные добавки до 20 мас.% повышают коррозионную стойкость и стабильность при высоких или низких температурах [2].

Эффекты добавления различных элементов в сталь, наряду с типичными количествами в весовой доле, суммированы в таблице ниже [2].

В целом, по сравнению с углеродистыми сталями, легированные стали могут обладать повышенной прочностью, пластичностью и ударной вязкостью. Однако недостатком является то, что легированные стали обычно имеют более низкую обрабатываемость, свариваемость и формуемость.

Производство и обработка

Способы легирования и обработки легированной стали зависят от желаемого результата.Требуемая комбинация элементов сначала плавится в печи при температуре выше 1600 ° C в течение 8–12 часов. Затем сталь отжигают при температуре выше 500 ° C для удаления примесей и изменения физических и химических свойств [4].

Затем прокатная окалина (смесь оксидов железа), образующаяся в процессе отжига, удаляется с поверхности стали с помощью плавиковой кислоты перед повторением процесса отжига и удаления окалины. Наконец, сталь плавится и отливается для прокатки и придания окончательной формы.

Приложения и примеры

Поскольку термин «легированная сталь» охватывает множество типов стали, область его применения широка.

Низколегированные стали используются в широком спектре отраслей промышленности из-за их исключительной прочности, обрабатываемости, рентабельности и доступности. Они используются в военных транспортных средствах, строительном оборудовании, кораблях, трубопроводах, платформах для бурения нефтяных скважин под давлением и в конструктивных элементах. Примеры включают HY80 и HY100.

Высоколегированные стали могут быть дорогими в производстве и сложными в обработке. Тем не менее, их превосходная твердость, ударная вязкость и коррозионная стойкость делают их идеальными для конструкционных компонентов, автомобильных приложений, оборудования для химической обработки и производства электроэнергии. Примеры высоколегированных сталей включают марки HE, HF, HH, HI, HK и HL.

[1] Р. Эллиотт, Технология чугуна. Баттервортс, 1988, стр. 1

[2] Дж. Т. Блэк и Р.А. Козер, Материалы и процессы ДеГармо в производстве, 12-е издание. Wiley, 2017, стр. 105

[3] «Разница между низколегированной сталью и высоколегированной сталью», Блог Amardeep Steel Center, 27 декабря 2017 г. [Онлайн]. [Доступ: 10 октября 2018 г.].

[4] B. Индекс, «Процесс производства легированной стали», Наука, 25 апреля 2017 г. [Онлайн]. Доступно: https://sciencing.com/alloy-steel-manufacturing-process-7267414.html. [Доступ: 17 октября 2018 г.].

Что такое легированная сталь?

Технически каждая сталь представляет собой сплав, но не все они имеют обозначение «легированная сталь».Чтобы сталь называлась легированной, в состав железа и углерода должны быть намеренно добавлены другие элементы. В смесь добавляется небольшой процент легирующих элементов — обычно не более 5%, и эти металлы могут улучшить коррозионную стойкость, обрабатываемость и многие другие свойства.

В чем разница между высоколегированными и низколегированными?

Большинство людей говорят, что высоколегированная сталь — это любая сталь с легирующими элементами (не включая углерод или железо), которые составляют более 8% ее состава.Эти сплавы менее распространены, потому что в большинстве сталей на дополнительные элементы отводится лишь несколько процентов. Нержавеющая сталь — самый популярный высоколегированный сплав с содержанием хрома не менее 10,5% по массе. Это соотношение обеспечивает большую коррозионную стойкость нержавеющей стали с покрытием из оксида хрома для замедления коррозии.

Между тем, низколегированная сталь лишь немного модифицирована другими элементами, которые обеспечивают незначительные преимущества в прокаливаемости, прочности и свободной обработке. За счет снижения содержания углерода примерно до 0.2% низколегированная сталь сохранит свою прочность и улучшенную формуемость.

Какие легирующие элементы встречаются чаще всего?

• Марганец : Используемый в тандеме с небольшими количествами серы и фосфора, стальной сплав становится менее хрупким и его легче забивать молотком.

• Хром : Небольшой процент (0,5–2%) может способствовать упрочнению сплава; более высокие проценты (4% — 18%) имеют дополнительный эффект предотвращения коррозии.

• Ванадий : с содержанием всего 0,15% этот элемент может повысить прочность, термостойкость и общую структуру зерна. Смешанный с хромом, стальной сплав становится намного тверже, но при этом сохраняет свою формуемость.

• Никель : до 5% этот легирующий элемент улучшает прочность стали. Более 12% обеспечивает впечатляющую стойкость к коррозии.

• Вольфрам : Повышает термостойкость, поэтому температура плавления выше.Также улучшает структурный вид стали.

Углерод, сплав и нержавеющая сталь: марки стали, которые можно купить в Китае

При производстве продукции используются в основном 3 марки стали (типа стали):

1. Углеродистая сталь
2. Легированная сталь
3. Нержавеющая сталь

Каждая из этих марок стали состоит из различного количества железа и углерода (основных элементов стали), а также в некоторых случаях из дополнительных сплавов.Давайте подробно рассмотрим эти виды стали…

Какие марки стали выбрать?

При выборе металла, подходящего для вашей работы, необходимо учитывать несколько факторов:

• Твердость — способность противостоять истиранию, но также трудности при резке или сверлении
• Прочность — величина силы, необходимая для деформации металла
• Toughness — способность противостоять нагрузкам (и не ломаться)
• Ковкость — способность металла деформироваться
• Свариваемость — свариваемость (зависит от температуры плавления, теплопроводности и т. Д.))

Загрузите подробную таблицу, в которой подробно описаны популярные марки стали.

Давайте рассмотрим 3 типа: углерод, сплав и углерод:

1. Углеродистая сталь (низкое и высокое качество)

Углеродистая сталь (сплав стали и углерода) подвергается коррозии, но она твердая — чем больше содержание углерода, тем тверже сталь. Низкоуглеродистая сталь прочная и вязкая, при необходимости ее можно цементировать. Высокоуглеродистая сталь может быть подвергнута термообработке, чтобы сделать ее намного более твердой, однако в этом состоянии она становится более хрупкой и с ней труднее работать.

Общие области применения углеродистой стали:

• Трубы, пластины, болты, вывески, мебель, ограждения и многие другие обычные металлические детали изготавливаются из низкоуглеродистой стали (также известной как «мягкая сталь»).
• Профессиональные кухонные ножи, режущие инструменты на станках с ЧПУ, сверла, пилы, гвозди для кирпичной кладки — все это сделано из высокоуглеродистой стали . Высокая твердость придает лезвиям и режущим инструментам острую кромку, которая остается прочной, однако с этой твердостью приходит хрупкость, что означает, что изделия имеют тенденцию легче ломаться.

Недостатком высокоуглеродистой стали является то, что она дороже и труднее обрабатывается, чем сплавы с меньшим содержанием углерода. Это уместно, когда ржавчина не вызывает беспокойства и когда продукт не должен выдерживать растягивающее напряжение (на самом деле он не изгибается и легче ломается).

2. Легированная сталь

Легированная сталь (в которую добавлены дополнительные химические элементы для улучшения определенных свойств) — некоторые из наиболее распространенных легирующих элементов — марганец, никель, хром, молибден, ванадий, кремний и бор.

Улучшенные свойства легированной стали по сравнению с углеродистой сталью:

• Прочность,
• Твердость,
• Прочность,
• Износостойкость,
• Коррозионная стойкость,
• и закаливаемость.

Общие области применения легированных сталей:

• Строительство и архитектура, где прочность, ударная вязкость и коррозионная стойкость являются предпосылками для материала.
• Ювелирные изделия, предметы домашнего обихода, столовые приборы, кухонные принадлежности — все изготовлено из легированной стали.

Стальные сплавы можно разделить на две категории: низколегированные стали и высоколегированные стали. Низколегированные стали содержат менее 8% легирующих элементов в составе, эти стали имеют лучшую твердость и износостойкость по сравнению с углеродистой сталью, но, как правило, имеют меньшую прочность на разрыв.

Высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов и обладают лучшими свойствами, чем низколегированные стали.

Посмотрите это видео с нашего дочернего сайта Sofeast, чтобы получить более подробное описание углеродистых и легированных сталей:

3.Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь (сплав стали и хрома) не подвержена коррозии, но и не так тверда.

Любой продукт, который будет постоянно контактировать с жидкостями, является хорошим кандидатом в качестве стального сплава с высоким содержанием хрома. Нержавеющая сталь — это сплав стали с содержанием хрома от 10,5% до 30%, что придает этой стали ее уникальные свойства.

Нержавеющая сталь делится на пять категорий:

a) Аустенитные — Аустенитные нержавеющие стали классифицируются как серии 200 и 300, а легирующие элементы в основном представляют собой сталь с 18% хрома и 8% никеля и с низким содержанием углерода.Наиболее распространенной сталью является нержавеющая сталь 304, которая обычно используется для изготовления трубопроводов, горнодобывающего оборудования, продуктов питания и напитков, кухонной посуды и архитектуры.

b) Ферритные — Ферритные нержавеющие стали — это простые хромистые нержавеющие стали, в которых содержание хрома может варьироваться от 12% до 18%, они также имеют низкое содержание углерода, аналогичное аустенитному диапазону. Классифицируются как серия 400. Этот диапазон нержавеющих сталей является магнитным, обладает хорошей пластичностью и устойчивостью к коррозии.Типичные области применения — теплообменники, автомобильные крепежные детали, детали печей, детали нагревателей.

c) Дуплекс — Дуплексные нержавеющие стали содержат высокий уровень хрома от 18% до 28%, а также никеля от 4% до 8%. Этот двухуровневый элемент дает смесь аустенитной и ферритной структуры, отсюда и название дуплексной нержавеющей стали.

Дуплексная нержавеющая сталь обычно в два раза тверже, чем простая аустенитная или ферритная нержавеющая сталь. У них немного лучшая вязкость и пластичность, чем у ферритных марок, но не такие хорошие показатели по сравнению с аустенитными марками.Дуплексные сорта имеют более высокую прочность, хорошую свариваемость, хорошую вязкость и высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Типичные области применения — резервуары для горячей воды, пивоваренные резервуары, технологическое оборудование, конструкции бассейнов.

d) Мартенситные — Мартенситные нержавеющие стали — это гладкие хромистые стали, содержащие от 12% до 18%, а также имеющие относительно высокое содержание углерода до 1,2%. Мартенситные сорта имеют лучшую коррозию (не такую ​​большую, как аустенитные) и износостойкость, чем другие сорта нержавеющей стали, и могут подвергаться термообработке для достижения высоких значений твердости.Эти марки являются магнитными в отожженном и закаленном состоянии. Типичные области применения: столовые приборы, кухонная одежда, хирургические и стоматологические инструменты, пружины, ножницы, промышленные лезвия, штамповки транспортных средств, отвертки, плоскогубцы и пистолеты для скоб.

e) Осаждающая закалка — Осадочная закалка Нержавеющая сталь (PHSS) — это хром и никель, по крайней мере, с одним другим легирующим элементом (медью, алюминием, титаном, ниобием или молибденом). Марки PHSS обеспечивают оптимальное сочетание как мартенситных, так и аустенитных свойств.Как и мартенситные сорта, они известны своей способностью приобретать высокую прочность за счет термической обработки, а также обладают коррозионной стойкостью, присущей аустенитной нержавеющей стали.

Самая известная нержавеющая сталь с дисперсионным твердением — 17-4 PH. Название происходит от добавок 17% хрома и 4% никеля. Он также содержит 4% меди и 0,3% ниобия. 17-4 PH также известен как нержавеющая сталь марки 630. Типичные области применения включают стоматологические сверла и развертки, компоненты самолетов, бритвенные головки, хирургические иглы и аэрокосмическую промышленность.

Опять же, посмотрите это видео от Sofeast, чтобы глубоко погрузиться в нержавеющую сталь и ее различные свойства:

Обычные марки нержавеющей стали

Вы можете получить диаграмму об этих сортах, их основных характеристиках и примерах общего применения, щелкнув здесь: Таблица нержавеющей стали.

Три наиболее распространенных марки стали, с которыми мы сталкиваемся в Китае:

• 201 — недорогой и очень распространенный
• 304 — самая распространенная марка нержавеющей стали
• 316 — более дорогой сорт, с большей устойчивостью к коррозии

4.Несколько слов о нержавеющем чугуне

Иногда используется нержавеющее железо. Основное отличие этого материала заключается в том, что он содержит менее 0,6% Ni или в нем отсутствует элемент Ni, например 403 (12Cr12). Широко используется в химической и строительной промышленности. Любой магнитный железный сплав, содержащий более 12% хрома и имеющий объемно-центрированную кубическую структуру, также известен как нержавеющее железо.

Наиболее распространенные процессы термообработки

Термическая обработка — это процесс нагрева и охлаждения металла без изменения его физической формы.Существуют различные процессы термообработки, которые при применении к разным сталям могут изменять свойства этой стали, такие как ее твердость, ударная вязкость и даже разупрочнение, которые определяются изменением микроструктуры стали.

Закалка — Сталь с достаточным содержанием углерода может быть упрочнена путем ее нагрева с последующей быстрой закалкой. Этот процесс создает микроструктуру аустенита, которая может быть ферритом, мартенситом или цементитом.

Закалка — Этот процесс выполняется на углеродистых сталях, закаленных для снижения хрупкости стали.Температура отпуска будет зависеть от желаемого результата для функции стального изделия, чем ниже температура отпуска, тем лучше прочность и твердость.

Отжиг — Отжиг стали заключается в нагреве стали выше критической температуры с последующим очень медленным охлаждением. Это приводит к тому, что сталь становится более обрабатываемой и обрабатываемой с точки зрения штамповки.

Нормализация — это процесс, аналогичный отжигу, при котором сталь нагревается и охлаждается медленно, обычно просто оставляя охлаждаться на воздухе комнатной температуры.Это придает стали микроструктуру из феррита и цементита, которая имеет более высокую прочность и твердость, но более низкую пластичность.

Науглероживание — Науглероживание также известно как цементация, которая представляет собой процесс введения дополнительного углерода на поверхность низкоуглеродистой стали с последующим ее закалкой. Внешняя углеродистая сталь будет иметь более высокую твердость, тогда как внутренний стержень останется жестким.

Как проверить металл нужного качества?

Лучше всего проводить как физические испытания, так и химический анализ.

Наиболее распространенные физические испытания :

• Испытание на растяжение (с приложением напряжения до разрушения)
• Испытание на твердость (или твердость), которое можно проводить разными способами

Химический анализ обычно выполняется с помощью рентгенофлуоресцентного тестера.

Все это было объяснено в этой статье, которую я недавно опубликовал на ChinaImportal: Производство стальных деталей в Китае: ЧПУ, литье под давлением и марки стали.

Окончательное руководство по поиску поставщиков из Китая и развитию ваших поставщиков [электронная книга]

Эта БЕСПЛАТНАЯ электронная книга начинается с самого начала, обсуждает, нужно ли вам нанять агента по поиску поставщиков, и сопровождает процесс поиска вплоть до повышения качества и производительности надежного поставщика.

Вам предстоит изучить 15 глав на более чем 80 страницах, в которых дается исчерпывающее руководство по всему процессу поиска поставщиков и разработки поставщиков от начала до конца, в том числе:

• Определение поставщиков,
• переговоров,
• Контроль качества,
• Развивающиеся китайские поставщики,
• Повышение качества и производительности предприятия,
• и многое другое…

марок легированной стали — Continental Steel & Tube Company

Легированная сталь — одна из самых универсальных сталей в мире с разнообразным набором элементных свойств и спецификаций, используемая в различных экзотических критически важных областях применения, требующих превосходных характеристик в условиях высокого давления.

Легированная сталь

— это сталь, легированная широким спектром элементов — от 1% до 50% по весу, причем каждая комбинация улучшает механические свойства стали. Его универсальность делает его предпочтительным для использования в аэрокосмической отрасли, космических кораблях и ядерных реакторах. Легированная сталь может быть изготовлена ​​практически любой плотности с широким диапазоном характеристик прочности. Компания Continental Steel & Tube, имеющая многолетний опыт работы, является поставщиком высококачественной и надежной легированной стали.Наши клиенты могут рассчитывать на широкий ассортимент легированной стали в любой необходимой форме, включая пластины, листы, прутки, трубки, трубы и изделия из проволоки. Continental Steel также предлагает легированную сталь любой необходимой толщины, ширины, длины и марки, предоставляя вам варианты, полностью соответствующие вашим потребностям. Мы можем предложить как высоколегированные, так и низколегированные стали в сочетании с легирующими добавками, такими как марганец, никель, хром, титан, вольфрам и свинец. Наши легированные стали могут быть изготовлены с любыми необходимыми характеристиками, включая прочность, твердость, ударную вязкость, коррозионную стойкость и износостойкость.Отрасли, использующие легированную сталь, включают:

• Сельское хозяйство
• Подшипники
• Общее машиностроение
• Автомобильная промышленность
• Гидравлика
• Железная дорога
• Горное дело
• Строительство
• Аэрокосмическая промышленность
• Ветровая электростанция
• Химическая промышленность
• Медицинский
• Оборона

Независимо от требований и спецификаций, Continental Steel может предоставить вам легированную сталь любого размера, формы или количества, которое вам нужно.Как тридцатилетний лидер в отрасли поставок металла с обширной глобальной сетью заводов, Continental Steel имеет возможность поставить любой тип металла в короткие сроки.

.