Новочеркасский завод сварочных электродов

Легированная сталь

legirovannaya-stal

Легированными сталями преимущественно называются стали, в которых кроме обычных примесей, содержатся легирующие элементы, которые специально вводятся в состав этих сталей, причём вводятся в определённых количествах.

Эти элементы обеспечивают как механические, так и физические свойства легированных сталей, называются такие элементы легирующими элементами.

Легирующие компоненты повышают коррозийную стойкость стали, повышают её прочность и плюс к этому снижают опасность нежелательного хрупкого разрушения.

К легирующим добавкам относятся такие компоненты как медь, никель, хром, ванадий, азот и многие другие.

Легирующие элементы свободно могут растворяться в цементите, аустените и феррите, они могут образовывать карбиды или же интерметаллидные соединения к примеру с железом, либо же между собой.

Когда легирующие элементы растворяются в феррите или в аустените, они начинают упрочнять эти фазы, начинают делать их наиболее устойчивыми от распада при охлаждении и нагревании, при этом они изменяют структуру сталей и температуру всех фазовых превращений.

По степени легирования, легированные стали подразделяют на следующие группы:

  • Высоколегированная сталь
  • Среднелегированная сталь
  • Низколегированная сталь

legirovannaya stalМаркировка легированных сталей

Маркировка легирующих сталей обозначается буквами и цифрами, которые непосредственно указывают примерный состав указанной стали.

Буква которая находится вначале маркировки показывает какой именно легирующий элемент содержится в данной стали.

Цифра которая находится за буквой, показывает сколько данного легирующего элемента содержится в данной стали (в процентах).

В том случае, когда легирующего элемента в стали содержится менее 1%, после буквы никаких цифр не ставится.

Если впереди стоят две цифры, то они обозначают в сотых долях процента, содержание углерода в данной стали.

Если же стоит одна цифра, то в десятых долях процента.

Обозначение маркировки в начале марки

Ш — Шарикоподшипниковая
Р — Быстрорежущая
А — Автоматная
Л — Полученная литьём
Э — Электротехническая

Классы легированных сталей

В зависимости от своей структуры, легированные стали можно разделить на пять основных классов.

1. Мартенситный
2. Перлитный
3. Аустенитный
4. Карбидный
5. Ферритный

Стали класса мартенситного обычно содержат в себе повышенное количество различных легирующих элементов, от 7 до 15%.

Сталь может свободно относиться к мартенситному классу, даже если общее количество легирующих элементов не превышает 5%.

Что касается углерода, то его общее содержание в сталях мартенситного класса, в большинстве случаев не превышает 055%.legirovannaya stal

Перлитный распад в марках этих сталей, обычно сдвинут вправо, из за этого, охлаждение на воздухе способствует переохлаждению аустенита, причём до температуры мартенситного превращения, где в свою очередь и начинает происходить образование мартенсита.

Стали класса перлитного в основном содержат в себе немного легирующих элементов, обычно меньше 5 — 7%.

Для легированных сталей перлитного класса, точно так же как и для углеродистых сталей, кривая перлитного распада, будет пересекать с кривой скорости охлаждения, происходить это будет при нормализации.

В процессе этого, соответственно и будут получаться необходимые структуры того самого перлитного типа, сорбит, тростит, перлит.

Стали класса аустенитного, содержат в себе более 15% легирующих элементов, к ним относится марганец, содержание которого составляет около 13% и никель, содержание которого составляет около 8%.

Содержание углерода в большинстве этих сталей не превышает 0,2%.

Когда легирующие элементы растворяются в аустените, они достаточно сильно увеличивают его устойчивость.

В процессе этого растворения, область перлитного распада сдвигается вправо, а так же в область  температур отрицательных снижается точка мартенситного превращения.

legirovannaya-stal 3Таким образом получается, что сталь которая была охлаждена на воздухе до обычной, комнатной температуры, в полном объёме сохраняет всю свою аустенитную структуру.

Стали класса карбидного относятся к высокоуглеродистым сталям, и эти самые стали легированны карбидообразующими элементами, причём в достаточно большом количестве, к этим элементам чаще всего относится ванадий, хром, молибден и вольфрам.

Дело в том, что вместе с углеродом, легирующие элементы имеют склонность образовывать большое количество необходимых, специальных карбидов.

Когда происходит охлаждение сталей карбидного класса, так же как и у сталей мартенситного класса, структура стали получается мартенситной.

В сталях ферритного класса содержится не менее 3% кремния, либо же от 15 до 30% хрома.

Стали ферритного класса относятся к малоуглеродистым сталям , процент углерода в таких сталях обычно не превышает 0,2%.

Когда хром растворяется в феррите, он очень сильно увеличивает его устойчивость.

Примечательно то, что подобные стали при нагреве практически не имеют никаких фазовых превращений, благодаря этому, сохраняется ферритная структура практически во всех температурных интервалах.

Микроструктура легированных сталей разных классов

mikrostruktura legirovannyh stalej

Достоинства

  • Легированные стали улучшенного качества, обнаруживают достаточно большие показатели при сопротивлениях пластических деформаций.
  • Высокая прокаливаемость легированных сталей, от того, что аустенит стабилизируют легирующие элементы.
  • Из за торможения аустенита есть возможность использовать более мягкие охладители.
  • При легировании сталей увеличивается сопротивление хладоломкости и запас вязкости, что благотворно сказывается на качестве деталей машин.

Недостатки

  • Подвержены отпускной, обратимой ломкости 2 рода.
  • После закалки в высоколегированных сталях неминуемо остаются остатки аустенита, это снижает сопротивляемость усталости и твёрдость стали, что требует дополнительной доработки.
  • Имеют склонность к образованию флокенов.