Рис. 1 Сортовой прокат из легированной стали
Классификация сплавов по количеству углерода, легирующих элементов и структуре
Классификация легированных сталей предполагает сортировку материала по ряду параметров.
- Содержание углерода в составе сплава. Стали представлены низко-, средне- и высокоуглеродистыми сплавами. Первые содержат до 0,25 углерода, вторые – от 0,25 до 65%, третьи – более 65%. Чем меньше содержание элемента, тем выше пластические свойства продукта.
- Содержание легирующих компонентов. По степени легирования стали делятся на низко-, средне- и высоколегированные. Доля присадок в первом случае – до 2,5%, во втором – от 2,5 до 10%, в третьем – от 10 до 50%.
Легирующие присадки оказывают прямое влияние на кристаллическую структуру материала. В случае с легированными сталями она имеет одно из четырех строений.
| Тип структуры | Описание | Изображение |
| Доэвтектоидная | Структура изобилует ферритными включениями |
|
| Заэвтектоидная | Структура содержит вторичные карбиды |
|
| Ледебуритная | Сталь насыщена первичными карбидами |
|
| Эвтектоидная | Сплав характеризуется перлитной структурой |
|
Классификация сплавов по назначению
Легированные стали по ГОСТ представлены следующими категориями.
- Машиностроительные. Сплавы для производства деталей станков, корпусных элементов, передаточных валов и прочей продукции. Применение легированных сталей в машиностроении позволяет получить прочные и долговечные элементы, устойчивые к динамическому воздействию.
- Строительные. Материалы для изготовления металлоконструкций. На базе данных сталей производятся швеллеры, балки, уголки и прочий прокат. Продукция характеризуется повышенными эксплуатационными характеристиками, обладает значительной несущей способностью.
- Жаропрочные. Стали, устойчивые к воздействию высоких температур. Изделия на их основе широко применяются в энергетике, востребованы при изготовлении промышленных печей. Для придания материалу требуемых свойств используются присадки на базе молибдена, ванадия и хрома. В качестве основы выступают среднеуглеродистые сплавы.
- Улучшаемые. Группа материалов, хорошо поддающихся закалке. На основе подобных сплавов изготавливаются нагруженные детали, испытывающие воздействие переменного характера.
- Цементуемые. Сплавы, хорошо поддающиеся цементированию и последующему закаливанию. Получаемые детали обладают значительной прочностью, используются в качестве частей передаточных и трансмиссионных механизмов.
Строительные стали имеют дополнительную классификацию. Она позволяет точно подобрать материал для построек определенного назначения.
- Массовая сталь для изготовления типового проката.
- Мостостроительные сплавы, востребованные при производстве пешеходных, автомобильных и железнодорожных мостов.
- Хладостойкая судостроительная сталь нормальной прочности, устойчивая к охрупчиванию.
- Хладостойкая судостроительная сталь высокой прочности, устойчивая к механическому и низкотемпературному воздействию.
- Низкоопущенные стали для применения в авиастроительной промышленности.
- Стали с высоким содержанием карбида и мелкозернистой структурой.
- Материалы повышенной прочности, обработанные прокаткой.
Углеродистые легированные стали используются при изготовлении статичных конструкций. Они обладают повышенной твердостью, подходят для решения большинства задач.
На основе инструментальных легированных сталей выпускаются сверла, измерительные приборы и аналогичная продукция. Изделия прекрасно переносят ударные нагрузки, адаптированы к интенсивному применению.
При изготовлении профильного инструмента нередко применяется быстрорежущая легированная сталь. Получаемые изделия работают с большинством сплавов, обладают длительным сроком службы.
Рис. 2 Сверла из быстрорежущей стали
Некоторые сплавы наделяют особыми свойствами:
- устойчивость к химической коррозии;
- повышенная пластичность;
- специальные магнитные характеристики;
- повышенная электропроводимость.
Для достижения требуемого результата используется специальная комбинация легирующих элементов. Такие сплавы имеют узкое применение, изготавливаются по специальному заказу.
Рис. 3 Шины из стали с повышенной электропроводностью
Легирующие присадки
Существует широкий спектр легирующих элементов, используемых при выплавке стали
| Наименование | Придаваемые свойства | Изображение |
| Хром | Повышение коррозионной стойкости и прочностных характеристик. Обязательный компонент в составе нержавеющих сталей. |
|
| Никель | Увеличение пластичности и коррозионной стойкости. Существенное повышение ударной вязкости. |
|
| Титан | Повышение прочности при уменьшении зернистости структуры. Значительное улучшение обрабатываемости и коррозионной стойкости. |
|
| Ванадий | Повышение текучести и прочностных характеристик сплава. Уменьшение зернистости. |
|
| Молибден | Снижение склонности к появлению трещин, повышение устойчивости к коррозии. Улучшение прокаливаемости, что особенно важно при температурной обработке заготовки. |
|
| Вольфрам | Предотвращение увеличения зерна при нагреве. Повышение твердости. |
|
| Кремний | Увеличение прочностных характеристик сплава при сохранении вязкости. В значительных количествах рост электрического сопротивления и магнитной проницаемости. |
|
| Кобальт | Рост жаропрочности и ударопрочности. |
|
В качестве легирующего элемента может выступать алюминий. Он повышает устойчивость материала к образованию окалины, улучшает обрабатываемость заготовок.
Прочие элементы, входящие в состав сплавов
На свойства легированной стали влияют прочие элементы, присутствующие в составе каждого сплава.
- Углерод. Количество углерода оказывает прямое влияние на твердость стали. Избыточное количество элемента повышает хрупкость материала, увеличивает риск образования трещин.
- Марганец. Раскисляющий элемент. В количестве до 0,8% оказывает положительное влияние, нивелирует действие серы.
- Сера. Вредоносная примесь, снижающая механические свойства стали. При увеличении содержания более чем 0,65% наблюдается ухудшение коррозионной стойкости, ударной вязкости и прочих параметров.
- Фосфор. Еще один вредоносный компонент. Превышение норм в части содержания фосфора увеличивает хрупкость материала, снижает вязкость и пластичность.
- Водород. Вредоносный элемент, приводящий к охрупчиванию сплава.
В стали также присутствуют азот и кислород. Превышение допустимых пределов снижает ударную вязкость материала, увеличивает склонность к коррозионному поражению.
Рис. 4 Дефекты структуры стали, связанные с повышенным содержанием примесей
Прочие элементы, входящие в состав сплавов
Маркировка легированных сталей осуществляется согласно ГОСТ 4543-71. При этом используются буквы и цифры. Первые обозначают тип легирующего элемента, вторые – его процентное содержание. Отсутствие цифры свидетельствует о содержании примеси в пределах 1%.
Таблица 1 Обозначение легирующих элементов стали
Сталь марки ХВ5 расшифровывается следующим образом: легированный сплав с содержанием хрома в пределах 1% и ванадия в пределах 5%. Прочие элементы не указываются в обозначении – информация о них присутствует в актуальном стандарте и сопроводительной документации.
Рис. 5 Обозначение легирующих элементов стали
Обработка легированных сталей
Для обработки легированных сталей требуется качественный инструмент из особых сплавов. Как правило, это быстрорежущие стали, устойчивые к механическому и температурному воздействию. Оптимальный выбор – продукция из сплавов HSS, HSS-Tin, HSS-G и HSS-R. Она подойдет для ручной и механизированной обработки, обеспечит высокую точность операций.
Рис. 6 Сверло HSS-G
При работе с основными легирующими сталями выделяется значительный объем тепла. Для предотвращения перегрева инструмента используются охлаждающие жидкости. Они представлены эмульсиями, охлаждающими рабочую зону и улучшающими скольжение сверла.
Рис. 7 Обработка заготовки с использованием системы охлаждающей жидкости
Приобрести качественный инструмент из быстрорежущей стали поможет магазин «РИНКОМ». Мы предлагаем сертифицированную продукцию для частного и промышленного использования. Изделия соответствуют требованиям отраслевых стандартов, обладают значительным ресурсом и обширной областью применения.
