Введение
Сталь — это один из самых распространенных и востребованных материалов в современном мире.
Она используется в различных отраслях промышленности, строительства, транспорта, медицины и других. Сталь — это сплав железа с углеродом, который придает ей твердость и прочность. Но углеродистая сталь не лишена недостатков, такие как склонность к коррозии, хрупкость при низких температурах, низкая свариваемость и другие.
Вы наверняка слышали о таком понятии, как легированная сталь. Но что это значит и в чем ее преимущества перед обычной?
Определение легированной стали
Что бы улучшить свойств стали и расширения ее возможностей применения используется легирование — введение в состав стали других элементов, кроме уже находящихся в ней железа и углерода.
Легирование — это процесс, при котором в расплавленную или твердую сталь добавляются определенные количества легирующих элементов. Эти элементы изменяют ее химический состав, структуру, физические и механические свойства. Легирующие элементы могут быть разными, в зависимости от цели легирования и требуемых характеристик стали.
К слову, на складе нашей металлобазы всегда в наличии круги из легированной стали 40Х
«Внутреннее» и поверхностное легирование.
- Внутреннее легирование — заключается во введении легирующих элементов в расплав.
- Поверхностное легирование – создание «пленки» из легирующих элементов на поверхности заготовки.
Далее мы рассмотрим наиболее часто используемые легирующие элементы.
Легирующие элементы
- Хром — повышает коррозионную и тепловую стойкость, твердость, прочность и износостойкость. Хром входит в состав нержавейки, которые не подвергаются ржавчине при контакте с водой и воздухом.
- Никель — повышает ударную вязкость, пластичность, свариваемость и жаропрочность. Никель также способствует образованию аустенитной структуры, которая обладает высокой коррозионной стойкостью и кристаллизационной способностью.
- Кремний — повышает прочность, упругость и износостойкость. Кремний также улучшает свойства пружинной стали, которая используется для изготовления пружин различного назначения.
- Марганец — повышает прочность, пластичность, ударную вязкость и прокаливаемость. Марганец также уменьшает влияние серы на свойства стали, которая является нежелательной примесью.
- Молибден — повышает твердость, прочность, жаропрочность и красностойкость стали. Молибден также увеличивает вязкость и прокаливаемость.
- Вольфрам — повышает твердость, прочность, жаропрочность и красностойкость. Вольфрам также улучшает режущие свойства быстрорежущей стали, которая используется для изготовления режущего инструмента.
- Ниобий — повышает прочность, жаропрочность и коррозионную стойкость. Ниобий также измельчает зерно стали, что улучшает ее свойства.
- Бор — повышает твердость, прочность и износостойкость. Бор также увеличивает прокаливаемость и свариваемость.
- Медь — повышает коррозионную стойкость и электропроводность. Медь также улучшает свойства погодостойкой стали, которая не подвергается коррозии при воздействии атмосферных факторов.
- Азот — повышает твердость, прочность и коррозионную стойкость. Азот также увеличивает содержание аустенита в стали, что улучшает ее свойства.
- Ванадий — повышает твердость, прочность и жаропрочность. Ванадий также измельчает зерно стали, что улучшает ее свойства.
- Титан — повышает прочность, жаропрочность и коррозионную стойкость. Титан также уменьшает влияние кислорода и азота на свойства стали, которые являются нежелательными примесями.
Способы классификации легированных сталей
По структуре
- Ферритные
- Перлитные
- Аустенитные
- Мартенситные
- Двухфазные ферритно-мартенситные
- Мартенситно-стареющие
- и другие.
Структура определяет тип кристаллической решетки стали, который влияет на ее свойства. Например, аустенитная обладает высокими показателями коррозионной и химической стойкости, а мартенситная сталь имеет высокую твердость и прочность.
По процентному содержанию легирующих элементов
- низколегированную (до 2,5)
- среднелегированную (2,5 — 10)
- высоколегированную (10 — 50)
Степень легирования определяет количество добавок в составе стали, которые влияют на ее свойства. Например, высоколегированная сталь имеет высокую жаропрочность и красностойкость.
По химическому составу
- хромомарганцевокремниевые
- хромоникелевые
- хромоникельмолибденовые
- сильхромы
- и другие.
Химический состав определяет соотношение легирующих элементов в составе стали, которые влияют на ее свойства. Например, хромомарганцевокремниевая сталь имеет высокую прочность и пластичность.
По качеству
- Обычные
- Качественные
- Высококачественные
- Специальные
Качество определяет содержание нежелательных примесей в составе стали, таких как сера, фосфор, кислород и азот, которые ухудшают ее свойства. Например, высококачественная сталь имеет низкое содержание серы и фосфора.
Узнать больше о класифкации по качеству вы можете из нашей статьи «Легированная сталь — разделение по качеству«.
Частые вопросы
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это сплав железа и углерода с добавлением легирующих элементов (хром, никель, молибден, марганец и др.), которые улучшают её свойства.
Какие элементы используют для легирования стали?
Для легирования применяют хром, никель, молибден, марганец, кремний, вольфрам, ванадий, титан, ниобий, бор, медь и азот. Каждый элемент влияет на прочность, коррозионную стойкость и другие характеристики.
Какие существуют виды легирования?
Различают внутреннее легирование — добавление элементов в расплав, и поверхностное — создание защитного слоя на поверхности стали.
Как классифицируют легированные стали?
Легированные стали классифицируют по структуре (ферритные, перлитные, аустенитные, мартенситные, двухфазные), по содержанию легирующих элементов (низколегированные, среднелегированные, высоколегированные), по химическому составу (например, хромоникелевые), а также по качеству (обычные, качественные, высококачественные, специальные).