Высоколегированная сталь что это такое?

Высоколегированная сталь, основные свойства и особенности, техника маркировки по ГОСТ, сферы использования
Содержание

Высоколегированная сталь что это такое?

Высоколегированная сталь

Высоколегированная сталь имеет в себе от 10 до 50% легирующих элементов, которые вводятся для того чтобы придать необходимые физические и механические свойства сплаву. Легирующие добавки придают особую стойкость к коррозии, повышают прочность, понижают риск хрупкого разрушения. В большинстве своем легирующими элементами высоколегированной стали служат:

  • никель;
  • хром;
  • ванадий;
  • медь.

Существует несколько видов высоколегированных сталей и это разнообразие служит для определенного условия в процессе разработки конструкций. Цель создания большого числа марок сплава – максимально точный подбор для создания более совершенных конструкций и механизмов, способных выдерживать необходимые нагрузки. По свойствам высоколегированные стали бывают:

  • жаропрочные;
  • коррозийно-стойкие;
  • жаростойкие.

Данная сталь очень пластична, достаточно хорошо свариваются, при этом проявляет устойчивость к деформации под механическими нагрузками. Машиностроительная сталь имеет хорошую упругость, немагнитна. Конечно это достигается путем термической обработки и введением необходимого легирующего элемента, благодаря которой можно изменить структуру стали придавая необходимые эксплуатационные параметры.

Марка высоколегированной стали

Марка высоколегированной стали в своем коротком названии содержит достаточно длинную характеристику состава, так как в своем наличии такая сталь имеет много легируемых компонентов. Технология маркировки сталей высоколегированных заключается в следующем: буквы обозначают наличие элемента, который присутствует, а цифра — среднее процентное содержание этого элемента. Например, маркировка 40Х9С2 – обозначает:

  • 0,35-0,45% С;
  • 8,0-10,0% хрома;
  • 2,0-3,0% кремния.

Марка высоколегированной стали показывает классификацию вида стали и позволяет безошибочно определять лучшее назначение для сплава. Существует несколько основных классов:

  • хромистые;
  • хромоникелевые;
  • хромомарганцевые стали.

Принадлежность к определенному классу отражается в маркировке.

Марки 06Х16Н15М3Б применяется для изготовления изделий, подверженные очень высокой температуре и нагрузке — это паропроводов высокого давления, труб пароперегревателей. Марку 08Х15Н24В4ТР используют для направляющих и рабочих лопаток, крепежных деталей, диски газовых турбин долгого предназначения при температуре 650-700%. Марку 08Х16Н9М2 применяют для изготовления редуцированных бесшовных труб, которые подвергались холодному деформированию, тепловому деформированию, горячему прессованию, эти трубы предназначены для паровых котлов, трубопроводов установок, испытывающих сверхкритические параметры пара. Марка высоколегированной стали — 12Х8ВФ, активно используется для печных труб, коммуникаций и аппаратов нефтезаводов, а также конструкций и механизмов, созданных для работы при температуре 500 0 С.

Свойства высоколегированных сталей

Свойства высоколегированных сталей характеризуют их как прочный и одновременно пластичный материал. Также в сплаве сочетается коррозийная и деформационная стойкость. Если сравнивать данную сталь с углеродистой, то высоколегированная отличается значительно большей пластичностью. Все без исключения легированные сплавы могут применяться для создания конструкций, соединяемых сварочными швами. Высокие показатели свариваемости металла позволяют достигать максимальной прочности сварных швов поэтому сталь используется для сварных конструкций, работающих под высокими механическими нагрузками. Отдельные машиностроительные марки отличаются также немагнитностью, упругостью и повышенной тепловой закаленностью. Высокая механическая прочность достигается посредством термообработки сплава. Перечисленные свойства высоколегированных сталей позволяют активно их использовать в различных сферах деятельности.

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Среднелегированные стали содержат в себе 2,5-10% легирующих элементов, которые придают…

Легированная сталь

Содержание статьи

  • Характеристика
    • Виды
    • Назначение
  • Свойства
  • Марки

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

Характеристика легированных сталей

Легированная сталь представляет собой сталь, которая кроме обычных примесей оснащена еще и дополнительными добавочными веществами, которые необходимы для того, чтобы она соответствовала тем или иным химическим и физическим требованиям.

Обычная сталь состоит из железа, углерода и примесей, без которых невозможно себе представить данный материал. В легированную сталь добавляются дополнительные вещества, которые получили название легирующих. Они используются для того, чтобы сталь стала обладать такими свойствами, которые необходимы в тех или иных ситуациях.

В большинстве случаев в качестве легирующих элементов к железу, примесям и углероду добавляются: никель, ниобий, хром, марганец, кремний, ванадий, вольфрам, азот, медь, кобальт. Также не редко в таком материале отмечаются такие вещества, как молибден и алюминий. Для придания прочности материалу в большинстве случаев добавляется титан.

Такой вид стали имеет три основные категории. Отношение легированной стали к той или иной группе обусловлено тем, сколько в ней содержится стали и примесей, а также легированных добавок.

Виды легированной стали

Есть три основных вида стали с легирующими элементами:

  • Низколегированная сталь.

Она характеризуется тем, что в ней содержится около двух с половиной процентов легирующих дополнительных элементов.

  • Среднелегированная сталь.

Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.

  • Высоколегированная сталь.

К данному виду относятся стальные материалы, количество легирующих добавок в которых превышает десяти процентов. Количество этих компонентов в такой стали может достигать пятидесяти процентов.

Назначение легированной стали

Легированную сталь широко применяют в современной промышленности. Она обладает высоким уровнем прочности, что позволяет изготовлять из нее оборудование для резки и рубки металлического проката самых разных видов.

По своему назначению стали легированного типа могут быть представлены большим количеством групп.

Основными из них являются:

  • конструкционная легированная сталь,
  • инструментальная легированная сталь,
  • легированная сталь с особыми химическими и физическими свойствами.

Характеристики легированных сталей могут быть разнообразными. Они их приобретают благодаря соотношению основных элементов. Стали такого типа являются в любом случае более прочными и устойчивыми к образованию коррозии.

Свойства легированной стали

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

В зависимости от добавленных легирующих компонентов сталь приобретает следующие качества:

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

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

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

Производство легированной стали.

Марки легированной стали

Марки легированной стали являются различными. Они представлены в большом многообразии. В зависимости от назначения стали определяется ее маркировка.

Сегодня имеется большое количество требований к маркировке легированной стали. Для данного процесса используются цифровые и буквенные обозначения. Сначала при маркировке используются цифры. Они являются показателями того, сколько содержится в том или ином виде легированной стали сотых долей углерода. После цифр стоят буквы, которые являются обозначением того, какие легирующие добавки были использованы при производстве того или иного легированного типа стали.

После букв могут стоять цифры, обозначающие количество легирующего вещества в составе стального материала. Если после обозначения какого-либо легирующего элемента не стоит цифровое обозначение, то его в составе имеется минимальное количество, не достигающее даже одного процента.

Читайте также  Какая сварка лучше полуавтомат или электродная?

Таблица 1. Сопоставление марок стали типа Cm и Fе по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82.

Марки стали
Ст Fe Ст Fe
СтО Fe310-0 Ст4кп Fe430-A
Ст1кп Ст4пс Fe430-B
Ст1пс Ст4сп Fe430-C
Ст1сп Fe430-D
Ст2кп Ст5пс Fe510-B, Fe490
Ст2пс Ст5Гпс Fe510-B, Fe490
Ст2сп Сг5сп Fe510-C, Fe490
СтЗкп Fe360-A
СтЗпс Fe360-B Ст6пс Fe590
СтЗГпс Fe360-B Стбсп Fe590
СтЗсп Fe360-C Fe690
СтЗГсп Fe360-C
Fe360-D

Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах

Элемент Символ Обозначение элементов в марках металлов и сплавов Элемент Символ Обозначение элементов в марках металлов и сплавов
черные цветные черные цветные
Азот N А Неодим Nd Нм
Алюминий А1 Ю А Никель Ni Н
Барий Ва Бр Ниобий Nb Б Нп
Бериллии Be Л Олово Sn О
Бор В р Осмий Os Ос
Ванадии V ф Вам Палладий Pd Пд
висмут Bi Ви Ви Платина Pt Пл
Вольфрам W В Празеодим Pr Пр
Гадолиний Gd Гн Рений Re Ре
Галлий Ga Ги Ги Родий Rh Rg
Гафнии Hf Гф Ртуть Hg Р
Германий Ge Г Рутений Ru Pv
Гольмий Но ГОМ Самарий Sm Сам
Диспрозий Dv ДИМ Свинец Pb С
Европий Eu Ев Селен Se К СТ
Железо Fe Ж Серебро Ag Ср
Золото Au Зл Скандий Sc С км
Индий In Ин Сурьма Sb Cv
Иридий Ir И Таллий Tl Тл
Иттербий Yb ИТН Тантал Та ТТ
Иттрий Y ИМ Теллур Те Т
Кадмий Cd Кд Кд Тербий Tb Том
Кобальт Co К К Титан Ti Т ТПД
Кремний Si С Кр(К) Т’лий Tm ТУМ
Лантан La Ла Углерод С У
Литий Li Лэ Фосфор P п Ф
Лютеций Lu Люн Хром Cr х Х(Хр)
Магний Mg Ш Мг Церий Ce Се
Марганец Mn Г Мц(Мр) Цинк Zn Ц
Медь Cu Д М Цирконий Zr Ц ЦЭВ
Молибден Mo М Эрбий Er Эрм

Статьи по теме

Алкидная эмульсия

Требования защиты окружающей среды вызвали интерес к алкидным эмульсиям. Стабильные эмульсии можно получить из большинства алкидов при условии, что вязкость смол не слишком большая и прилагаемых сдвиговых сил достаточно для эмульгирования.

Характеристики нержавейки

В современном мире нержавеющая сталь является незаменимым материалом при производстве разных разновидностей изделий. Она применяется в пищевой, медицинской, металлургической и военной промышленности.

Марки нержавеющей стали

В начале прошлого столетия специалистам в области металлургической промышленности удалось заметить, что взаимодействие хрома и кислорода является лучше, чем с железом.

Высоколегированная сталь

Редакция E-metall Опубликовано 2021-06-27

Высоколегированные стали — это сплавы, в которых массовая доля легирующих добавок превышает 10%.

Они отличаются не только специфическими свойствами, которые придают присадки, но и сложной кристаллической структурой. Чтобы каждый химический элемент нашел свое место в молекулярной решетке, расплав предварительно очищают от примесей и углерода. Материал содержит разные металлы, интерметаллиды и карбидные включения. Для создания единой, прочной структуры полуфабрикаты подвергают термической обработке.

Согласно стандарту ГОСТ 5632-72 (время действия регламента ограничено) высоколегированные стали классифицируют по компоненту, составляющим основу:

  • Никелевые: твердый раствор хрома и присадок в никеле;
  • Железоникелевые: основа — железо, усиленное никелем.

Массовая доля железа во всех марках не менее 45%, а содержание основного легирующего элемента по нижнему пределу — от 8%. Общие характеристики:

  • Стойкость ко всем видам коррозии в сложных условиях эксплуатации;
  • Технологичность: пластичность, обрабатываемость штамповкой и резанием;
  • Чувствительность к термообработке: при прохождении температурных порогов характеристики меняются;
  • Немагнитность (не у всех): позволяет применять в производстве точного оборудования.

Все сплавы пригодны к сварке, но операцию может выполнить только профессионал. При нагреве и плавлении кромок происходит рекристаллизация, выгорание углеродов, показатели прочности и другие свойства изменяются. Каждая марка имеет собственное назначение, а характеристики зависят от массовой доли лигатур. Например вольфрам и молибден служат упрочнителями хромоникелевых систем, ванадий и марганец повышают износостойкость, цинк выполняет роль стабилизатора, так как способен составлять связи с рядом веществ.

Основные потребители: нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий сектор, газовая отрасль, энергетическая промышленность, морское судостроение, промышленные линии, где используется печное и охлаждающее оборудование. В остальных отраслях применение сталей со сложной химической формулой не так распространено. Для решения стандартных технических задач не требуются специальные качества, но ряд сталей используют и в быту: для изготовления посуды, ножей, барабанов стиральных машин.

Виды высоколегированных сталей

Служебные названия позволяют определить сферу применения. Несмотря на разнообразие материалов с разными качествами, стандартом ГОСТ 5632-72 выделены 3 группы:

  • I — Корозионно-стойкие: устойчивость ко всем видам коррозии, в том числе электрохимической и под напряжением.
  • II — Жаростойкие (окалиностойкие): стойки к агрессивным средам и образованию окалины в терморежиме выше 550⁰. Используются в производстве ненагруженных деталей.
  • III — Жаропрочные: устойчивы к механическим нагрузкам при повышенных температурах.

Все высоколегированные стали предназначены для применения в неблагоприятных условиях. Примеры:

  • Криогенные: 10Х14Г14Н4Т, 12Х18Н10Т;
  • Кислотоупорные: 08Х17Н5М3, 06ХН28МДТ, ХН65МВ;
  • Высокопрочные: 20Х17Н2, 95Х18;
  • Для конструкций, размещенных в агрессивных средах: 08Х21Н6М2Т, 10Х17Н13М2Т;
  • Для морского судостроения: 09Х17Н7Ю1, 07Х16Н4Б;
  • Для предметов быта: 12Х17, 08Х18Т1, 10Х14Г14Н3;
  • Для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам: 20Х13, 25Х13Н2;
  • Режущие: 30Х13, 40Х13;
  • Для оснащения турбин: ХН60Ю, ХН77ТЮРУ;
  • Для печного оборудования и выхлопных систем: 36Х18Н25С2, ХН45Ю.

Некоторые марки могут использоваться в разных сферах. Например 12Х18Н10Т применяется в температурных диапазонах от -196 до +600 С⁰, одновременно служит прочным конструкционным материалом для изготовления нагруженных деталей и противостоит воздействию кислот, щелочей, солей, сваривается без ограничений.

Жаростойкая группа содержит много хрома (не менее 28%) и кремния, в процессе окисления они формируют пленку окислов, которая защищает поверхность от разрушения. Сплавы используют для производства установок пиролиза, теплообменников, термопар, электродов. Например 15Х25Т или 40Х10СМ2.

Жаропрочные составы имеют склонность к дополнительному упрочнению вследствие выпадения дисперсных частиц при воздействии температур. В перенасыщенном растворе атомы, не связанные в кристаллической решетке сдвигаются к границам зерен и образуют включения. Различают три типа упрочнения: карбидное, интерметаллидное и смешанное.

Химический состав некоторых легированных сталей

Категории высоколегированных сталей

Эксплуатационные характеристики зависят от структурных признаков. Строение кристаллической решетки обусловливает устойчивость к группам агрессивных сред, рабочим терморежимам и нагрузкам. Сплавы классифицируют по классам:

  • Ферриты: пластичные с зернистой неоднородной структурой, обладают меньшей коррозионной стойкостью, так как железо, связанное в карбидных соединениях реагирует на увеличенные концентрации агрессивных веществ, упорядоченная решетка сохраняет магнитную проницаемость.
  • Аустениты: переходное состояние при охлаждении расплава, но сплавы хромоникелевомарганцевой системы сохраняют его в обычных условиях. Отличаются высокой коррозионной стойкостью, хорошо поддаются обработке давлением.
  • Мартенситы: образуются в хромистых составах при быстром охлаждении аустенитов. Металл становится плотным, устойчивым к холодовому охрупчиванию, обретает повышенную прочность и память, восстанавливается после незначительных повреждений. Мартенситы стойки к окислению при экстремальном нагреве, но применение в контакте с окислителями ограничивается, так как появляется склонность к межкристаллической коррозии.

Большое количество добавок иногда вызывает формирование одновременно двух фаз, имеющих разные свойства. Среди высоколегированных марок распространены следующие виды:

  • Аустенитно-мартенситный (в любых соотношениях) — повышенная прочность обусловлена дисперсно-твердеющими частицами и мартенситными включениями.
  • Мартенситно-ферритный (до 10% феррита) — хромистые соединения обеспечивает оптимальную пассивацию поверхности, достаточную твердость. Этот тип применяется в производстве нефтехимического оборудования. При сварке высока вероятность появления хрупких трещин.
  • Аустенитно-ферритный (до 10% феррита) — улучшенная механическая прочность в сравнении с аустенитными. Стойкость к коррозии зависит от химической формулы. Аустенитная решетка не устойчива к воздействию хлора, но при объединении фаз задача может быть решена.

Наиболее востребованы аустенитные стали с высоким содержанием хрома (от 18%) и никеля (от 8%). Они универсальны при использовании в большинстве разрушающих сред, но обладают недостаточной механической прочностью для изготовления нагруженных деталей и конструкций.

Выплавка ферритов — сравнительно недорогой процесс: они не требуют дорогих добавок и сложных режимов термообработки для изменения молекулярного строения. Создание дуплексных структур открывает новые возможности для решения технологических задач, часто они превосходят характеристики отдельных классов или обладают лучшими экономическими показателями.

Категория сталей Основные особенности Марки соответствующей категории
Мартенситные марки Содержат углерод в приличных количествах (до 0,7%), содержание хрома среднее (от 8 до 19%), в незначительных количествах содержат кремний и/или марганец 07Х16Н4Б, 13Х11Н2В2МФ, 30Х13
Ферритные марки Низкое содержание углерода (до 0,15%), высокое или среднее содержание хрома (от 12 до 30%), в очень небольших количествах может содержать кремний, титан и/или марганец 12Х17, 08Х13, 15Х25Т
Аустенитные марки Низкое содержание углерода (до 0,2%), умеренное или среднее содержание хрома (от 10 до 18%), никель в различных концентрациях (от 3 до 25%), марганец в различных концентрациях (от 1 до 14%), в небольших количествах может содержаться кремний, азот 20Х25Н20С2, 12Х25Н16Г7АР
Композитные мартенситно-ферритные марки Низкое содержание углерода (до 0,2%), большое или среднее содержание хрома (от 10 до 16%), в небольших количествах — ванадий, марганец, кремний 12Х13, 15Х12ВНМФ
Композитные аустенитно-ферритные марки Низкое содержание углерода (не более 0,18%), высокое содержание хрома (в среднем 23%), марганец в различных концентрациях (есть сплавы как с низким содержанием 0,5%, так и с высоким содержанием 9%), возможны небольшие вкрапления кремния, алюминия, титана 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т
Композитные аустенитно-мартенситные марки Углерод в различных концентрациях (от 0,1 до 1%), высокое содержание хрома (в среднем около 16%), в небольших концентрациях — алюминий, кремний, титан 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1

Маркировка

В российской системе обозначений маркировка указывает на химический состав, в ней приведены все элементы, формирующие основу, и лигатуры, концентрации которых приближены к 1%.

Расшифровка:

  • Первая цифра — углеродная составляющая, выраженная сотыми долями процента. Например в марке 12Х17 оно равно 0,12%.
  • Буквенные символы — обозначают включенные в состав металлы, сразу после углерода указывают основной компонент.
  • Цифровое обозначение — содержание каждого элемента в процентах. Если оно равно или приближено к 1, цифру не пишут.

  • 8Х18Н10Т — углерод (0,08%), хром (18%), никель (10%), титан (1%);
  • 07Х16Н4Б — углерод (0,07%), хром (16%), никель (4%), ниобий (1%);
  • ХН65МВ — сырье специального назначения ЭП567: углеродная масса не указана ( содержание менее 0,03%, значение округлено до 1), общий хромникелевый эквивалент — 65%, марганец (1%), вольфрам (1%)
  • Р — режущие. Углеродная масса не указывается, так как она пропорциональна содержанию ванадия, а хромистая составляющая всегда равна 4-9%. Пример: Р9М4К8, режущая сталь, легированная молибденом и кобальтом.
  • У — ХН77ТЮР и ХН77ТЮРУ отличаются по содержанию углерода, следовательно пропорции в составе смещены.
  • Специальные методы обработки указывают через дефис: ПТ- плазменная выплавка, ГР — газокислородное рафинирование и др.

Как правило, классификация объединяет группы с похожим обозначением и признаками. Иногда встречаются маркировки ЭИ827, ЭП109. Они указывают реестр предприятия, создавшего патент. Позднее они включаются в обычную систему и им присваивается общепринятая формулировка.

Сварка

Сложное соотношение составляющих делает структуру чувствительной к нагреву до температуры плавления. При рекристаллизации свойства и пропорции химических веществ изменяются. В каждом случае метод и присадочные материалы выбирают на основании технической документации и рекомендаций производителя.

  • Лигатуры снижают теплопроводность и увеличивают концентрацию тепла в месте стыка;
  • Повышенный коэффициент линейного расширения: приводит к жесткому соединению свариваемых деталей и трещинам.
  • Трещины: горячие у аустенитов, холодные — у мартенситов;
  • Потеря антикоррозийных качеств из-за выпадения карбидов, частичное восстановление закаливанием;
  • Стабилизации при закаливании сварного шва приводит к потере пластичности.

В качестве решения применяют электроды увеличивающие феррит, содержащие легирующие добавки. Если шов получается неоднородным в околошовной зоне появляются диффузные деформации.

Технологию сварки подбирают исходя из теплопроводности, свойств и массы всех элементов. Операцию производят в среде защитных газов с предварительным нагревом и быстрым охлаждением. Несмотря на то, что температура плавления некоторых сталей превышает 1200⁰, критические терморежимы ускоряют окисление и распад ряда соединений.

Часть марок не пригодна к изготовлению сварных конструкций, только для клепаных, обработки штампованием или производства крепежей. Если сварка необходима, решение находят расчетным путем. При постановке трудных задач проводятся предварительные испытания.

Высоколегированная сталь – что она собой представляет и зачем нужна?

Высоколегированная сталь представляет собой железоуглеродистый состав, содержащий ряд специальных примесей в общем количестве более 10 процентов, которые вводятся с целью модификации стандартных механических либо физических характеристик готовой металлургической продукции.

1 Классификация сталей с высоким содержанием легирующих элементов

Государственный стандарт 5632–72 подразделяет такие стали на никелевые и железоникелевые.
У первых базовая структура представлена раствором (твердым) хрома и иных добавок с легирующими свойствами в никелевой основе, включающей в себя от 50 и более процентов хрома.
Основная же структура железоникелевых сплавов характеризуется отношением железа к никелю 1,5 к 1, при этом суммарный объем этих химических элементов в стали равняется 65 и более процентам.

В зависимости от ключевых параметров высоколегированные составы принято делить на три группы:

  • Окалиностойкие (жаростойкие). Им присуща стойкость против поверхностного химического разрушения при температурах более 550 °С в газообразной среде. Такие стали могут использоваться в слабонагруженном либо ненагруженном состоянии.
  • Нержавеющие (коррозионностойкие). Эффективно противодействуют межкристаллитной, кислотной, почвенной, солевой, щелочной, атмосферной химической и электрохимической коррозии, а также коррозии под напряжением.
  • Жаропрочные. Функционируют при повышенных температурах в нагруженном состоянии на протяжении оговоренного срока. При этом они характеризуются относительно высокой жаростойкостью.

Также стали с большим содержанием легирующих компонентов условно подразделяют на несколько классов по структурным признакам (учитывается их базовая структура, которая образуется при охлаждении готового сплава на воздухе после осуществленного нагрева заготовки при высокой температуре). Выделяют следующие классы:

  • ферритный: отсутствие фазовых превращений, структура – феррит;
  • мартенситный: структура – мартенсит;
  • аустенитный: структура – аустенит;
  • аустенитно-мартенситный: мартенсит плюс аустенит, объем которых варьируется достаточно широко;
  • мартенситно-ферритный: 10 % феррита плюс мартенсит;
  • аустенитно-ферритный: 10 % феррита плюс аустенит.

2 Основные особенности сталей разных видов и классов

Высоколегированная металлургическая продукция применяется в различных промышленных отраслях, начиная от машиностроения и энергетики и заканчивая нефтяной и химической производственной сферой. Наиболее востребованными при этом считаются аустенитные стали. В них никель содержится в количестве не менее 8 %, а хром – не менее 18 %. Служебное назначение и специальные свойства данных сплавов обуславливают конкретную комбинацию других легирующих добавок.

Жаропрочные стали могут при длительном нагреве не изменять своих механических параметров. Такие свойства они получают за счет введения в их состав до 7% вольфрама и молибдена, а также бора, который требуется для измельчения зерна. Бор, заметим, вводится не во все жаропрочные стали.

Ключевая особенность коррозионностойких высоколегированных композиций – малое (до 0,12 %) содержание углерода. Данные сплавы не только легируются соответствующими присадками, но и подвергаются специальной термообработке, благодаря чему при температурах окружающего воздуха от +20 °С они не ржавеют в любых жидкометаллических, щелочных и газовых средах, в кислотных водных растворах.

Жаростойкие стали применяются, как правило, для изготовления элементов газопроводных комплексов, печной арматуры, нагревательных изделий и иных слабонагруженных деталей. Свои особые характеристики они обретают за счет включения в их состав незначительного количества кремния и до 2,5 % алюминия. Кремний требуется для формирования плотных и очень прочных оксидов на поверхности изделий, которые надежно защищают сталь от взаимодействия с газовой атмосферой.

Стоит сказать, что все без исключения стали с высокой степенью легирования получают высокие пластические и прочностные характеристики после их термической обработки. Под таковой понимают процесс, состоящий из двух этапов:

  • нагрев до 1150 градусов (закалка металла) и последующее охлаждение стали в воде;
  • отпуск (стабилизирующий), предполагающий охлаждение до комнатной температуры предварительно нагретого до 850 градусов металла на открытом воздухе.

Конкретные структуры высоколегированных сплавов зависят от уровня пластической деформации, режимов, в которых осуществляется термообработка стали, и, конечно же, от ее конечного состава.

3 Высоколегированная сталь – марки и сферы применения

Далее мы приводим наиболее известные и востребованные промышленностью высоколегированные стали, марки данных сплавов разных классов таковы:

  • Мартенситные с содержанием хрома от 8 до 19 %, марганца не более 1,2 %, кремния от 0,6 до 3 %, углерода от 0,12 до 0,7 %: 07Х16Н4Б, 09Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 95Х18, 25Х13Н2, 30Х13Н7С2, 09Х16Н4Б, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР, 40Х13, 20Х13, 11Х11Н2В2МФ, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 30Х13, 16Х11Н2В2МФ, 20Х12ВНМФ, 15Х11МФ, 40Х9С2.
  • Ферритные (хром – от 12 до 30 %, марганец – до 0,8 %, кремний – от 0,8 до 2 %, углерод – от 0,07 до 0,15 %): 08Х18Тч, 15Х28, 15Х18СЮ, 12Х17, 10Х13СЮ, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13.
  • Мартенситно-ферритные (хром – от 11 до 18 %, марганец – от 0,5 до 0,9 %, кремний – от 0,4 до 0,8 %, углерод – 0,12–0,22 %): 14Х17Н2, 18Х12ВМБФР, 15Х12ВНМФ, 12Х13.
  • Аустенитно-мартенситные (хром – 14–18 %, кремний и марганец – до 0,8 %, углерод – от 0,05 до 0,9 %): 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1, 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 09Х15Н8Ю1.
  • Аустенитно-ферритные (хром – 19–25 %, марганец – 0,5–9 %, кремний – 0,8–4,5 %, углерод – 0,08–0,2 %): 03Х22Н6М2, 15Х18Н12С4ТЮ, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 20Х20Н14С2, 03Х23Н6, 08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2.
  • Аустенитные (хром – от 10 до 19 %, никель – от 2,8 до 25 %, марганец – от 0,6 до 15 %, кремний – от 0,4 до 0,8 %, углерод – от 0,05 до 0,21 %): 05Х18Н10Т, 10Х11Н20Т2Р, 20Х25Н20С2, 10Х23Н18, 03Х21Н21М4ГБ, 55Х20Г9АН4, 31Х19Н9МВБТ, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х18Н11, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н13М2Т, 12Х17Г9АН4, 03Х16Н15М3Б, 08Х16Н13М2Б, 09Х14Н19В2БР1, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 10Х11Н23Т3МР, 08Х10Н20Т2, 03Х18Н10Т, 12Х25Н16Г7АР, 20Х23Н18, 45Х22Н4М3 и другие.

Также хочется рассказать о том, в каких сферах применяются некоторые стали с большим количеством легирующих добавок:

  • 12Х17: не используются для производства сварных изделий, из них обычно делают кухонную утварь и предметы домашнего обихода;
  • 12Х13, 08Х13 и 20Х13: изготовление элементов гидравлических установок (в частности, клапанов), высокопластичных деталей, на которые воздействуют ударные нагрузки, конструкций, работающих в слабоагрессивных условиях (соляные неконцентрированные растворы, атмосферные осадки);
  • 95Х18: производство высокотвердых шарикоподшипников, используемых в установках нефтедобывающей промышленности, втулок и прочных ножей, инструмента, подвергающегося износу (95Х18 по своим характеристикам похожа на некоторые марки инструментальных сталей);
  • 40Х13 и 30Х13: изготовление компрессорных клапанных пластин, карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургического и измерительного инструмента.

Высоколегированная сталь что это такое?

Для начала необходимо определить, какие стали называются легированными. Нержавеющая сталь легированная – это сплав, в составе которого, наряду с железом и углеродом, присутствуют дополнительные элементы (Cr, Si, Ni, Mn и др.).

Для начала необходимо определить, какие стали называются легированными. Нержавеющая сталь легированная – это сплав, в составе которого, наряду с железом и углеродом, присутствуют дополнительные элементы (Cr, Si, Ni, Mn и др.). Эти легирующие добавки стали положительно влияют на физико-химические характеристики металла. Благодаря легированию расширяется спектр применения нержавеющего металла.

Классификация легированных сталей

Исходя из процента легирующих элементов в составе, нержавеющая сталь подразделяется на следующие классы:

  • Низколегированная сталь (менее 2,5 %)
  • Среднелегированная сталь (2,5 – 10%)
  • Высоколегированная сталь (более 10%)

В качестве вспомогательных компонентов для низколегированных сталей обычно используется никель, молибден и хром. Одни из самых распространенных марок стали этой группы: 13Х (используется для изготовления ювелирного, гравировального и хирургического оборудования), жаропрочная конструкционная низколегированная сталь 12Х1МФ (применяется в производстве трубопроводов, фланцев, деталей цилиндров и др.) Свойства низколегированных сталей позволяют снизить вес конструкций, сэкономить металл за счет высокого предела текучести, повысить эксплуатационные характеристики конечного изделия.

В состав среднелегированной стали может входить никель, вольфрам, молибден, ванадий. Термическая и механическая обработка позволяет достичь оптимального соотношения прочности, вязкости и пластичности. Среднелегированная сталь незаменима в машиностроении, судостроении, для изготовления различных деталей (сверла, развертки и т.д.) Например, такие популярные марки как 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2 прокаливаются при более высоких температурах, чем низколегированные стали, они более долговечные и прочные.

Основные добавочные элементы высоколегированных сталей – хром и никель. Благодаря их высокому содержанию металл получает такие уникальные свойства как: резистентность к экстремальным температурам, коррозионная стойкость, жаропрочность. Высоколегированная нержавеющая сталь обязана своими исключительными характеристиками не только химическому составу, но и последующей обработке. Например, сталь марки 12Х18Н10Т, устойчивая к азотной кислоте и другим агрессивным воздействиям, идеально подходит для сварных конструкций; сталь 08Х14МФ используется для производства нержавеющих труб, оборудования пищевой промышленности.

Помимо классификации по содержанию легирующих элементов, легированная сталь различается по структуре (перлитная, мартенситная, аустенитная, ферритная, карбидная), по назначению (особого назначения, конструкционные, инструментальные) и по другим параметрам.

Маркировка легированных сталей

Обозначение легированных сталей осуществляется при помощи букв и цифр, которые указывают на состав сплава. Буквы соотносятся с химическими элементами, входящими в состав легированной стали, а цифры – с их содержанием в процентах. Для расшифровки химического состава легированных сталей можно использовать эту таблицу:

Маркировка Элемент
Х Cr – хром
Н Ni – никель
М Mo – молибден
С Si – кремний
Г Mn – марганец
В W – вольфрам
Т Ti – титан
Ю Al – алюминий
Д Cu – медь
Б Nb – ниобий
К Co — кобальт

Цифры, стоящее в начале марки, показывает среднее содержание углерода (одна цифра – десятая доля процента, две – сотая), а если марка начинается с буквы, то содержание углерода – 1% или выше. Например, 18ХГТ состоит из 0,18% углерода, и примерно по 1% приходится на хром, марганец и титан; 2Х17Н2 – 0,2% углерода, 17% хрома и 2% ниобия. Иногда в маркировке стали встречаются и вспомогательные обозначения (русская буква в начале марки): Р – быстрорежущая, Э – электротехническая, А – автоматная, I – шарикоподшипниковая и т.д.

Обратите внимание на то, что не существует универсальной системы обозначения марок стали. Российские марки нержавеющей стали (ГОСТ) имеют зарубежные аналоги: европейские (EN), американские (AISI), немецкие (DIN).

Свойства и назначение легированных сталей

Наличие легирующих элементов и последующая обработка обеспечивают стали ряд уникальных физико-химических свойств:

  • Жароустойчивость
  • Износостойкость
  • Пластичность
  • Коррозионная устойчивость
  • Прочность и многие другие.

Благодаря этому легированные стали активно используются для выполнения различных технических задач практически во всех промышленных сферах: медицинское оборудование и инструменты, емкости и оборудование в пищевой промышленности, валы, шайбы, коробки передач, узлы, конструкционные элементы в строительстве и машиностроении т.д.

Оцените статью
Добавить комментарий