Высоколегированная сталь – марки, свойства, применение

Целью внесения легирующих компонентов является изменение физических свойств стали — повышение прочности, противодействие коррозии, повышение гибкости. В зависимости от концентрации легирующих элементов различают три вида — низколегированная (дополнительных компонентов менее 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%) и высоколегированная сталь (от 10 до 50%).

Какими основными отличиями обладает высоколегированная сталь? Какие марки высоколегированных сталей существуют? И о чем нужно помнить при проведении сварочных работ? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.

Основные особенности

Высоколегированная сталь помимо углерода и железа содержит большое количество легирующих добавок (от 10 до 50%). В качестве дополнительных компонентов: хром, никель, кремний, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий, кобальт, титан, а также различные редкоземельные металлы.

Чаще всего в качестве дополнительных компонента выступает хром и никель — остальные компоненты обычно содержатся в небольших количествах. Хотя есть и некоторые исключения: простой пример — аустенитные марки высоколегированных сталей могут содержать марганец в концентрации от 1 до 15%.

Причины внесения легирующих добавок очень простые — они изменяют структуру и физические свойства стального сплава, что позволяет человеку получить металл с нужными свойствами.

Категории

Категории высоколегированных сталей в зависимости от их физических свойств:

• Окалиностойкие (жаростойкие) высоколегированные стали. Основная особенность подобных сплавов — полная устойчивость к умеренно-высоким температурам (до 550 градусов по Цельсию) окружающей среды в ненагруженном состоянии. Иными словами, подобные стали хорошо выдерживают перегрев в течение длительного времени в том случае, если им не нужно держать какой-либо тяжелый вес. Обратите внимание, что помимо высоких температур окалиностойкие стали также хорошо переносят длительное воздействие химических реагентов средней степени токсичности.
• Жаропрочные высоколегированные стали. По названию можно подумать, что жаропрочные и жаростойкие сплавы — это одно и то же, однако это не совсем так. Жаропрочные сплавы выдерживают высокие температуры (до 800 градусов и выше) в состоянии высокой нагрузки, но в течение короткого времени. Иными словами, подобные сплавы выдерживают большой нагрев в течение небольшого срока (тогда как жаростойкие сплавы выдерживают средний нагрев в течение долгого времени). Кратковременная устойчивость также распространяется и на высокотоксичные химические реагенты.
• Антикоррозийные (нержавеющие) стальные сплавы. Обладают полной устойчивостью ко всем основным видам коррозии (поверхностная, кристаллическая, электрохимическая и так далее). Обратите внимание, что в состав подобных сплавов легирующие компоненты равномерно распределяются по всему стальному сплаву, что делает материал равномерно устойчивым ко всем антикоррозийным воздействиям. Почему это так важно? Простой пример: при хромировании формируется только внешнее антикоррозийное покрытие, которое может повреждаться или стираться по естественным причинам — высоколегированные сплавы содержат антикоррозийные добавки по всему металлу, что делает подобные сплавы более устойчивыми.

Применение

Высоколегированные стали нашли свое широкое применение в быту. Из них делают различные детали — для автомобилей (грузовых, легковых, электрических и так далее), кораблей, самолетов, танков. Также высоколегированные стали очень часто используются в строительстве для создания несущих конструкций балочного типа.

Легирующие компоненты в таком случае могут играть множество ролей — они делает материал более жаростойким, они улучшают его антикоррозийные свойства и так далее. Также из высоколегированной стали делают посуду, медицинские инструменты, домашнюю утварь и так далее.

Маркировка легированной стали

Согласно ГОСТ для маркировки легированной стали (низко-, средне- и высоколегированной) используются специальные шифры, которые отображают примерный состав той или иной марки. В техническом смысле шифры имеют вид буквенно-числовой последовательности, которая имеет следующую структуру: XXXYYYZZZ (все символы пишутся слитно и без отступлений). Расшифровка кода следующая:

• XXX — специальный буквенный префикс, отображает тип стального сплава (расшифровку мы дадим ниже).
• YYY — этот фрагмент представляет собой число, которое отображает количество углерода в сплаве. Если стоит два числа — это значит, что содержание углерода выражается в сотых долях процента. Если стоит одно число — содержание углерода в десятых долях процента.
• ZZZ — буквенно-числовая последовательность, которая отображает легирующие компоненты и их приблизительное количество (расшифровку мы тоже дадим ниже).

Расшифровка

Давайте теперь разберемся с префиксом XXX — этот код указывает на особые свойства стали. В техническом смысле он представляет собой одну или несколько букв (чаще всего одну), которая обозначает то или иное свойство. Префикс XXX практически вышел из употребления и на практике он используется редко. Основные значения, которые может принимать префикс, представлены в таблице ниже:

Символ префикса XXX	Расшифровка префикса
Э	Электротехническая сталь
А	Автоматная сталь
Р	Режущая сталь
Л	Сталь, полученная методом литья

Последовательность ZZZ показывает наличие в стальном сплаве дополнительных легирующих компонентов. Если какой-либо компонент в стальном сплаве содержится в концентрации более 1%, то в таком случае рядом с буквой указывается процентное содержание этого элемента. Буквы расшифровываются следующим образом:

Значение ZZZ	Расшифровка
Х	Хром
Н	Никель
С	Кремний
В	Вольфрам
М	Молибден
Ф	Ванадий
Ю	Алюминий
Г	Марганец
К	Кобальт
Т	Титан

Все это звучит достаточно устрашающе, однако ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем расшифровать несколько популярных марок высоколегированной стали:

• А10Х13СЮ — автоматная сталь, которая содержит 0,10% углерода, 13% хрома, а также кремний и алюминий в концентрации менее 1%
• Л12Х17 — литая сталь, которая содержит 0,12% углерода и 17% хрома.
• 12Х18Н12Т — сталь, которая содержит 0,12% углерода, 18% хрома, 12% никеля, а также титан в концентрации менее 1%.

Виды и марки высоколегированной стали

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

Сварка высоколегированных сталей

Сварка высоколегированных сталей отличается от сварки обычных сортов стали. Дело все в том, что большинство высоколегированные сплавы обладают повышенной теплопроводностью и увеличенным линейным расширением металла, что вынуждает вносить в процедуру сварки ряд важных изменений:

• Повышенная теплопроводность приводит к тому, что на поверхности металла собирается лишнее тепло, которое значительно легче проплавяет сталь в глубину. Поэтому при проведении сварки нужно снизить величину сварочного тока на 15-25%, чтобы избежать повреждения детали.
• Из-за увеличенного коэффициента расширения металла при нагреве также происходит более серьезная деформация металла. В случае работы с объемными жесткими объемными конструкциями также увеличивается риск образования трещин. Поэтому при осуществлении сварки нужно соблюдать повышенную осторожность.

Советы

Помимо этого существует и масса других особенностей сварки высоколегированных сталей. При работе со сплавами, которые не содержат титан или ниобий, нужно помнить о температуре нагрева сварочной дуги. При нагреве металла до температуры выше 500 градусов такие сплавы теряют свои антикоррозийные свойства.

Если же во время сварки вы по какой-либо причине довели фрагмент металла до температуры выше 500 градусов, то в таком случае необходимо выполнить закалку либо нагреть фрагмент до температуры 850 градусов. В таком случае легирующие скопления растворяются и равномерно распределятся по всему сплаву.

Из-за наличия легирующих добавок значительно повышается риск растрескивания стали во время сварки. Чтобы этого избежать, нужно использовать электроды с покрытием на основе молибдена, марганца или вольфрама. В случае применения таких инструментов место шва приобретает мелкозернистую структуру, которая препятствует образованию трещин.

Также снижает риск растрескивания шва предварительный нагрев стали до температуры 100-300 градусов по Цельсию. В таком случае тепло будет равномерно распределяться по всей толщине металла и препятствовать образованию трещин.

Стальные сплавы с содержанием углерода в концентрации менее 0,12% перед сваркой нужно обязательно нагревать.  Если этого не сделать, то с большой долей вероятности после сварки на месте шва образуются трещины и коррозионные наросты.

Заключение

Подведем итоги. Высоколегированная сталь — это особая разновидность стального сплава, в котором содержится большое количество дополнительных компонентов. Общее количество легирующих добавок должно составлять не менее 10%.  Чаще всего в качестве подобных добавок выступают хром, никель и марганец.

Остальные элементы (кремний, титан, алюминий, вольфрам) обычно входят в состав высоколегированных сталей в небольших количествах. Легирующие компоненты позволяют изменить физические и химические свойства стального сплава. Они делают материал более жаростойким, упругим, устойчивым к коррозии.

Из высоколегированной стали делают различные детали:  для авто и пароходов, элементы несущих конструкций, посуду, медицинское оборудование.

Для удобства высоколегированная сталь разбивается на 6 классов — мартенситные сплавы, ферритные, аустенитные и 3 композитных сплава. Сварка высоколегированных сталей должна выполняться с учетом некоторых специальных правил. Сварку следует проводить аккуратно, чтобы избежать образования трещин.

Используемая литература и источники:

• Васильев А.В., Ермаков С.Б. Причины разрушения высокопрочных сталей при пониженных температурах // Науч. журн. НИУ ИТМО
• «Материаловедение» Арзамасов Б. Н.
• Юсфин Ю. С., Пашков Н. Ф. Металлургия железа: Учебник для вузов. — Москва: Академкнига, 2007.
• Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР. Том 1. — Москва: Издательство Академии наук СССР, 1954.

Источник: https://martensit.ru/stal/vysokolegirovannaya-stal/

Высоколегированная сталь – что она собой представляет и зачем нужна?

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.

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.

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.

Источник: http://tutmet.ru/vysokolegirovannaja-stal-marki.html

Марки низколегированной стали

Чтобы улучшить технические характеристики металлов, сплавов, проводится технологический процесс, называемый легированием.

Он подразумевает под собой введение в состав соединения материалов дополнительных добавок, которые изменяют его свойства.

Зависимо от того, сколько процентов дополнительных компонентов добавляется, выделяется три группы получаемых материалов. Любой мастер металлообработки должен знать низколегированные стали, их марки.

Сталь низколегированная и ее марки

Состав

Прежде чем начинать разбираться со свойствами, необходимо узнать состав низколегированных сталей. Количество легирующих добавок не должно превышать 5% (некоторые источники указывают максимальное количество дополнительных компонентов — до 2.5%). Углерод не считается легирующим компонентом.

К наиболее популярным, недорогим дополнительным добавкам относятся:

1. Ванадий — отвечает за равномерную структуру.
2. Молибден — увеличивает устойчивость соединения к высоким температурам.
3. Ниобий — повышает показатель прочности.
4. Вольфрам — увеличивает теплостойкость.
5. Титан — повышает показатель износоустойчивости.
6. Никель, кремний — повышают удароустойчивость, сопротивляемость току.

Свойства низколегированных сталей

Чтобы понимать возможности, сферы применения низколегированных материалов, требуется разобраться с их физическими, химическими свойствами:

1. Высокая износостойкость.
2. Высокая коррозийная стойкость.
3. Повышенные механические свойства.
4. Высокая поверхностная твердость.

Классификация легированных сталей

С развитием новых технологий, появлением разных легированных сталей, их нужно было классифицировать.

Разделение по количеству углерода, содержащегося в сплаве:

1. Высокоуглеродистые — более 0.65%.
2. Среднеуглеродистые — от 0.25% до 0.65%.
3. Низкоуглеродистые — менее 0.25%.

Разделение по процентному содержанию легирующих добавок:

1. Низколегированные — до 5% (по некоторым источникам до 2.5%).
2. Среднелегированные — до 10%.
3. Высоколегированные — 10–50%.

По внутренней структуре легированные стали бывают:

1. Эвтектоидные — перлитная структура.
2. Ледебуритные — наличие первичных карбидов в структуре.
3. Доэвтектоидные — присутствие избыточных ферритов, насыщающих состав.
4. Заэвтектоидные — наличие вторичных карбидов в сплаве.

По назначения эти материалы можно разделить на две больших группы:

1. Строительные — для изготовления металлоконструкций, которые во время последующей эксплуатации не будут подвергаться критическим температурам.
2. Машиностроительные — используются при изготовлении деталей для разных механизмов, корпусов.

Машиностроительные стали бывают:

1. Цементуемые — при изготовлении проходят процесс цементации, а затем закалки.
2. Жаропрочные — среднеуглеродистые стали. Применяются при изготовлении изделий, использующихся в сфере энергетики.
3. Улучшаемые — материалы, проходящие дополнительную закалку. Из них изготавливаются детали, подвергающиеся большим нагрузкам.

Легированная сталь высокоуглеродистая

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Выше описывалось несколько легирующих добавок, которые добавляются в состав соединений наиболее часто. Чтобы понимать, как воздействуют все дополнительные компоненты на технические характеристики сплава, требуется разобраться с ними по отдельности более подробно:

1. Титан — зернистость структуры уменьшается, повышаются показатели плотности, прочности.
2. Сера — этого компонента не должно быть более 0.65% в составе. В противном случае снизится устойчивость к коррозии, пластичность, ударная вязкость.
3. Углерод — содержание не более 1.2% повышает показатели прочности, твердости. Если количество будет увеличено, технические параметры снизятся.
4. Фосфор — не подходит в качестве легирующей добавки. Увеличение его количества в составе приводит к резкому снижению технических параметров.
5. Алюминий — чтобы повысить окалиностойкость, добавляется этот компонент.
6. Никель — способствует повышению коррозийной стойкости, вязкости, пластичности.
7. Хром — увеличивает твердость, прочность, коррозийную стойкость.
8. Кремний — содержание этого компонента не должно превышать 15%. Увеличивает электросопротивление, магнитопроницаемость.
9. Марганец — содержание до 0.8% причисляется к одной из технологических примесей. Снижает негативное воздействие серы на сплав.
10. Кислород, азот — большое количество пузырьков газов в составе делает металл более хрупким.
11. Водород — металлурги стараются снизить количество этого компонента в составе, чтобы сделать материал более прочным.

Маркировка

Маркировка металла несет в себе множество информации для покупателей, людей, работающих с продукцией. Марки низколегированной стали указываются по ГОСТу 4543-71. Маркировка представляет собой набор букв, цифр, каждая из которых имеет определенное значение. Стандартная расшифровка:

1. На первом месте идет буква. Она определяет свойства металла, относит его к определенный подгруппе. Например, буква «Ж» указывает на основу из нержавейки.
2. Цифра, идущая после первой буквы, обозначает процентное содержание углерода в составе. Например, 5 — 0.05%.
3. Далее обозначаются легирующие добавки по периодической таблице.
4. После обозначений дополнительных компонентов, указываются цифры, говорящие об их процентном содержании в соединении.

Применение металла

Применяются низколегированные стали в разных направлениях промышленности. Область применения:

1. Изготовление облегченных конструкций из металла.
2. Корпуса для бытовой техники.
3. Детали для промышленного оборудования.
4. Режущие инструменты.

Из-за высокой цены на подобные материалы, их используются в тех случаях, когда аналоги не могут справиться с поставленными задачами.

Сварка

Чтобы соединить детали из низколегированной стали с помощью сварки, нужно учитывать несколько нюансов:

1. Изготавливать вертикальные, потолочные швы.
2. Сварочный стержень должен быть не менее 4 мм по сечению.
3. Чтобы снизить скорость охлаждение металла, требуется выполнять стыковые или бортовые швы.
4. Сваривая заготовки толщиной, не превышающей 6 мм, требуется выполнять только один проход.
5. Чтобы придать соединению высокую пластичность, нужно использовать электроды Э42А.
6. Если металл содержит малое количество углерода, требуется применять электроды с покрытием из фтора, кальция.

Для проведения сварочных работ, требуется использовать специальную присадку Св-10Г2.

Низколегированные стали имеют повышенные технические параметры, благодаря добавлению дополнительных компонентов в состав. Их используют в тех направлениях промышленности, где нужно применять детали, металлоконструкции высокой прочности, износоустойчивости. Для соединения отдельных деталей, нужно учитывать ряд нюансов использования сварочного оборудования.

Металлургия стали 6 — низколегированные стали Марки низколегированной стали Ссылка на основную публикацию

Источник: https://metalloy.ru/stal/nizkolegirovannaya

Высоколегированная сталь

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Высоколегированная сталь Высоколегированная сталь (1 голос, в среднем: 5 из 5)

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 5000С.

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.

Еще статьи из этого раздела: Сталь низкоуглеродистая и ее основные характеристики

Сталь низкоуглеродистая – это сплав, не содержащий легируемых элементов, имеющий…

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Чугун передельный

Чугун, который предназначен для последующего передела в сталь или переплавки…

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Чугун

Чугун – это железоуглеродистые сплавы. Процент содержания углерода (С) в…

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Низколегированная сталь, свойства, технические характеристики, особенности обработки и виды низколегированных сплавов

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Антифрикционный чугун, его свойства, особенности, разновидности и технические характеристики

Антифрикционный чугун — это чугун для отливок, который используется в ответственных…

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Чугун с вермикулярным графитом, особенности, принцип получения и технические характеристики

Чугун с вермикулярным графитом — это металл, механические свойства которого…

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Металлы, описания, особенности, металлические руды

Металлы – это группа элементов, которые схожи рядом свойств и…

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь  — это сталь, которая содержит повышенное количество углерода,…

(1 голос, в среднем: 5 из 5)

Источник: https://metallsmaster.ru/vysokolegirovannaya-stal/

Низколегированные стали — определение, марки, свойства

К низколегированным относятся стали с содержанием углерода от 0,2% и легирующими элементами с суммарным количеством до 2,5%, примеры: 09Г2, 09Г2С, ХСНД, 15ХСНД. Такие сплавы стоят немного дороже углеродистых нелегированных, но обладают, по сравнению с ними, рядом преимуществ. Среди них повышенные – предел текучести, хладостойкость, коррозионная стойкость, износостойкость, пониженная склонность к механическому старению. В маркировке низколегированных сталей указывают цифры, которые означают содержание углерода в сотых долях процента, и буквы, показывающие, какие легирующие элементы использовались в сплаве.

Классификация

В группу низколегированных входят стали, которые различаются по:

• Химическому составу. Для легирования используют различные элементы, часто недефицитные, – никель, молибден, хром, алюминий, кремний.
• Термической обработке. Применяемые виды термообработки – закалка+отпуск, нормализация+отпуск, различные виды отжига.
• Свариваемости. Хорошей свариваемостью обладают марки с низким процентным содержанием углерода.

Список наиболее популярных марок низколегированных сталей:

• 09Г2С и альтернативные варианты – 09Г2, 09Г2Т, 09Г2ДТ, 10Г2С;
• 17Г1С;
• 10ХСНД и альтернатива – 16ГАФ.

К группе атмосферо-коррозионностойких стальных сплавов (АКС) относятся 10ХНДП, 15ХНДП, 15ХНДП, 15ХСНД, 0ХСНД.

Основные характеристики

Производство низколегированных сталей, применяемых при производстве сортового, толстого листового, полосового, фасонного, трубного проката повышенной прочности, регламентируется ГОСТом 19281-89. Из такой металлопродукции создают сварные, клепаные, болтовые конструкции или изготавливают изделия, которые не нуждаются в последующей термообработке.

Механические свойства низколегированных сталей улучшают путем снижения содержания серы и фосфора.

Такой прокат обладает хорошей ударной вязкостью и низким порогом хладоломкости, при условии малого содержания углерода – хорошей свариваемостью.

Прочностные характеристики низколегированных сталей повышают изготовлением проката по технологии регулируемой прокатки. Прочность стальных сплавов также повышают микролегированием титаном, ванадием, ниобием.

Назначение низколегированной стали

Высокие эксплуатационные характеристики сталей с легирующими добавками обеспечивают их использование в следующих областях:

• Устройство трубопроводных систем различного назначения. Применение стальных сплавов с добавками хрома, кремния и марганца обеспечивает высокую прочность конструкций и изделий, упругость, эффективное сопротивление упругим деформациям.
• Изготовление сварных конструкций в вагоно-, станко-, автомобилестроении, тяжелом машиностроении. Из этих сплавов производят корпусы железнодорожных и трамвайных вагонов, сельскохозяйственных машин.
• Нефтяное аппаратостроение. Применение низколегированной стали в этой области позволяет сэкономить металл, снизить массу конструкций, трудозатраты на изготовление и монтаж, а следовательно, себестоимость.
• Строительство инженерных сооружений, которые эксплуатируются при переменных динамических нагрузках, в условиях суточных и сезонных значительных температурных перепадов.
• Производство паровых турбин. Для этих целей используют теплоустойчивые марки, легированные молибденом, хромом+молибденом, хромом+молибденом+ванадием. Такие изделия также устойчивы к значительным пневмонагрузкам.

Наиболее распространенная марка – 09Г2С – и ее аналоги используются при производстве проката, способного работать в широком температурном интервале – от -70°C до +450°C.

Из такого металлопроката изготавливают паровые котлы, емкости и аппараты, эксплуатируемые при высоком давлении, сварные конструкции ответственного назначения, используемые в химической, нефтяной индустрии, судостроении.

Марку 09Г2С применяют при производстве горячекатаных бесшовных труб, электросварных труб значительных диаметров, контейнеров значительной грузоподъемности.

Источник: https://TreydMetall.ru/info/nizkolegirovannye-stali-info

Высоколегированная сталь – марки, характеристики, применение

Высоколегированная сталь, кроме основных составляющих — железа и углерода, также содержит в своем составе ряд дополнительных добавок, их общее количество превышает 10%. Легирующие добавки, которые вводят в состав таких сталей, предназначены для того, чтобы значительно улучшить физические, а также механические свойства базового сплава.

Высоколегированная сталь обладает отличными антикоррозийнными свойствами

Виды сталей с легирующими добавками

Согласно положениям соответствующего ГОСТ (5632-72), высоколегированные стали подразделяют на две большие категории: сплавы на никелевой и железноникелевой основе. Сплавы первой категории имеют основу, в которой присутствует не менее 50% никеля.

Кроме никеля в структуре таких сплавов, которые представляют собой, по сути, твердый раствор, содержится хром, а также другие элементы. Основу структуры железноникелевых сталей составляют железо и никель, которых в сплаве содержится суммарно более 65%, а также в него входят твердые растворы хрома и ряд других улучшающих добавок.

Количество никеля и массовая доля железа в сплавах второй категории находится в приблизительном соотношении 1:1,5.

Классифицируют высоколегированные сплавы также по основным характеристикам, которыми они обладают. Так, различают:

• окалиностойкие стали, также называемые жаростойкими; отличительной особенностью таких сталей, изделия из которых эксплуатируются в ненагруженном либо в слабонагруженном состоянии, является их повышенная устойчивость против химического разрушения их поверхностного слоя при температуре внешней газообразной среды, превышающей 550 градусов;
• коррозионностойкие стали, их также называют нержавеющими, они отличаются высокой устойчивостью к различным видам коррозии: межкристаллитной, солевой, кислотной, щелочной, атмосферной, химической, электрохимической, а также коррозии, развивающейся под действием электрического напряжения;
• жаропрочные, которые отличаются от жаростойких тем, что изделия из данных высоколегированных сталей способны оговоренное время эксплуатироваться при высоких температурах внешней среды в нагруженном состоянии.

Основные свойства распространенных жаропрочных сталей

Стали с повышенным содержанием в своем составе легирующих элементов также делят на несколько категорий, в зависимости от характера их внутренней структуры. Так, в зависимости от характеристик базовой внутренней структуры, их относят к следующим классам:

• мартенситные, основную структуру которых формирует мартенсит;
• мартенситно-ферритные: в их структуре содержится мартенсит и, соответственно, феррит (не менее 10%);
• ферритные: их структуру формирует феррит;
• аустенитно-мартенситные: количественное содержание аустенита и мартенсита, формирующих структуру таких высоколегированных сталей, может варьироваться;
• аустенитно-ферритные: их структуру формируют аустенит и феррит, которого в них содержится более 10%;
• аустенитные: структуру формирует только аустенит.

Следует иметь в виду, что классификация высоколегированных сталей по характеру их структуры является достаточно условной, и ее даже не используют для отбраковки стальных изделий, если в их структуре имеются отклонения от нее.

К тому или иному структурному классу высоколегированную сталь относят в зависимости от того, какая в ней сформировалась базовая структура после того, как изделие из нее нагрели до высокой температуры и охладили на открытом воздухе.

Таблица соответствия российских и зарубежных стандартов — ГОСТ (Россия), EN (Европа), AISI (США) (нажмите для увеличения)

Свойства отдельных видов высоколегированных сталей

Благодаря своим уникальным характеристикам, которые можно формировать, меняя химический состав сплава, стали с повышенным содержанием легирующих добавок нашли широкое применение практически во всех отраслях современной промышленности.

Среди большого разнообразия видов высоколегированных сплавов наибольшее распространение получили стали, основу внутренней структуры которых составляет аустенит. Базовыми элементами химического состава таких сталей являются никель, которого в них содержится не менее 8%, а также хром, содержание которого превышает 18%.

За счет варьирования в составе подобных сталей количества других легирующих добавок получают марки сплавов с требуемыми характеристиками.

Химический состав некоторых легированных сталей

Отличительной особенностью марок высоколегированных сталей, относящихся к категории коррозионностойких или нержавеющих, является незначительное содержание углерода в их химическом составе (до 0,12%).

Такие стали, кроме легирования соответствующими добавками, подвергают специальной термической обработке.

Благодаря этому технологическому приему и свойствам элементов, которые формируют состав сталей, они становятся очень устойчивыми к воздействию агрессивных сред: кислотных, солевых, щелочных, газовых и др.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Жаростойкие стали, которые способны выдерживать повышенные температуры внешней среды в ненагруженном состоянии, получают свои свойства благодаря тому, что в их состав дополнительно вводят алюминий (до 2,5%) и кремний, за счет чего на поверхности изделий из таких сплавов формируются плотные и прочные оксиды. Такие оксиды становятся своеобразной пленкой, надежно защищающей поверхность стального изделия от взаимодействия с нагретой газовой средой.

Чтобы сформировать у изделий из высоколегированных сталей требуемые механические характеристики (прочность и пластичность), их подвергают специальной термической обработке, которая состоит из двух этапов:

• закалки, предполагающей нагрев сплава до температуры 1150 градусов и его последующее быстрое охлаждение в воде;
• стабилизирующего отпуска, который предполагает нагрев высоколегированной стали до температуры 850 градусов и ее последующее охлаждение на открытом воздухе до комнатной температуры.

Конечные свойства изделия из определенной марки высоколегированной стали зависят как от ее химического состава, так и от режимов проведения и видов используемой термической обработки.

Высоколегированная конструкционная сталь

Сферы применения изделий

К наиболее популярным маркам высоколегированных сплавов, относящихся к различным классам по своей структуре, следует отнести:

• мартенситные, которые характеризует следующий химический состав: хром — 8-19%, марганец — не более 1,2%, кремний — 0,6-3%, углерод — 0,12–0,7%; это 07Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 11Х11Н2В2МФ, 40Х10С2М, 30Х13, 15Х11МФ, 40Х9С2 и др.;
• ферритные сплавы, отличающиеся следующим составом: хром — 12–30%, марганец — до 0,8%, кремний — 0,8–2%, углерод — 0,07–0,15%; это 08Х18Тч, 12Х17, 15Х28, 10Х13СЮ, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13 и др.;
• мартенситно-ферритные, имеющие следующий химический состав: хром — 11–18%, марганец — 0,5–0,9%, кремний 0,4–0,8%, углерод — 0,12–0,22%; это 12Х13, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ и др.;
• аустенитно-мартенситные, состав которых содержит: хром — 14–18%, марганец и кремний — до 0,8%, углерод — 0,05–0,9%; это 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1 и др.;
• аустенитно-ферритные, содержащие в своем составе следующие элементы: хром — 19–25%, марганец — 0,5–9%, кремний — 0,8–4,5%, углерод — 0,08–0,2%; это 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2, 03Х23Н6 и др.;
• аустенитные, в состав которых входят: хром — 10–19%, никель — 2,8–25%, марганец — 0,6–15%, кремний — 0,4–0,8%, углерод — 0,05–0,21%; это 12Х18Н12Т, 20Х25Н20С2, 31Х19Н9МВБТ, 45Х14НМВ2М, 08Х10Н20Т2, 12Х25Н16Г7АР и др.

Для понимания того, насколько большое значение в современной промышленности имеют стали с высоким содержанием легирующих элементов, можно привести примеры сфер применения отдельных марок таких сплавов.

Сталь популярной марки 12Х17 широко используется для производства кухонной посуды и предметов домашнего обихода. Ограничением использования такой стали является то, что изделия из нее нельзя соединять при помощи сварки.

Физические характеристики стали марки 12Х17

Из высоколегированных сталей марок 12Х13, 08Х13 и 20Х13 изготавливают детали гидравлических устройств, изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации ударным нагрузкам и работающие в условиях слабоагрессивных сред.

Это лишь небольшой перечень сфер применения, в которых без использования высоколегированных сталей благодаря их уникальным характеристикам просто не обойтись.

Источник: http://met-all.org/stal/vysokolegirovannaya-stal-marki-harakteristiki.html