ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
Легированная сталь — сталь, которая кроме обычных примесей (Fe, C, Mn, Si) содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.
Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения и многие другие свойства. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др. Сегодня в мире выпускается свыше 200 марок легированных конструкционных сталей различного назначения, не считая близких аналогов и сталей, имеющих военное, космическое и т.п. назначение (засекреченные).
Применение легированной стали экономит металл, повышает долговечность изделий, увеличивает производительность, однако увеличивает их стоимость. Например,Mn, Si, Cr незначительно увеличивают стоимость; Ni - дороже,W,Mo,Ко – очень дорогие.
Легированную сталь по степени легирования разделяют на:
низколегированную - легирующих элементов до 2,5 %;
среднелегированную - от 2,5 до 10 %;
высоколегированную - более 10% .
Легирующие элементы оказывают разностороннее влияние на свойства стали:
Марганец (Mn) при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности;
Кремний (Si) при содержании свыше 1%-1,5% увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. При большем содержании увеличивает электросопротивление и магнитопроницаемость. Также кремний увеличивает упругость, кислотостойкость, окалиностойкость (незначительно).
Хром (Cr) повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, уменьшает ржавление (коррозию). При высоком содержании хрома сталь становится нержавеющей (более 12%) и обеспечивает устойчивость магнитных свойств ( сталь не берется магнитом).
Никель (Ni) дает высокую прочность и пластичность, коррозионную стойкость, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару, увеличивает плотность стали (раскислитель).
Вольфрам (W) увеличивает твердость и красностойкость.
Ванадий (V) повышает плотность, прочность, сопротивление удару, истиранию.
Кобальт (Ko) повышает жаропрочность, магнитопроницаемость;
Молибден (Mo) увеличивает красностойкость, упругость, прочность (на растяжение), антикоррозионные свойства, сопротивление окислению при высоких температурах.
Титан (Ti) повышает прочность, сопротивление коррозии, улучшает обрабатываемость.
Алюминий (Al) повышает окалиностойкость.
Ниобий (Nb) повышает кислотостойкость.
Медь (Cu) уменьшает коррозию (строительные стали).
В сталь вводят также бор, селен, азот, цирконий.
В легированной стали может находиться одновременно несколько легирующих элементов.
По назначению легирования сталь делится на три группы:
Маркировка легированных сталей.
В маркировке легированной стали приняты следующие буквенные обозначения легирующих элементов: X — хром, Н — никель, А —азот, В —вольфрам, Е — селен, Г — марганец, Д —медь, Б — ниобий, Р — бор, П — фосфор, Ю — алюминий, М — молибден, К—кобальт, Ц —цирконий, Ф —ванадий. Эти буквы в сочетании с цифрами образуют марку стали.
Сочетание букв и цифр дает характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1% и выше. Цифры, следующие за буквами, показывают среднее содержание данного элемента в процентах. Если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1%. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше серы и фосфора. Например, 12Х2Н4А — это легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода 0,12%, хрома 2%, никеля 4%; сталь Г13 —легированная сталь с содержанием углерода 1% и более, марганца 13%.
В ГОСТе устанавливаются буквы, характеризующие целую группу сталей (в маркировке -первая):
Р — быстрорежущие, Ш — шарикоподшипниковые, Е и Э—магнитные (электротехнические), У─ инструментальная, А ─ автоматная.
Для групп сталей, обозначенных одной буквой Р, Ш, Е, Э, У, А правила маркировки не подходят.
Конструкционная легированная сталь делится на три группы:
качественная;
высококачественная;
особовысококачественная.
Высококачественная обозначается буквой А в конце марки, а особо высококачественная — буквой Ш через черточку. Например, 12ХН3А — высококачественная, а 30ГС-Ш — особо высококачественная. В качественной стали допускается содержание серы до 0,025%, а в высококачественной — до 0,015%. Область применения конструкционной легированной стали очень велика.
Наибольшее распространение получили следующие стали.
Хромистые, обладающие хорошей твердостью, прочностью, сравнительно недорогие. К ним относятся стали марок 15Х, 20Х, 30Х, 45Х, боросодержащие 40ХР, с цирконием 40ХЦ.
Марганцевые, например 15Г, 20Г, 40Г, 45Г2, отличающиеся износоустойчивостью. Особенно износоустойчива сталь марки Г13, которую применяют для гусениц тракторов, железнодорожных стрелок.
Кремнистые и хромокремнистые (33ХС, 55ХС), обладающие высокой твердостью и упругостью; применяются для пружин, рессор.
Хромованадиевые (45ХФ, 40ХФА) особо прочные, плотные, хорошо противостоящие .истиранию, применяемые для автомобильных деталей, осей, валов.
Хромомолибденовые (20ХМА, 30ХМА) очень прочные, хорошо сваривающиеся, штампующиеся, используемые для осей, роторов.
Хромомарганцевокремнистые стали — хромансиль (25ХГСА, 30ХГСА), которые заменяют хромомрлибденовую сталь и значительно дешевле ее.
Хромоникелевые (12Х2Н4А, 20ХН3А), очень прочные и пластичные; применяются для изготовления коленчатых валов, поршней.
131 152
78 
