ГлавнаяРазноеСталь легированная

Сталь — легирующие элементы. Сталь легированная


Сталь легированная - общие понятия

Справочная информация

Сталь легированная. При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, V и др.) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств (например, повышение предела текучести без снижения пластичности и ударной вязкости и т.д.). Легирующие добавки, растворяясь в железе, искажают и нарушают симметрию его кристаллической решетки, так как они имеют другие атомные размеры и строение внешних электронных оболочек. Чаще всего увеличивается карбидосодержащая фаза за счет уменьшения углерода в перлите, что соответственно увеличивает прочность стали. Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно повышает вязкость стали. Некоторые легирующие элементы расширяют область аустенита, снижая критические точки Ас3, а другие, наоборот, сужают эту область. Большое значение имеет способность большинства легирующих элементов повышать прокаливаемость стали на значительную толщину, задерживая переход аустенита в другие структуры, что создает возможность закаливать стали при умеренных скоростях охлаждения. При этом уменьшаются внутренние напряжения и снижается опасность появления закалочных трещин. Согласно существующим стандартам легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу и микроструктуре. По назначению легированные стали разделяют на три класса: 1. Конструкционные (машиноподелочные и строительные), 2. Инструментальные стали,3. Стали с особыми физико-химическими свойствами. Для обозначения марок сталей принята буквенно-цифровая система. Легирующие элементы обозначаются буквами: С – кремний, Г – марганец, X – хром, Н –никель, М – молибден, В – вольфрам, Р – бор, Т – титан, Ю – алюминий, Ф –ванадий, Ц – цирконий, Б – ниобий, Д – медь, К – кобальт, П –фосфор и т.д. Цифры стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных - в десятых долях процента. Цифры стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят. Буква А, стоящая в конце марки стали, означает, что сталь высококачественная. Например, сталь марки 35ХНЗМА – высококачественная, содержащая 0,35 % С, 1 % Сг, 3 % Ni, 1 % Mo. По химическому составу легированные стали делят на три класса: 1. низколегированные с общим содержанием легирующих элементов до 2,5 %; 2. среднелегированные – от 2,5 до 10%; 3. высоколегированные, содержащие более 10 % таких элементов, например нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. В зависимости от структуры, которую получают легированные стали после нормализации, их делят на пять классов: 1. перлитная сталь, 2. мартенситная сталь, 3. аустенитная сталь, 4. ферритная сталь, 5 карбидная сталь (ледебуритная сталь). Большинство конструкционных и инструментальных сталей относится к сталям перлитного класса. Такие стали содержат незначительное количество легирующих элементов (не более 5...6 %), хорошо обрабатываются давлением и резанием. После нормализации имеют структуру перлита (сорбита, троостита). После закалки и отпуска заметно повышают механические свойства.

yaruse.ru

Сталь — легирующие элементы

Влияние легирующих элементов.Присутствие в стали легирующих элементов улучшает ее свойства.

Легированная сталь имеет высокую прочность и вязкость.

Некоторые легирующие элементы, например никель, кремний, кобальт, медь, не образуют с углеродом химических соединений — карбидов — и в основном распределяются в феррите.

Другие же элементы — вольфрам, хром, ванадий, марганец, молибден, титан и др. — образуют с углеродом карбиды.

Наличие карбидов в легированной стали способствует повышению ее твердости и прочности, а в инструментальной стали — и режущих свойств.

Легирующие элементы не только улучшают механические свойства стали (главным образом в термически обработанном состоянии), но в значительной степени изменяют ее физические и химические свойства. Влияние отдельных легирующих элементов на свойства стали сводится в основном к следующему:

  • Марганец повышает прочность и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает коробление при закалке, повышает режущие свойства стали, но вместе, с тем способствует росту зерна при нагреве, чем снижает стойкость стали к ударным нагрузкам.

  • Хром затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой.

  • Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость.

  • Никель повышает упругие свойства стали, не снижая вязкости, противодействует росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали. При значительных количествах никеля сталь становится немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

  • Молибден противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали вследствие образования карбидов, уменьшает склонность стали к хрупкости при отпуске, повышает жаростойкость стали.

  • Кобальт повышает прочность стали при ударных нагрузках, улучшает жаропрочность и магнитные свойства стали.

  • Вольфрам, так же как и молибден, повышает твердость и режущие свойства стали, уменьшает рост зерен при нагреве, повышает жаростойкость.

  • Ванадий способствует раскислению стали, противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали.

  • Титан является раскислителем стали, способствуя также удалению из нее азота, благодаря чему сталь получается более плотной, однородной и жаропрочной.

Наиболее эффективно повышение свойств стали под влиянием легирующих элементов наблюдается в термически обработанном состоянии. Поэтому в огромном большинстве случаев детали из легированных сталей применяют после закалки и отпуска.

Максимальное значение механических свойств достигается одновременным присутствием в стали двух или более легирующих элементов.

Таким образом, в машиностроении наряду с хромистыми, марганцовистыми, кремнистыми и другими сталями широко применяются и более сложные — хромоникелевые, хромокремнемарганцовистые, хромовольфрамовые и другие стали.

Почти все легирующие элементы понижают значение критических точек при охлаждении и уменьшают критическую скорость закалки стали.

Практически это значит, что легированные стали, содержащие эти элементы, следует охлаждать при закалке не в воде, как это необходимо для углеродистых сталей, а в масле.

Таким образом, легированная сталь удовлетворяет самым разнообразным требованиям машиностроительной промышленности и во многих случаях заменяет более дорогие цветные металлы и сплавы.

Применение легированной стали непрерывно расширяется в связи с усовершенствованием конструкций машин и приборов.

§

www.conatem.ru

Легированная сталь • ru.knowledgr.com

Легированная сталь - сталь, которая сплавлена со множеством элементов в общих суммах между 1,0% и 50% в развес, чтобы улучшить его механические свойства. Легированные стали разломаны на две группы: низкие легированные стали и высокие легированные стали. Различие между этими двумя несколько произвольно: Смит и Хашеми определяют различие в 4,0%, в то время как Degarmo, и др., определяют его в 8,0%. Обычно, фраза «легированная сталь» относится к низким легированным сталям.

Строго говоря каждая сталь - сплав, но не все стали названы «легированными сталями». Самые простые стали - железо (Fe), сплавленный с углеродом (C) (приблизительно 0,1% к 1%, в зависимости от типа). Однако термин «легированная сталь» является стандартным термином, относящимся к сталям с другими легирующими элементами в дополнение к углероду. Общие alloyants включают марганец (наиболее распространенный), никель, хром, молибден, ванадий, кремний и бор. Менее общие alloyants включают алюминий, кобальт, медь, церий, ниобий, титан, вольфрам, олово, цинк, свинец и цирконий.

Следующее - диапазон улучшенных свойств в легированных сталях (по сравнению с углеродистыми сталями): сила, твердость, крутизна, износостойкость, устойчивость к коррозии, hardenability, и горячая твердость. Чтобы достигнуть некоторых из этих улучшенных свойств, металл может потребовать теплового рассмотрения.

Некоторые из них находят использование в экзотических и высоко требовательных заявлениях, такой как в турбинных лезвиях реактивных двигателей, в космическом корабле, и в ядерных реакторах. Из-за ферромагнитных свойств железа некоторые стальные сплавы находят важные заявления, где их ответы на магнетизм очень важны, включая в электродвигателях и в трансформаторах.

Низкие легированные стали

Несколько общих низких легированных сталей:

Материальная наука

Легирующие элементы добавлены, чтобы достигнуть определенных свойств в материале. Как директива, легирующие элементы добавлены в более низких процентах (меньше чем 5%), чтобы увеличить силу или hardenability, или в больших процентах (более чем 5%), чтобы достигнуть специальных свойств, таких как устойчивость к коррозии или чрезвычайная температурная стабильность.

Марганец, кремний или алюминий добавлены во время сталелитейного процесса, чтобы удалить растворенный кислород, серу и фосфор от того, чтобы плавить.

Марганец, кремний, никель и медь добавлены, чтобы увеличить силу, формируя твердые растворы в феррите. Хром, ванадий, молибден и вольфрам увеличивают силу, формируя карбиды второй фазы. Никель и медь улучшают устойчивость к коррозии в небольших количествах. Молибден помогает сопротивляться embrittlement. Цирконий, церий и кальций увеличивают крутизну, управляя формой включений. Марганцевый сульфид, свинец, висмут, селен и теллур увеличивают machinability.

Легирующие элементы имеют тенденцию формировать или составы или карбиды. Никель очень разрешим в феррите; поэтому, это формирует составы, обычно NiAl. Алюминий распадается в феррите и формирует составы AlO и AlN. Кремний также очень разрешим и обычно создает составной SiO • MO. Марганец главным образом распадается в феррите, формирующем составы MnS, MnO • SiO, но также сформирует карбиды в форме (Fe, Миннесота) C. Хром формирует разделение между ферритом и фазами карбида в стали, формируясь (Fe, Cr) C, CrC и CrC. Тип карбида, что формы хрома зависят от количества углерода и других типов существующих легирующих элементов. Вольфрам и молибден формируют карбиды, если есть достаточно углерода и отсутствие более сильных элементов формирования карбида (т.е., титан & ниобий), они формируют карбиды WC и MoC, соответственно. Ванадий, титан и ниобий - сильные элементы формирования карбида, формируя ванадиевый карбид, карбид титана и карбид ниобия, соответственно.

Легирующие элементы также имеют эффект на eutectoid температуру стали. Марганец и никель понижают eutectoid температуру и известны как элементы стабилизации аустенита. С достаточным количеством этих элементов аустенитная структура может быть получена при комнатной температуре. Формирующие карбид элементы поднимают eutectoid температуру; эти элементы известны как ферритовые элементы стабилизации.

См. также

  • Микросплавленная сталь
  • Сорта стали SAE

Ресурсы

Железо и стальной словарь - легированная сталь

Примечания

Библиография

  • .
  • Groover, M. P., 2007, p. 105-106, Основные принципы современного Производства: Материалы, Процессы и Системы, 3-й редактор, John Wiley & Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, ISBN 978-0-471-74485-6.

ru.knowledgr.com