Широкое применение легированных сталей обусловлено их огромной универсальностью и экономичностью. Современные технологии позволяют осуществлять производство сталей с большим разнообразием легирующих добавок при незначительных экономических затратах. Наличие в стальном сплаве различных добавок позволяет получать металлы с приоритетными эксплуатационными характеристиками, что делает их востребованными практически во всех видах производства.
Существует множество различных видов сталей, которые были созданы для решения самых разнообразных задач. Их всех можно разделить на 2 основные группы:
- углеродистые – сталь имеет в своем составе железо, карбон и ограниченное количество природных примесей – Mg, S, Si, P и небольшое количество газов;
- легированные – в углеродистую сталь при плавке вносятся специальные добавки, позволяющие получить дополнительные физические характеристики (прочность, пластичность, стойкость к коррозии, температурным перепадам и пр.).
Углеродная сталь применяется для работы инструмента и деталей в обычных эксплуатационных условиях. Легированная сталь используется в производстве инструментов, элементов металлоконструкций, деталей машин и механизмов, которые должны иметь определенные физико-химические характеристики.
Как классифицируются легированные стали
Область применения легирующих сталей зависит от того, какие добавки включены в состав металла и каково их содержание. Так:
- низколегированные стали (содержание добавок не превышает 2.5%) – это основа строительства, производства элементов машин, мостов, сооружений, испытывающих значительные механические нагрузки;
- среднелегированные марки, в состав которых входит до 10% добавок используются в производстве сварных облегченных и прочных конструкций, авиа- и судостроении;
- высоколегированные составы с содержанием добавок более 25% применяются в производстве оборудования для нефтегазовой промышленности, энергетики, а также техники, работающей в сложных эксплуатационных условиях.
Классификация также устанавливает назначение легированной стали. Так конструкционная легированная сталь применяется при изготовлении строительных каркасов, деталей машин и агрегатов. Область применения инструментальных легированных сталей -производство режущего, мерного, ударно-штамповочного оборудования. Специальные легированные марки обладают особыми свойствами – не подвержены коррозии, обладают жаропрочностью или способны работать в условиях сред с высокой химической активностью.
Содержание легирующих добавок и маркировка
Количество и содержание легирующих добавок определено требованиями ГОСТ 4543-71:
- Mn (Г) – от 0.8 до 13%, увеличивает жаропрочность, износостойкость и пластичность материала;
- Si (З) – 0.5-14% повышает прочность, текучесть, электромагнитные свойства стали;
- Cr (Х)– от 0.3 до 30%, позволяет увеличить твердость металла без изменения его пластичности, теплостойкость, а также жаро- и кислотоустойчивость;
- Al (Ю)– от 0.2 до 0.7%, уменьшает показатель старения металла, связывает кислород и повышает показатель пластичности;
- Ni (Н)– от 0.3 до 25%, повышает ударную вязкость, улучшает стабильность металла при термоокислении;
- Mo (М)– от 0.2 до 6.5%, повышает показатели прочности, жаростойкости и твердости стали;
- V (Ф)– от 0.9 до 2.0% - увеличивает прочности и вязкость металла;
- S – от 0.3 до 3.0% - используется в автоматных марках для улучшения станочной обработки и пр.
На свойства и область применения легированных сталей указывает их маркировка. Она выражается в буквенно-цифровом виде, указывая состав добавок в стали и их количество в процентном содержании. Так сталь маркированная 12Х18Н10Т расшифровывается как:
- 12 – углерода в сплаве содержится 0,12%;
- Х18 - количество хрома 18%%
- Н10 - содержание никеля 10%;
- Т – легирование титаном менее 1%, поэтому цифра в маркировке не указана.
Также маркировка может иметь особое обозначение. Так специальная легированная сталь ШХ15 означает, что она является конструктивной и предназначена для производства подшипников, а Х15 указывает, что в материале 1.5% хрома. Конструкционные литейные марки имеют в конце маркировки литеру Л (40ХЛ).
При обозначении легированной инструментальной стали на первом месте указывается количество углерода, выраженное в десятых долях процента. Так, марка 9ХС укажет, что в материале содержится 0,9% углерода и по 1% хрома и кремния.
Область применения легированной стали
Производству и применению легированных металлов насчитывается не более 100 лет. И за это время количество марок стали с легирующими добавками возросло до нескольких тысяч видов, а сфера их применения постоянно расширяется.
Где используются легированные стали? В конструкциях сложных мостов и в производстве высокопрочных метизов (болтов, анкеров, кронштейнов). Из них делают прочные и легкие металлические каркасы небоскребов, торговых центров, стадионов, а также используют в конструкции бытовой техники. Легированная сталь используется в строительстве аэробусов и больших судов, железнодорожных вагонов и цистерн, турбин и ДВС. Кортеновские стали с содержанием никеля, меди и хрома обеспечивают высокую коррозионную устойчивость и прочность транспортных развязок, а нержавеющие – соблюдение санитарии и гигиены в производстве продуктов питания.
Высокие эксплуатационные характеристики, экономичность и снижение металлоемкости изделий из легированной стали сделали ее востребованной в различных областях индустрии. А высокая прочность и стойкость к воздействию разрушительных факторов позволило создавать из легированной стали долговечную, надежную продукцию с длительным эксплуатационным резервом.
