Требования к легированным сталям
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 января 2017 г. N 10-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 4543-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2017 г.
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2022 год, введенная в действие с 23.08.2021
Поправка внесена изготовителем базы данных
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на горячекатаную и кованую (диаметром или толщиной до 250 мм включительно), калиброванную и со специальной отделкой поверхности металлопродукцию из конструкционной легированной стали, применяемую в конструкциях общего назначения, после термической обработки.
Горячекатаную и кованую металлопродукцию диаметром или толщиной свыше 250 до 300 мм включительно изготовляют по согласованию изготовителя с заказчиком.
1.2 В части требований к химическому составу настоящий стандарт распространяется на слитки, блюмы, слябы, катаные, кованые и непрерывно-литые заготовки, поковки, штамповки, листовой прокат и другие виды металлопродукции.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент
ГОСТ 162-90 Штангенглубиномеры. Технические условия
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 1051-73 Прокат калиброванный. Общие технические условия
ГОСТ 1133-71 Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент
ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение
ГОСТ 1763-68 (ИСО 3887-77) Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя
ГОСТ 2216-84 Калибры-скобы гладкие регулируемые. Технические условия
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент
ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент
ГОСТ 2879-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент
ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия
ГОСТ 4405-75 Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент
ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна
ГОСТ 5657-69 Сталь. Метод испытания на прокаливаемость
ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 7564-97 Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 7566-2018 Металлопродукция. Правила приемки, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 8559-75 Сталь калиброванная квадратная. Сортамент
ГОСТ 8560-78 Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент
ГОСТ 8817-82 Металлы. Метод испытания на осадку
ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю
ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры
ГОСТ 12344-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
ГОСТ 12345-2001 (ИСО 671-82, ИСО 4935-89) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
ГОСТ 12346-78 (ИСО 439-82, ИСО 4829-1-86) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора
ГОСТ 12349-83 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения вольфрама
ГОСТ 12350-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения хрома
ГОСТ 12351-2003 (ИСО 4942:1988, ИСО 9647:1989) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия
ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля
ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена
ГОСТ 12355-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения меди
ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения титана
ГОСТ 12357-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
ГОСТ 12359-99 (ИСО 4945-77) Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота
ГОСТ 12360-82 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения бора
ГОСТ 14955-77 Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия
ГОСТ 17745-90 Стали и сплавы. Методы определения газов
ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
ГОСТ 21120-75 Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии
ГОСТ 21650-76 Средства скрепления тарно-штучных грузов в транспортных пакетах. Общие требования
Легированная сталь
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:
Она характеризуется тем, что в ней содержится около двух с половиной процентов легирующих дополнительных элементов.
Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.
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.
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.
Требования к легированным сталям
МЕТАЛЛОПРОДУКЦИЯ ИЗ РЕССОРНО-ПРУЖИННОЙ НЕЛЕГИРОВАННОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
Spring nonalloy and alloy steel products. Specifications
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 120 "Чугун, сталь, прокат" и Федеральным государственным унитарным предприятием "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина")
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 8 декабря 2016 г. N 50)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 марта 2017 г. N 112-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 14959-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2018 г.
ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 3, 2019 год; поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2022 год, введенная в действие с 23.08.2021
Поправки внесены изготовителем базы данных
1.1 Настоящий стандарт распространяется на металлопродукцию горячекатаную и кованую диаметром или толщиной до 270 мм включительно, а также на калиброванную и со специальной отделкой поверхности, предназначенную для изготовления пружин, рессор и других деталей машин и механизмов, применяемых в закаленном и отпущенном состоянии.
Горячекатаную и кованую металлопродукцию диаметром или толщиной свыше 270 до 300 мм включительно изготовляют по согласованию изготовителя с заказчиком.
1.2 На сталь марок 51ХФА и 70С2ХА стандарт распространяется только в части норм химического состава.
1.3 В части требований к химическому составу настоящий стандарт распространяется на другие виды металлопродукции: слитки, блюмы, слябы, заготовки, поковки, штамповки и листовой прокат.
ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 7419-90 Прокат стальной горячекатаный для рессор. Сортамент
ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры
ГОСТ 22235-2010 Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ
Легированные стали: классификация и маркировка
Легированная сталь — это сталь, содержащая специальные легирующие добавки, которые позволяют в значительной степени менять ряд ее механических и физических свойств. В данной статье мы разберемся, что из себя представляет классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку.
Круглый прокат из легированной стали
Классификация легированных сталей
По содержанию в составе стали углерода идет разделение на:
- (до 0,25% углерода);
- среднеуглеродистые стали (до 0,25% до 0,65% углерода); (более 0,65% углерода).
В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов, которые содержит легированная сталь, она может принадлежать к одной из трех категорий:
- низколегированная (не более 2,5%);
- среднелегированная (не более 10%);
- высоколегированная (от 10% до 50%).
Свойства, которыми обладают легированные стали, определяет и их внутренняя структура. Поэтому признаку классификация легированных сталей подразумевает разделение на следующие классы:
- доэвтектоидные — в составе присутствует избыточный феррит;
- эвтектоидные — сталь имеет перлитную структуру;
- заэвтектоидные — в их структуре присутствует вторичные карбиды;
- ледебуритные — в структуре присутствует первичные карбиды.
По своему практическому применению легированные конструкционные стали могут быть: конструкционные (подразделяются на машиностроительные или строительные), инструментальные, а также стали с особыми свойствами.
Назначение конструкционных легированных сталей:
- Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку.
- Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.
Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом.
- активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики (например, комплектующие паровых турбин), а также из них делают особо ответственный крепеж. В качестве легирующих добавок в них используют хром, молибден, ванадий. Жаропрочные относятся к среднеуглеродистым, среднелегированным, перлитным сталям.
- Улучшаемые (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, при производстве которых используют закалку, применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали.
- Цементуемые (из категорий низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.
Зависимость толщины цементованного слоя от температуры и времени обработки
Классификация строительных легированных сталей подразумевает их разделение на следующие виды:
- Массовая — низколегированные стали в виде труб, фасонного и листового проката.
- Мостостроительная — для автомобильных и ж/д мостов.
- Судостроительная хладостойкая, нормальная и повышенной прочности — хорошо противостоит хрупкому разрушению.
- Судостроительная хладостойкая высокой прочности — для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур.
- Для горячей воды и пара — допускается рабочая температура до 600 градусов.
- Низкоопущенные высокой прочности — применяются в авиации, чувствительны к концентрации напряжений.
- Повышенной прочности с применением карбонитритного упрочнения, создающим мелкозернистую структуру стали.
- Высокой прочности с применением карбонитритного упрочнения.
- Упрочненные прокаткой при температуре 700-850 градусов.
Применение инструментальных легированных сталей
Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость. Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят. Тем не менее при производстве огромного перечня режущего, ударно-штампового, измерительного и прочего инструмента именно инструментальные легированные стали остаются незаменимыми.
Отдельно можно отметить быстрорежущую сталь, отличительными особенностями которой являются крайне высокая твердость и красностойкость до температуры 600 градусов. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резания, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.
К отдельной категории относятся легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрическими и магнитными характеристиками. От того, какие элементы, а также в каких количествах преимущественно содержатся в них, они могут быть хромистыми, никелевыми, хромоникельмолибденовыми. Также они делятся на трех-, четырех- и более компонентные по числу содержащихся в них легирующих добавок.
Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей
Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности.
Добавка хрома увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали.
Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.
Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.
Присутствие ванадия уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и порог прочности на разрыв.
Добавка молибдена дает возможность улучшить прокаливаемость, повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость.
Вольфрам повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске.
При содержании до 1-15% кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Также данный элемент увеличивает упругость, стойкость к коррозии и сопротивляемость к окислению, но также повышает хрупкость.
Введение кобальта увеличивает ударопрочность и жаропрочность.
Добавление алюминия способствует повышению окалиностойкости.
Таблица назначения некоторых видов стали
Отдельно стоит упомянуть примеси и их влияние на свойства сталей. Любая сталь всегда содержит технологические примеси, так как полностью удалить их из состава стали чрезвычайно трудно. К такого рода примесям относятся углерод, серу, марганец, кремний, фосфор, азот и кислород.
Оказывает на свойства стали очень значительное влияние. Если его содержится до 1,2%, то углерод способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность.
Если количество марганца не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления, а также противостоять негативному влиянию серы на сталь.
При превышении содержания серы выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.
Даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали.
Азот и кислород
При превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости.
Слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.
Маркировка легированных сталей
К категории легированных относится большое разнообразие сталей, что и вызвало необходимость в систематизации их буквенно-цифрового обозначения. Требования к их маркировке оговаривает ГОСТ 4543-71, согласно которому сплавы, наделенные особыми свойствами, обозначаются маркировкой, где на первой позиции стоит буква. По этой букве как раз и можно определить, что сталь по своим свойствам относится к определенной группе.
Пример расшифровки маркировки легированной стали
Так, если маркировка легированных сталей начинается с букв «Ж», «Х» или «Е» — перед нами сплав нержавеющей, хромистой или магнитной группы. Сталь, которая относится к нержавеющей хромоникелевой группе, обозначается буквой «Я» в ее маркировке. Сплавы, относящиеся к категории шарикоподшипниковых и быстрорежущих инструментальных, обозначаются буквами «Ш» и «Р».
Стали, относящиеся к легированным, могут принадлежать к категории высококачественных, а также особо высококачественных. В таких случаях в конце их марки ставится буква «А» или «Ш» соответственно. Стали, которые обладают обычным качеством, таких обозначений в своей маркировке не имеют. Специальное обозначение также имеют сплавы, которые получены прокатным методом. В таком случае в маркировке присутствует буква «Н» (нагартованный прокат) или «ТО» (термически обработанный прокат).
Точный химический состав любой легированной стали можно посмотреть в нормативных документах и справочной литературе, но получить такую информацию позволяет и умение разбираться в ее маркировке. Первая цифра позволяет понять, сколько углерода (в сотых долях процента) содержит легированная сталь. После этой цифры в марке перечисляются буквенные обозначения легирующих элементов, которые содержатся дополнительно.
Обозначение легирующих элементов в маркировке стали
После каждой такой буквы проставляется количественное содержание указанного элемента. Выражается это содержание в целых долях. После буквы, обозначающей элемент, может не стоять никакой цифры. Означает это то, что его содержание в стали не превышает 1,5%. Государственный стандарт 4543-71 регламентирует обозначение легирующих добавок, входящих в состав легированной стали: А — Азот, Б — Ниобий, В —Вольфрам, Г — Марганец, Д — Медь, К — Кобальт, М — Молибден, Н — Никель, П — Фосфор, Р — Бор, С — Кремний, Т — Титан, Ц — Цирконий, Ф — Ванадий, Х — Хром, Ю — Алюминий.
Использование легированных сталей
Сегодня сложно найти сферу жизни и деятельности, в которых бы не использовалась легированная сталь. Из инструментальных и конструкционных сталей производится практически любой инструмент: резцы, фрезы, штампы, измерительные устройства, шестерни, пружины, подвески, растяжки и многое другое. Нержавеющие легированные стали активно используются и в быту, из них изготавливают посуду, корпуса и другие элементы многих видов бытовой техники.
Легированные стали по причине их высокой стоимости используются только для производства самых ответственных конструкций и деталей, где изделия из других металлов просто не смогут выполнить возложенные на них задачи.
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; , 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
Жаропрочные стали, в составе которых дополнительно содержатся вольфрам и молибден (до 7%), а также бор, необходимый для измельчения зерна их внутренней структуры, не изменяют первоначальные механические характеристики даже при длительном нахождении в нагретом состоянии.
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:
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.
Сталь марки 95Х18 отлично противостоит износу, поэтому из нее производят элементы шарикоподшипников для ответственных установок, втулки, ножи и другие инструменты.
30Х13 и 40Х13 — марки высоколегированных сталей, из которых изготавливают компрессорные клапанные пластины, детали автомобильных карбюраторов, пружины различного назначения, измерительный и медицинский инструмент.
Это лишь небольшой перечень сфер применения, в которых без использования высоколегированных сталей благодаря их уникальным характеристикам просто не обойтись.
Читайте также: