Легирующие элементы в сталях

Все химические элементы в сталях, за исключением железа и углерода, можно разделить на 4 группы:

1) Постоянные примеси (кремний, марганец, алюминий, сера, фосфор)

2) Скрытые примеси (растворённые газы) – водород, кислород, азот

3) Случайные примеси

4) Легирующие элементы – это элементы, специально вводимые в сталь в определённых концентрациях с целью изменения её строения и свойств

Стали, в которые вводят легирующие элементы, называются легированными сталями.

:

1) Конструкционные

a. Цементуемые

b. Улучшаемые

c. Близкие по составу

2) Строительные

3) Инструментальные

Маркировка легированных сталей буквенно-цифровая (Например: 09Г2С, 25ХГМ)

Где цифры в начале марки указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы, после первой цифры, означают легирующий элемент:

А – азот, Б – необий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ю – алюминий.

Цифры после каждой буквы указывают на содержание данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание элемента не превышает 1-1,5%. Большинство легированных конструкционных сталей – качественные. Марки всех высококачественных сталей в конце обозначают буквой «А» (Например 40ХФА).

Особовысококачественные стали, полученные электрошлаковым (вакумнодуговыми переплавами) и другими способами обработки, обозначают через тире буквами. Например 40ХФ-Ш,ВД.

Низколегированные конструкционные (строительные) стали. Эти стали содержат до 0,22% С и не более 2,5% легирующих элементов. Поэтому они хорошо свариваются. Поставляются в виде труб, листа, фасонного проката. Применяются для ответственных сварных конструкций и армирования железобетона. Для строительства мостов используется сталь 15ХСНД, 16Г2АФ. В газопроводах высокого давления - 17ГС. В корпусах судов - 10ХСНД. В тяжелонагруженной конструкции экскаваторов 12Г2СМФ.

Цементация – насыщение поверхностного слоя углеродом.

Легированные конструкционные машиностроительные стали:

1) Цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали – эти стали содержат 0,1-0,25% углерода и 1,8-7% легирующих элементов. Предназначены для изготовления деталей повышенной износостойкости (валы, шпиндели, зубчатые колёса, втулки). После цементации, закалки и низкого отпуска твердость поверхностного слоя 58-62 HRC, а твёрдость сердцевины 30-42 HRC. Стали: 20Х, 18ХГТ, 20ХН3А,

2) Улучшаемые легированные стали – содержат 0,3-0,5% С и 1,9-6% легирующих элементов. Детали из этих сталей подвергаются улучшению (закалка+высокотемпературный отпуск). Эти стали имеют высокие показатели предела текучести и ударной вязкости (КС), а также малую чувствительность к концентраторам напряжений. Марки сталей: 30Х, 30ХГС, 40Х, 30ХН3А

Рессорно-пружинные стали. Содержат более 0,5% С. Отличаются упругостью и высоким пределом выносливости. Наиболее часто применяют кремнистые стали (55С2, 60С2А). Рессоры изготавливают преимущественно из 55ХГА. Обычные пружины изготавливают из углеродистых качественных сталей марок 65, 65Г.

Шарикоподшипниковые стали. Эти стали содержат около 1% углерода и 0,35-1,65% хрома. Основные марки: ШХ4, ШХ6, ШХ9, ШХ15. Буква Ш обозначает, что сталь шарико-подшипниковая, Буква Х указывает на легирование стали хромом и среднее содержание хрома в 10ых долях процента.

После термообработки эти стали имеют твердость 61-66 HRC.

Стали конструкционные, повышенной и высокой обрабатываемости резанием. Сталь выпускается в виде проката круглого, шестигранного, квадратного сечения. Примеры марок: А12, АЦ40, А40Е. Цифры, после буквы А (автоматная сернистая) – средняя массовая доля углерода в сотых долях процента. Цифры после букв обозначают легирующие элементы с массовой долей элемента в целых единицах.

Корозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали. В зависимости от основных свойств подразделяются:

1) Корозионностойкие (нержавеющие) стали – 30Х13, 20Х17Н2

2) Окалиностойкие стали, которые стойки против химического разрушения поверхности в газовых средов (15Х15, 40Х9С2)

3) Жаропрочные стали – изделия из них могут эксплуатироваться под нагрузкой при температурах 550-1100⁰С (16Н, 15ХН)

Инструментальные стали