Краткая характеристика легированных, инструментальных, жаростойких сталей. Свойства легированных сталей

Свойства легированной стали.

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.

Начало формы

Конец формы

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:

Низколегированная сталь.

Она характеризуется тем, что в ней содержится около двух с половиной процентов легирующих дополнительных элементов.

Среднелегированная сталь.

Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.

Высоколегированная сталь.

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.

poisk-ru.ru

Свойство - легированная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Свойство - легированная сталь

Cтраница 1

Свойства легированных сталей в рабочих условиях определяются содержащимися в них углеродом и другими элементами, специально введенными в состав. В зависимости от микроструктуры различают стали перлитного, мартенситного, мар-тенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-мартенситного, аустенитно-ферритного и аустенитного классов. В котлостроении применяют стали двух классов: перлитного и аустенитного. [1]

Свойства низкоотпущенной легированной стали определяются прежде всего количеством находящегося в стали углерода. Сравнительно незначительное изменение содержания углерода сопровождается резким изменением механических свойств. При содержании углерода оксло 0 45 % достигается почти максимальный предел прочности стали; дальнейшее же увеличение процента углерода отмечается лишь снижением ударной вязкости стали. [3]

На свойства легированных сталей оказывает влияние толщина сечения отливок. [5]

Интенсивность изменения свойств легированной стали зависит не только от природы и количества легирующих элементов, введенных в сталь, но и от их взаимодействия с основными компонентами стали - железом и углеродом, а также от взаимодействия между собой, если введено несколько легирующих элементов. Различные легирующие элементы по-разному влияют на состояние и свойства железа и углерода ( цементита), а также на превращения, протекающие в стали при ее термической и химико-термической обработке. [6]

Интенсивность изменения свойств легированной стали зависит от природы и количества введенных в нее легирующих элементов, от их взаимодействия с основными компонентами стали - железом и углеродом, а также от взаимодействия между собой, если введено несколько легирующих элементов. Различные легирующие элементы по-разному влияют на структуру и свойства железа и углерода ( цементита), а также на превращения, протекающие в стали при ее термической и химико-термической обработке. [7]

Типичный пример изменения свойств легированной стали 37ХНЗА после ВТМО и НТМО приведен на рисунке. [8]

После закалки на мартенсит и низкого отпуска свойства легированной стали определяются концентрацией углерода в мартенсите. [9]

Все вместе взятое приводит к тому, что свойства легированных сталей при одинаковом отпуске отличаются от углеродистых. При этом чем более сталь легирована, тем выше прочность и ниже пластичность и вязкость. [11]

Карбиды железа и легирующих металлов, особенно тугоплавких - вольфрама, титана существенно определяют свойства легированных сталей, придавая им твердость, износостойкость. [12]

Из таблицы видно, что магнитные свойства сплавов алии и алнико ( алюминий, никель, кобальт) значительно превосходят свойства магнитнотвердой легированной стали. Неслучайно поэтому эти сплавы и особенно алии, как не требующий для своего изготовления дорогостоящего кобальта, получают все расширяющееся применение в технике. [13]

Карбиды, образованные легирующими элементами ( так же как и Fe3C), имеют высокие температуры плавления и твердость; наибольшая твердость у фаз внедрения. Многие свойства легированных сталей определяются процессами растворения карбидов при нагреве и выделения их при охлаждении; их величиной, формой и расположением. [14]

Фазовый состав ситалла, тип основной кристаллической фазы определяют термические, электрические, химические и другие свойства ситаллов. Твердость и износостойкость ряда ситаллов значительно превышают свойства легированных сталей. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Л. р. - Структура и свойства легированных сталей-151001

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

имени П. А. Соловьева

Кафедра «Материаловедение, литье и сварка»

Методические указания к лабораторной работе работе

«СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ»

Для дисциплины

«Материаловедение»

специальности 151001 «Технология машиностроения»

направления 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры МЛС

Протокол № 8 от 25.05.2010 г.

Разработал:

к. т. н., ассистент Воздвиженский И. Н.

Рыбинск, 2010

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы. Цель работы заключается в получении и отработке навыков работы со справочной литературой по легированным сталям и по обоснованному выбору термовременных параметров процесса термической обработки легированных сталей.

Общие сведения по структуре, свойствам, технологии термической обработки легированных сталей

1.1 Конструкционные стали

Образец №1.

Конструкционная цементуемая сталь 12Х2Н4А, малоуглеродистая, среднелегированная, хромоникелевая, высококачественная (S < 0,025 % и P < 0,025 %).

Химический состав и влияние элементов на свойства. (0,12 % C; 1,5 % Cr; 3,5 % Ni). Никель и хром обеспечивают высокую прокаливаемость, высокую прочность в сочетании с хорошей ударной вязкостью.

Термическая обработка. Для получения высокой твердости и износостойкости на поверхности детали, сталь подвергают цементации (950 С, 6 ч, охлаждение на воздухе), закалке (860 С, 20 мин., охлаждение в воду) и низкому отпуску (180 С, 3 ч., охлаждение на воздухе).

Структура стали после термической обработки состоит из мартенсита и остаточного аустенита. Мартенсит имеет игольчатое строение и на микрошлифе имеет вид штрихов, расположенных под углом 60  и 120  (рисунок 1). Между мартенситными иглами сохраняется небольшое количество остаточного аустенита (светлый оттенок на рисунке 1).

Рисунок 1 – Мартенсит с игольчатым строением и остаточный аустенит (×500)

Образец №2.

Конструкционная улучшаемая сталь 40ХН2МА, относится к перлитному классу, среднеуглеродистая, среднелегированная хромоникелевая, высококачественная.

Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства. (0,4 % С; 0,8 % Cr; 1,5 % Ni; 0,2 % Mo). Хром и углерод обеспечивают высокую твердость за счет образования карбидов. Никель, находясь в твердом растворе в феррите, обеспечивает высокую вязкость и глубокую прокаливаемость. Этому способствует также молибден.

Термическая обработка. Для данной стали она состоит из закалки с 860 С, 15 мин., охлаждение в масло с последующим высоким отпуском при температуре 500‑600 С, 6 ч, охлаждение на воздухе.

Структура стали после термообработки – сорбит. Мелкие цементитные зернышки (темные точки) вкраплены в ферритную основу (рисунок 2).

Рисунок 2 – Сорбит, темные точки – цементит, светлое поле – феррит (×500)

1.2 Инструментальные стали

Образец №3.

Инструментальная быстрорежущая сталь Р18, высокоуглеродистая, высоколегированная, качественная (S < 0,035 % и P < 0,035 %).

Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства. (0,75 % C; 18 % W; 4 % Cr; 1,2 % V). Сталь обладает высокой твердостью HRC 62‑67, износостойкостью и теплостойкостью (способностью сохранять высокую твердость HRC > 60 до 600‑650 С). Теплостойкость быстрорежущей стали обусловлена наличием легирующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и хрома, присутствующих в твердом растворе и в составе сложных карбидов.

Термическая обработка. Закалка с температуры 1200‑1300 С, 15 мин., охлаждение в масло. Затем сталь подвергают двух‑ или трехкратному отпуску при температуре 560 С.

Структура закаленной быстрорежущей стали состоит из мартенсита, остаточного аустенита и нерастворенных карбидов вольфрама, ванадия и хрома. При обычных способах травления мартенсит не выявляется и его невозможно отличить от остаточного аустенита. Обе структуры образуют общий светлый фон. Карбиды – светлые округлые выделения, почти такого же цвета, как и окружающий фон.

Структура стали после отпуска состоит из мартенсита отпуска, 2‑3 % остаточного аустенита и дисперсных карбидов вольфрама, ванадия и хрома (рисунок 3).

Рисунок 3 – Игольчатый мартенсит (×500)

1.3 Коррозионно-стойкие стали

Коррозионно‑стойкие стали – это стали, обладающие устойчивостью против коррозии в атмосферных условиях, речной и морской воде, растворах кислот, щелочей, солей при комнатной и повышенной температурах. Коррозионно‑стойкие стали содержат не менее 12 % Cr. Только при содержании хрома больше 12 % сталь из активного состояния переходит в пассивное (ее электрохимический потенциал резко изменяется от ‑0,6 до +0,2). При этом наилучшей стойкостью против коррозии сталь обладает при условии, что весь хром находится в твердом растворе. Коррозионная стойкость с увеличением содержания углерода ухудшается, т. к. образуются карбиды, уменьшающие содержание хрома в твердом растворе и создающие двухфазную структуру.

Образец №4.

Коррозионно‑стойкая сталь 08Х18Н9Т аустенитного класса, малоуглеродистая, высоколегированная хромоникелевая.

Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства. (% C < 0,08; 18 % Cr; 10 % Ni; 0,7% Ti). Никель в сочетании с хромом обеспечивает получение устойчивой аустенитной структуры, что создает высокую пластичность, хорошую штампуемость и свариваемость. Для того, чтобы связать углерод в стойкие карбиды, вводят титан в количестве не менее 0,6 %  % C.

Термическая обработка этой стали состоит из высокотемпературной закалки при 1080 С, охлаждение в воду.

Микроструктура закаленной стали состоит из однородных зерен легированного аустенита (рисунок 4) (твердого раствора хрома и никеля в ‑железе) с характерными прямолинейными границами и «двойниками» – парами параллельных линий, рассекающих зерна (двойники представляют собой следы сдвигов в зерне по определенным плоскостям скольжения).

Рисунок 4 – Микроструктура аустенита (×500)

Образец №5.

Коррозионно‑стойкая сталь 8Х18Т1, ферритного класса, малоуглеродистая, высоколегированная хромистая.

Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства. (% C < 0,08; 18 % Cr; 0,8% Ti). Хром является ферритостабилизирующим элементом. Поэтому введение его в количестве 18 % делает сталь чисто ферритной при всех температурах. Ферритные стали, как и аустенитные, обладают высокой коррозионной стойкостью (это обеспечивает хром), но уступают аустенитным в пластичности и технологичности. В тоже время ферритные стали типа 08Х18Т1 могут успешно заменять более дорогие стали типа 08Х18Н10Т при изготовлении многих видов оборудования и конструкций.

Термическая обработка не применяется.

Структура стали представлена равноосными зернами феррита (рисунок 5).

Рисунок 5 – Структура ферритной стали (×500)

1.4 Жаропрочные стали

Жаропрочные стали предназначены для изготовления деталей машин, работающих под напряжением при температурах выше 500 С в течение определенного времени. Основные требования, предъявляемые к жаропрочным сталям:

Сопротивление ползучести.
Длительная прочность.
Жаростойкость (окалиностойкость)

Образец №6.

Жаропрочная сталь 13Х14Н3В2ФР, малоуглеродистая, высоколегированная.

Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства. (0,13 % C; 14 % Cr; 3,1 % Ni; 1,9 % W; 0,25 % V; 0,004% B). Сложное легирование обеспечивает стали высокие прочностные свойства при повышенных температурах в сочетании с хорошей жаростойкостью. Сталь рекомендуется для изготовления высоконагруженных деталей, в том числе, дисков, лопаток, работающих при температурах до 550 С (длительная прочность 100 ч500 С = 300 МПа).

Термическая обработка: закалка с 1050 С в масле с последующим высоким отпуском при 600 С, охлаждение на воздухе.

Микроструктура после термической обработки – «мартенситные иглы», представляющие феррито‑цементитную смесь, ориентированную по бывшему мартенситу (рисунок 6). Светлые поля – остаточный аустенит.

Рисунок 6 – Структура мартенсита отпуска (×500)

2. Задание

В соответствии с вариантом задания разработать технологию термической обработки трех легированных сталей.

3. Порядок выполнения работы и содержание отчета

Для каждой стали необходимо выполнить следующие этапы работы:

1) выбрать марку стали в соответствии с вариантом задания;

2) описать химический состав стали, ее свойства, назначение;

3) определить по справочной литературе рабочую температуру, температуру растворения структурных составляющих или температуру полиморфного превращения;

4) выбрать оптимальные термовременные параметры термической обработки выбранной стали и обосновать их;

5) составить схему процесса термической обработки;

6) описать свойства и структуру после термической обработки.

4. Контрольные вопросы

1) Опишите изменение свойств при закалке и высоком отпуске сталей.

2) Назовите преимущества и недостатки процессов цементации, нитроцементации и цианирования сталей.

3) Какие свойства поверхности обеспечивает азотирование?

4) Чем отличаются режимы термообработки доэвтектоидных и заэвтектоидных конструкционных легированных сталей?

5) Назовите содержание углерода в цементуемых и улучшаемых сталях.

6) Какие легирующие элементы обеспечивают химическую инертность коррозионно‑стойких сталей?

7) Назовите основные легирующие элементы в быстрорежущих, коррозионно-стойких и жаропрочных сталях.

4. Содержание отчета

Отчет должен содержать сведения о свойствах выбранной марки стали, о химическом составе стали, с указанием вредных примесей, рекомендации по оптимальным термовременным параметрам процесса термической обработки и обоснование выбранного режима, схему процесса термической обработки, характеристику свойств стали после обработки и зарисовки микроструктуры.

5. Рекомендуемая литература

Материалловедение и технология металлов / Г. П. Фетисов, М. Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 2001. – 640 с.
Материаловедение: Учебник для вузов/ Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 648 с.

studfiles.net

Какими свойствами обладают легируемые стали?

Известно, что металлы с высокой степенью чистоты (99,99 и более процентов чистого вещества) обладают низкой прочностью, что затрудняет их использование. Исключение составляют алюминий и медь, применяемые в электротехнике. Стали же, в связи с их функционалом, должны обладать жесткостью, износостойкостью, твердостью, а также в ряде случаев пластичностью и упругостью, поэтому железо в чистом виде для их создания непригодно. легируемые стали

Легируемые стали от обыкновенных отличаются присутствием искусственно введенных добавок, которые предопределяют те или иные свойства будущего сплава. Так, в рядовой углеродной стали содержатся в тех или иных пропорциях «зерна» феррита, цементита и перлита. При введении легирующих элементов чаще всего сокращается количество углерода в перлите (увеличивается прочность стали).

Легируемые стали за счет введения дополнительных веществ часто имеют искаженную кристаллическую решетку, что может обеспечивать дополнительную вязкость (при измельчении зерен перлита и феррита), уменьшение внутреннего напряжения, снижение вероятности появления трещин при закалке или увеличение глубины прокаливания материала и др.

Свойства легированной стали напрямую зависят от дополнительных компонентов. К примеру, элементы хром и никель спасают металлические детали от коррозии, марганец повышает сопротивляемость ударам, увеличивает износостойкость и твердость. Такой элемент, как кремний, позволяет изделиям лучше противостоять воздействиям кислот, а кобальт увеличивает жаропрочность.

свойства легированной стали

Легируемые стали по химическому составу делятся на высоко- , средне- и низколегированные (содержание добавок составляет более 10%, 2,5 – 10% и менее 2,5% соответственно). В массовом порядке выпускаются среднелегированные стали (дополнения составляют около 5-6%) перлитной структуры. Остальные структурные композиции сплавов (мартенситная, карбидная, аустенитная, ферритная) встречаются реже. гост легированные стали

Для материалов такого типа, как и для других промышленных изделий, существует свой ГОСТ. Легированные стали классифицируются по государственным стандартам № 4543 – 71, из которых можно узнать количество дополнительных компонентов в стали той или иной марки. Например, хромомарганцовоникелевый сплав с титаном и молибденом образца 25ХГНМТ имеет в своем составе до 0,29% углерода, до 0,37% кремния, до 0,8 процента марганца, до 0,6% и 1,10% хрома и никеля (соответственно), до полупроцента молибдена и до 0,09 процента титана. Помимо сортамента и технических требований, ГОСТ содержит полные данные по методам испытания продукции, правилам приемки, транспортировки, упаковки и др.

Легируемые стали также подразделяются на несколько групп по своему назначению: конструкционные (применяются в машиностроении, сооружении мостов, вагонов, нефтегазопроводов, рессор, пружин и др.), инструментальные (из них выполняют режущие инструменты, вроде сверл, напильников, пил, фрез и др.) и стали специального назначения, имеющие высокую стойкость против коррозии электрохимического типа.

fb.ru

Краткая характеристика легированных, инструментальных, жаростойких сталей

Справочная информация

Легированные стали в отличие от углеродистых кроме углерода, железа и обычных примесей содержат определенное количество добавок (лигирующие элементы):хром - X, вольфрам - В, молибден - М, медь - Д, кремний - С, алюминий - Ю, бор - Р, цирконий - Ц, никель - Н, ванадий - Ф, марганец - Г, кобальт - К, титан - Т, фосфор - П, ниобий - Б.Каждый легирующий элемент имеет свое назначение.Свойства легированных сталей зависят от содержания в них легирующих элементов.Никель и хром улучшают механические свойства, повышают жаростойкость и коррозионную стойкость сталей.Вольфрам повышает твердость, прочность, улучшает режущие свойства стали при высоких температурах (красностойкость).Марганец повышает твердость, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам сталей.Кремний повышает упругие свойства стали, увеличивает кислотостойкость сталей.Титан увеличивает жаропрочность и кислотостойкость стали.Молибден улучшает механические свойства при нормальной и повышенной температурах, несколько повышает свариваемость сталей. .Ванадий улучшает пластические свойства стали, измельчает ее микроструктуру.Кобальт увеличивает ударную вязкость и жаропрочность сталей.

Легированные стали по назначению подразделяются:*конструкционные, *инструментальные,*стали со специальными свойствами.Конструкционные стали (низколегированные). Большинство низколегированных сталей содержат углерод нe более 0,6%. Основные легирующие элементы низколегированных сталей - хром, никель, кремний, марганец. Другие легирующие элементы вводят в сталь в небольших количествах, чтобы дополнительно улучшить ее свойства. Общее количество легирующих элементов у большинства сталей не превышает 5%.

Конструкционные низколегированные стали (ГОСТ 19281-73, 19282-73) обладают наилучшими механическими свойствами после термической обработки. При маркировке легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, следующая за ними буква - условно обозначение легирующего элемента, входящего в сталь.Если количество легирующего элемента составляет 2% и более, то после буквы ставится еще цифра, указывающая это количество. (пример: ст.15Х - сталь содержит 0,15% углерода и до 1% хрома, ст.20Х2Н4А - сталь содержит 0,20% углерода, около 2% хрома, 4% никеля, высококачественная (А), т. е. содержит меньше вредных примесей серы и фосфора).Конструкционные легированные стали ст.19Г, ст.14Г, ст.17ГС, ст.14ХГС наиболее широко применяют при строительстве нефтегазопроводов высокого давления диаметром до 820 мм. Сталь 14Г2 используют для крупных листо-сварных конструкций доменных печей, пылеуловителей, воздухонагревателей. Сталь 17ГС предназначается для корпусов аппаратов, днищ, фланцев и других деталей паровых котлов, работающих при температурах до 475° С.

Хромокремненикелевые стали ст.10ХСНД, ст.15ХСНД используют для сварных ферм, конструкций мостов, вагонов, рам, аппаратов и сосудов химической промышленности. Стали ст.35ГС и ст.25Г2С применяются для изготовления арматуры гладкого и периодического профилей, для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Конструкционные легированные стали хорошо свариваются, не образуют при сварке горячих и холодных трещин. Механические свойства сварных соединений аналогичны свойствам основного металла.

В машиностроении применяют большое количество марок конструкционных легированных сталей, главным образом для изготовления ответственных деталей машин и металлических конструкций: *валов двигателей, *тяжелонагруженных зубчатых колес экскаваторов, автокранов и других строительных машин, *деталей и арматуры, работающих при повышенных температурах. Из кремнистых сталей изготовляют рессоры и пружины.

Инструментальные стали. Инструментальные легированные стали подразделяются:*низколегированные с содержанием легирующих элементов до 5%, *высоколегированные с содержанием легирующих элементов более 10%.

Низколегированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-2000):ст.ХВГ, ст.9ХС, после термической обработки обладают более высокими показателями механических свойств по сравнению с углеродистыми инструментальными сталями: имеют более высокую твердость после термообработки (62-65 HRC), повышенные износостойкость и теплостойкость (до 200-250°С), меньшую чувствительность и склонность к перегреву и короблению при термообработке.Низколегированные инструментальные стали применяют для изготовления режущих инструментов большого сечения, работающих при небольших скоростях резания: ручных сверл, протяжек, разверток, гребенок.

Высоколегированные инструментальные стали (ГОСТ 19265-76) содержат большое количество легирующих элементов, образующих в структуре стали химические соединения с углеродом (преимущественно карбиды).Основной легирующий элемент таких сталей - вольфрам. Изделия, изготовленные из высоколегированных инструментальных сталей с большим количеством карбида, сохраняют высокие твердость, прочность и износостойкость при температурах 600-620° С, которые появляются в режущей кромке при резании металлов с большой скоростью. Такие стали называют быстрорежущими.В состав быстрорежущих сталей входят 0,7-0,95% углерода, 3,1-4,4% хрома, 8,5-19% вольфрама, 1-2,5% ванадия. Маркируются быстрорежущие стали следующим образом:ст.Р9, ст.Р18, ст.Р12, где буква Р обозначает, что сталь быстрорежущая, цифры 9, 18, 12 показывают среднее содержание вольфрама, предусмотренное стандартом.

У быстрорежущих сталей появляются высокие показатели механических свойств после сложной термической обработки. Из таких сталей изготовляют сверла, фрезы, долбяки, протяжки, развертки, пилы, напильники для твердых металлов и другой инструмент.К быстрорежующим относяться ст.Р14Ф4, кобальтовые ст.Р9К5, ст.Р9КЮ, кобальто-ванадиевые ст.Р10К5Ф5, ст.Р18К5Ф2 и вольфрамо-молибденовая ст.Р6МЗ. Эти стали обладают повышенной теплостойкостью, меньшей хрупкостью. Применяют их для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей с высокой вязкостью, титановых сплавов и пластмасс.

Стали со специальными свойствами (ГОСТ 5632-72). В зависимости от основных свойств стали подразделяются на коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и износостойкие. Такие стали содержат большое количество легирующих элементов (10-35%).

Коррозионностойкие нержавеющие стали обладают высокой стойкостью против электрохимической коррозии. По основным легирующим элементам - хрому и никелю, коррозионностойкие стали бывают хромистые и хромоникелевые. (к этим сталям относят: ст.12Х18Н9Т, ст.5Х18Н9, ст.15Х25Н19С, ст.45Х17Г13НЗЮ, ст.55Х18П4СТ и другие)Коррозионностойкие стали применяют для изготовления арматуры, коллекторов выхлопных систем, деталей паровых и газовых турбин, деталей химического машиностроения и т.д. Жаростойкие стали, обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе при небольших нагрузках, можно использовать при температурах выше 550° С. Такие стали устойчивы против химического разрушения поверхности в газовых средах.К жаростойким сталям относятся стали марок ст.25Х23Н7С, ст.30X21HI2C, ст.15Х6С10, ст.12X13, ст.09Х14Н16Б, ст.15X28. Применяют эти стали для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания, лопаток компрессоров, деталей котельных установок, газовых турбин, труб пароперегревателей и других деталей, работающих при высоких температурах и небольшом давлении.Жаропрочные стали, обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе, можно применять при высоких температурах и больших нагрузках; при этом они сохраняют жаростойкость и высокие показатели механических свойств (прочности, пластичности). К жаропрочным сталям относятся стали марок ст.12Х8ВФ, ст.10X11Н20ТЗР, ст.09Х16Н4Б; их применяют для изготовления деталей турбин, трубопроводов установок сверхвысокого давления и других деталей.

Износостойкая сталь (ГОСТ 2176-77) марки ст.110Т13Л, получившая наибольшее распространение, содержит в среднем 1,1% углерода и 13% марганца. Такая сталь очень трудно обрабатывается режущим инструментом, поэтому ее используют для получения деталей, требующих незначительной механической обработки. Детали изготовляют методом литья, поэтому в маркировке стали на конце стоит буква Л. Из этой стали отливают стрелки железнодорожных путей, гусеницы бульдозеров, щеки каменных дробилок, зубья ковшей экскаваторов, черпаки и козырьки землечерпательных машин, драг и другие детали.

yaruse.ru

Легированные стали | Сталь и всё о стали

Легированные стали в отличие от углеродистых кроме углерода, железа и обычных примесей содержат определенное количество добавок, придающих сталям особые свойства и называемых легирующими элементами, К легирующим элементам относятся: хром — X, вольфрам — В, молибден — М, медь — Д, кремний — С, алю-миний — Ю, бор — Р, цирконий — Ц, никель — Н, ванадий -Ф, марганец-Г, кобальт—К, титан — Т, фосфор — П, ниобий — Б.

Каждый легирующий элемент имеет свое назначение.Влияние легирующих добавок на свойства сталей. Свойства легированных сталей зависят от содержания в них легирующих элементов.

Никель и хром улучшают механические свойства, повышают жаростойкость и коррозионную стойкость сталей.

Вольфрам повышает твердость, прочность, улучшает режущие свойства стали при высоких температурах (красностойкость).

Марганец повышает твердость, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам сталей.

Кремний повышает упругие свойства стали, увеличивает кислотостойкость сталей.

Титан увеличивает жаропрочность и кислотостойкость стали.

Молибден улучшает механические свойства при нормальной и повышенной температурах, несколько повышает свариваемость сталей. .

Ванадий улучшает пластические свойства стали, измельчает ее микроструктуру.

Кобальт увеличивает ударную вязкость и жаропрочность сталей.

Легированные стали по назначению подразделяются на конструкционные, инструментальные и стали со специальными свойствами.

Конструкционные стали (низколегированные), Большинство низколегированных сталей содержат углерод нe более 0,6%. Основные легирующие элементы низколегированных сталей — хром, никель, кремний, марганец. Другие легирующие элементы вводят в сталь в небольших количествах, чтобы дополнительно улучшить ее свойства. Общее количество легирующих элементов у большинства сталей не превышает 5%.

Конструкционные низколегированные стали (ГОСТ 19281—73, 19282-73) обладают наилучшими механическими свойствами после термической обработки. При маркировке легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, следующая за ними буква — условно обозначение легирующего элемента, входящего в сталь.

Если количество легирующего элемента составляет 2% и более, то после буквы ставится еще цифра, указывающая это количество. Например, 15Х — сталь содержит 0,15% углерода и до 1% хрома, 20Х2Н4А — сталь содержит 0,20% углерода, около 2% хрома, 4% никеля, высококачественная (А), т. е. содержит меньше вредных примесей серы и фосфора.

Конструкционные легированные стали 19Г, 14Г, 17ГС, 14ХГС наиболее широко применяют при строительстве нефтегазопроводов высокого давления диаметром до 820 мм. Сталь 14Г2 используют для крупных листо-сварных конструкций доменных печей, пылеуловителей, воздухонагревателей. Сталь 17ГС предназначается для корпусов аппаратов, днищ, фланцев и других деталей паровых котлов, работающих при температурах до 475° С.

Хромокремненикелевые стали 10ХСНД, 15ХСНД используют для сварных ферм, конструкций мостов, вагонов, рам, аппаратов и сосудов химической промышленности. Стали 35ХС и 25Г2С применяются для изготовления арматуры гладкого и периодического профилей, для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

В машиностроении применяют большое количество марок конструкционных легированных сталей, главным образом для изготовления ответственных деталей машин и металлических конструкций: валов двигателей, тяжелонагруженных зубчатых колес экскаваторов, автокранов и других строительных машин, деталей и арматуры, работающих при повышенных температурах. Из кремнистых сталей изготовляют рессоры и пружины.

Инструментальные стали. Инструментальные легированные стали подразделяются на низколегированные с содержанием легирующих элементов до 5%, и высоколегированные с содержанием легирующих элементов более 10%.

Низколегированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-73) 1IX, 13Х, ХСВГ, 9ХС, ХВГ после термической обработки обладают более высокими показателями механических свойств по сравнению с углеродистыми инструментальными сталями: имеют более высокую твердость после термообработки (62-65 HRC), повышенные износостойкость и теплостойкость (до 200-250°С), меньшую чувствительность и склонность к перегреву и короблению при термообработке.

Низколегированные инструментальные стали применяют для изготовления режущих инструментов большого сечения, работающих при небольших скоростях резания: ручных сверл, протяжек, разверток, гребенок. Высоколегированные инструментальные стали (ГОСТ 19265-76) содержат большое количество легирующих элементов, образующих в структуре стали химические соединения с углеродом (преимущественно карбиды).

Основной легирующий элемент таких сталей — вольфрам. Изделия, изготовленные из высоколегированных инструментальных сталей с большим количеством карбида, сохраняют высокие твердость, прочность и износостойкость при температурах 600-620° С, которые появляются в режущей кромке при резании металлов с большой скоростью. Такие стали называют быстрорежущими.

В состав быстрорежущих сталей входят 0,7-0,95% углерода, 3,1-4,4% хрома, 8,5-19% вольфрама, 1-2,5% ванадия. Маркируются быстрорежущие стали следующим образом: Р9, Р18, Р12, где буква Р обозначает, что сталь быстрорежущая; цифры 9, 18, 12 показывают среднее содержание вольфрама, предусмотренное стандартом.

К быстрорежующим относяться Р14Ф4, кобальтовые Р9К5, Р9КЮ, ке-бальто-ванадиевые Р10К5Ф5, Р18К5Ф2 и вольфрамо-мо-либденовая Р6МЗ. Эти стали обладают повышенной теплостойкостью, меньшей хрупкостью. Применяют их для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей с высокой вязкостью, титановых сплавов и пластмасс.

Стали со специальными свойствами (ГОСТ5632-72). В зависимости от основных свойств стали подразделяются на коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и износостойкие. Такие стали содержат большое количество легирующих элементов (10-35%).

Коррозионностойкие нержавеющие стали обладают высокой стойкостью против электрохимической коррозии. По основным легирующим элементам — хрому и никелю- коррозионностойкие стали бывают хромистые и хромоникелевые. В качестве примера можно привести марки сталей: 12Х18Н9Т, 5Х18Н9, 15Х25Н19С, 45Х17Г13НЗЮ, 55Х18П4СТ и др.

Коррозионностойкие стали применяют для изготовления арматуры, коллекторов выхлопных систем, деталей паровых и газовых турбин, деталей химического машиностроения и т.д. Жаростойкие стали, обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе при небольших нагрузках, можно использовать при температурах выше 550° С. Такие стали устойчивы против химического разрушения поверхности в газовых средах.

К жаростойким сталям относятся стали марок 25Х23Н7С, 30X21HI2C, 15Х6С10, 12X13, 09Х14Н16Б, 15X28. Применяют эти стали для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания, лопаток компрессоров, деталей котельных установок, газовых турбин, труб пароперегревателей и других деталей, работающих при высоких температурах и небольшом давлении.

Жаропрочные стали, обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе, можно применять при высоких температурах и больших нагрузках; при этом они сохраняют жаростойкость и высокие показатели механических свойств (прочности, пластичности). К жаропрочным сталям относятся стали марок 12Х8ВФ, 10X11Н20ТЗР-, 09Х16Н4Б; их применяют для изготовления деталей турбин, трубопроводов установок сверхвысокого давления и других деталей.

Износостойкая сталь (ГОСТ 2176-77) марки;110Т13Л, получившая наибольшее распространение, содержит в среднем 1,1% углерода и 13% марганца. Такая сталь очень трудно обрабатывается режущим- инструментом, поэтому ее используют для получения деталей, требующих незначительной механической обработки. Детали изготовляют методом литья, поэтому в маркировке стали на конце стоит буква Л. Из этой стали отливают стрелки железнодорожных путей, гусеницы бульдозеров, щеки каменных дробилок, зубья ковшей экскаваторов, черпаки и козырьки землечерпательных машин, драг и другие детали.

www.inmetal.ru

Механическое свойство - легированная сталь

Cтраница 1

Механические свойства легированных сталей выше свойств углеродистых - сталей, однако они требуют более точного соблюдения технологии и режима термической обработки и дороже обычных углеродистых сталей. [1]

Механические свойства легированных сталей приведены после термообработки. [2]

Механические свойства легированной стали для отливок после окончательной термической обработки должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 9; приведенные в этой таблице характеристики соответствуют отливкам с преобладающей толщиной стенки не больше 100 мм. [3]

В малых сечениях механические свойства легированных сталей не отличаются от механических свойств углеродистых сталей, но зато в крупных сечениях механические свойства легированных сталей выше, чем углеродистых сталей. [4]

Учитывая, что механические свойства легированной стали 12ХНЗА как после обработки по режиму 2 ( повторный нагрев), так и по режиму 3 ( предварительная нормализация) одинаковы по своему значению, то нет необходимости подвергать дополнительной операции ( нормализации) эту сталь, хотя большинства заводов это делает и по настоящее время. [5]

В табл. Ю-i lO приведены механические свойства трубопроводных легированных сталей при 20 С. [6]

Для сравнения привести марку, химический состав и механические свойства легированной стали, обладающей хорошей свариваемостью и применяемой для изготовления сварных труб и конструкций, от кото - рых требуются более высокие механические свойства. [7]

Для сравнения привести марку, химический состав и механические свойства легированной стали, обладающей хорошей свариваемостью и применяемой для изготовления сварных труб и конструкций, от которых требуются более высокие механические свойства. [8]

Но такие высокие механические свойства, не уступающие механическим свойствам легированных сталей, характерны только для небольшого сечения. Основным недостатком углеродистых сталей является их плохая прокаливаемость, и поэтому высокие механические свойства могут быть получены лишь в малых сечениях. Диаграмма показывает, что с увеличением диаметра прокаливаемость стали резко понижается, например, сталь диаметром 25 мм при закалке в воде в сердцевине уже не прокалилась, а при диаметре 125 мм не прокалилась совсем. Из этого следует, что если необходимы повышенные механические свойства, то углеродистую сталь можно применять только диаметром или толщиной до 10 мм. Стали 40 и 45 имеют широкое распространение для изготовления деталей, которые в дальнейшем подвергаются закалке токами высокой частоты. Для получения качественного результата целесообразно применять сталь с суженным содержанием углерода ( 0 43 - 0 48 % С) и поковки до механической обработки подвергать улучшению. [9]

В табл. 9 и 10 приведены химический состав и механические свойства легированной стали некоторых марок, применяющихся на заводах и хорошо себя зарекомендовавших. [11]

Повышение механических свойств достигается также в результате того, что многие легирующие элементы способствуют измельчению зерна и упрочняют феррит. Механические свойства легированных сталей мало отличаются от механических свойств углеродистой стали в малых сечениях. [13]

В табл. 6.15 приведены механические свойства металлов, из которых изготавливаются болты и шпильки при температурах до 500 С. В приведенной таблице механические свойства легированных сталей даны для термически обработанного состояния. [15]

Страницы: 1 2