Легированная сталь - составы, типы, свойства, использование

В этой статье мы обсудим легированную сталь. , которые очень часто используются в промышленности, а также в повседневной жизни. Начиная с определения мы рассмотрим его состав , типы , и использует и свойства .

Что такое легированная сталь?

Легированная сталь могут быть определены как стали, в которые добавлены другие элементы, кроме углерода, в количествах, достаточных для улучшения свойств.

Наиболее распространенными легирующими элементами, добавляемыми в сталь, являются хром, никель, марганец, кремний, ванадий, молибден, вольфрам, фосфор, медь, титан, цирконий, кобальт, колумбий и алюминий. Каждый из этих элементов придает сталям, в которые он добавлен, определенные качества. Их можно использовать по отдельности или в комбинации для получения требуемых характеристик стали.

Свойства легированной стали: Как и углерод, ряд легирующих элементов можно растворить, чтобы получить сплавы с повышенной прочностью. , пластичность и прочность . Также углерод, помимо образования интерметаллического соединения с железом, соединяется со многими легирующими элементами и образует карбиды сплавов. Эти карбиды сплавов, а также карбиды железных сплавов обычно твердые и обладают недостаточной ударной вязкостью.

Некоторые легирующие элементы добавляются для предотвращения или ограничения роста зерна. . Наиболее эффективным в этом отношении считается алюминий. Другими являются цирконий, ванадий, хром и титан. Конструктивно добавка легирующих элементов почти всегда влияет на механизм превращения аустенита в феррит, изменяя температуру, при которой происходит превращение гамма-железа в альфа-железо. Некоторые легирующие элементы понижают, а некоторые повышают критическую температуру.

Композиционные и структурные изменения, вызываемые легирующими элементами, изменяют и улучшают физико-механические и технологические свойства чугуна и стали. Как правило, легированные стали могут придавать лучшие свойства прочности, пластичности и ударной вязкости, которые не могут быть получены в углеродистой стали. Следовательно, инженер-технолог, инженер-конструктор должен рассматривать легированные стали в конструкциях, подверженных высоким напряжениям и/или ударным нагрузкам.

Почти все легированные стали производятся с мелкозернистой структурой. . Мелкозернистые стали имеют меньшую склонность к растрескиванию при термообработке, но обладают лучшими свойствами ударной вязкости и ударопрочности. Крупнозернистая сталь обладают лучшими механическими свойствами и могут подвергаться более глубокой закалке, чем мелкозернистая сталь.

Какая легированная сталь используется для изготовления постоянных магнитов?

1. Кремнистая сталь

2. Ванадиевая сталь

3. Марганцевая сталь

4. Кобальтовая сталь

Правильный ответ равно 4 . Кобальтовая сталь

Сплав Alnico, сплав железа с алюминием, никелем и кобальтом. Легированная сталь Alnico используется для изготовления сильных постоянных магнитов. Они широко используются в промышленной и бытовой электронике.

Какая легированная сталь используется для изготовления драгоценных инструментов?

1. Кремнистая сталь

2. Марганцевая сталь

3. Ванадий

4. Инварная сталь

Правильный ответ равно 4 . Инварная сталь

Состав легированной стали

Влияние легирующих элементов

Чтобы выбрать легированную сталь, которая лучше всего подходит для данной конструкции, необходимо учитывать влияние первичных легирующих элементов. необходимо учитывать. Они:

Никель обеспечивает прочность, коррозионную стойкость и глубокую закалку.

Хром улучшает коррозионную стойкость, ударную вязкость и прокаливаемость.

Марганец раскисляется и, внося свой вклад в прочность и твердость, снижает критическую скорость охлаждения.

Кремний раскисляет и повышает стойкость к высокотемпературному окислению, повышает критическую температуру термической обработки, повышает склонность стали к обезуглероживанию и графитизации.

Молибден способствует прокаливаемости, увеличивает предел прочности при растяжении и ползучести при высокой температуре.

Ванадий раскисляет и способствует мелкозернистой структуре. Медь повышает устойчивость к коррозии и действует как упрочняющий агент.

Алюминий раскисляет и способствует мелкозернистой структуре и азотированию

Бор повышает прокаливаемость,

Сводная информация о влиянии основных легирующих элементов на сталь представлена ​​в таблице 4.6.

Низколегированная сталь

Низколегированная сталь представляет собой металлический сплав, изготовленный из стали и дополнительных металлов, обладающих желаемыми свойствами. В низколегированной стали присутствует от 1% до 5% легирующих элементов. В результате его точный химический состав обеспечивает улучшенные механические свойства для защиты от коррозии.

В процессе производства низколегированные стали обычно подвергают термической обработке, нормализации и отпуску. Их также можно сваривать. С другой стороны, термообработка сварного шва требуется для предотвращения растрескивания сварного шва.

Низколегированные стали имеют ряд преимуществ по сравнению с низкоуглеродистой сталью, в том числе:

• Исключительный предел текучести
• Способность выдерживать экстремальные температуры.
• Хорошее сопротивление ползучести
• Стойкость к окислению
• Стойкость к водороду
• Пластичность при низких температурах

Типы легированной стали или классификация легированной стали

Легированные стали могут быть классифицированы в соответствии с их химическим составом , структурный класс и цель .

Классификация по химическому составу

В этом аспекте легированные стали делятся на трехкомпонентные стали. , содержащие один легирующий элемент в дополнение к железу и углероду:четырехкомпонентные стали , содержащие два легирующих элемента и т.д.

Классификация по структурному классу

На основе структуры, полученной при охлаждении образцов малого сечения на воздухе. Легированные стали можно классифицировать следующим образом:1. Перлит 2. Мартенсит 3. Аустенитный 4. Ферритовый и 5. Карбид .

Классификация по назначению

По назначению, для которого подходят их свойства, легированные стали можно классифицировать:

<сильный>1. Конструкционные стали 2. Инструментальные стали 3. Стали со специальными физическими свойствами.

1. Легированная конструкционная сталь

Они делятся на три группы:низколегированные (до 5 процентов легирующих элементов), среднелегированный (более 5 процентов) и высоколегированные (более 10 процентов). ИС:7598-1974.

Легированные конструкционные стали широко применяются в машиностроении для изготовления деталей, подвергающихся более благоприятному комплексу механических свойств, чем углеродистые, как при статических, так и при динамических нагрузках в процессе эксплуатации. стали специально для изделий большого сечения. Легирующие элементы упрочняют феррит, являющийся основным компонентом структуры этих сталей; повысить прокаливаемость, уточнить размер зерна; и повысить стойкость к размягчению при нагреве до умеренных температур.

Основными легирующими элементами конструкционных сталей являются хром, никель и марганец. Вольфрам, молибден, ванадий и титан обычно не используются как самостоятельные добавки, их добавляют вместе с хромом, никелем и марганцем.

2. Легированная инструментальная сталь

Их применяют в инструментальном производстве в тех случаях, когда стойкость инструмента, обеспечиваемая углеродистой сталью, недостаточна.

Инструментальная промышленность снабжается:

1. Низколегированные стали, сохраняющие высокую твердость при температурах до 250°С.

2. Средне- и высоколегированные стали, например, быстрорежущие стали, сохраняющие высокую твердость при температурах до 620°С. Они приобретают высокие режущие свойства только после соответствующей термической обработки.

Легированные инструментальные стали выплавляются в мартеновских и электропечах и относятся к высоким классам качества.

3. Легированные стали со специальными физическими свойствами

Их можно разделить на несколько групп:(1) Нержавеющая сталь (2) Окалиностойкие и жаропрочные стали (3) Износостойкие стали (4) Магнитные стали и (5) Стали с особыми термическими свойствами, такие как жаропрочные стали и т. д.

Специальная легированная сталь

В ситуациях эксплуатации, когда стали должны противостоять высоким температурам, коррозии, ударам и т. д., специальные легированные стали незаменимы. Наиболее важные группы специальных легированных сталей описаны ниже.

Магнитные стали

Стали с высоким содержанием кобальта при правильной термообработке часто используются при изготовлении постоянных магнитов для магнето, громкоговорителей и других электрических машин и инструментов. Стали с содержанием от 15 до 40 процентов кобальта и от 0,4 до 10 процентов вольфрама обладают улучшенными магнитными свойствами.

Жаропрочные стали

Жаропрочные стали те, которые особенно подходят для работы при высоких температурах. Такие стали должны противостоять воздействиям, которые приводят к разрушению обычных сталей при работе при высоких температурах. Контролируемая сталь (разработанная для серии нержавеющих сталей) обеспечивает полезную комбинацию свойств защиты от образования накипи и сохранения прочности вместе с устойчивостью к кислотной коррозии, сравнимой с устойчивостью нержавеющих сталей.

Легированные стали, содержащие от 23 до 30% хрома, с содержанием углерода менее 0,35%, используются в основном для работы при температурах от 815°С до 1150°С. Детали печей, отжиговые ящики и другое оборудование, требующее устойчивости к высоким температурам, часто изготавливаются из этих сталей.

Ударопрочная сталь

Ударопрочная сталь Это те, которые выдерживают ударные нагрузки и сильные усталостные напряжения. Одна марка стали для этой цели содержит 0,50% углерода, 2,25% вольфрама, 1,50% хрома и 0,25% ванадия. Другая марка ударопрочной стали, известная как кремниймарганцевая сталь, содержит 0,55% углерода, 2,00% кремния, 0,80% марганца и 0,30% молибдена. Этот вид стали в основном используется для листовых и цилиндрических пружин.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь в основном это те, которые содержат хром вместе с другими элементами, такими как никель, и сгруппированы, как показано ниже.

Аустенитная нержавеющая сталь. Вероятно, наиболее важной в этой группе является та, которая содержит от 15 до 20 процентов хрома и от 7 до 10 процентов никеля. Сталь, содержащая 18% хрома и 8% никеля, очень широко используется и обычно называется нержавеющей сталью 18/8.

Мартенситная нержавеющая сталь. Эту группу часто называют типами нержавеющей стали с простым хромом, которые содержат от 10 до 14 процентов хрома и, за редким исключением, не содержат других основных легирующих элементов. Все эти стали упрочняются термической обработкой.

Ферритная нержавеющая сталь. Эта группа содержит в основном от 14 до 18 или от 23 до 30 процентов хрома без какого-либо другого основного легирующего элемента. Они не могут быть закалены термической обработкой.

Стальная сталь

Это сплавы на основе железа, содержащие 18 Ni 8 Co 5 Mo с небольшим содержанием Al и Ti и менее 0,03% С. Прочность сохраняется при увеличении толщины сечения, а также до 350°С. компоненты рамы и двигателя, формы для литья под давлением и штампы.

При охлаждении из аустенитного состояния сплав превращается в мелкореечный мартенсит, а дисперсионное твердение вызывается мартенситным мартенситом при 480°С.

Стали обладают высокой вязкостью разрушения благодаря сочетанию мелкого размера зерен мартенсита и высокой плотности дислокаций, что приводит к мелким выделениям.

Быстрорежущая сталь

Быстрорежущие стали (HSS) получили свое название из-за того, что их можно использовать в качестве режущих инструментов при гораздо более высоких скоростях резания, чем это возможно с обычными углеродистыми инструментальными сталями. Быстрорежущие стали работают со скоростью резания в 2-3 раза выше, чем для углеродистых сталей.

Когда твердый материал обрабатывается на высокой скорости с тяжелыми резами, может выделяться достаточно тепла, чтобы температура режущей кромки достигла красного каления. Эта температура размягчит углеродистую инструментальную сталь, содержащую даже до 1,5% углерода, до такой степени, что разрушит ее режущую способность. Поэтому были разработаны некоторые высоколегированные стали, называемые быстрорежущими, которые должны сохранять свои режущие свойства при температурах от 600°C до 620°C.

Мы постарались охватить все детали темы Легированная сталь . в большей степени, начиная от определения, состава, свойств и использования. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями и оставьте свой отзыв в комментариях ниже.