Легированная сталь. Свойства и классификация
Что такое легированная сталь? Это углеродистая сталь для улучшения технологических свойств которой введены специальные легирующие элементы. Процент добавок в составе невелик, но даже при незначительной концентрации, физические свойства металла улучшаются в несколько раз.
Также эти элементы значительно повышают стойкость к коррозии, стойкость к хрупкости и повышают прочность.
Элементы легированной стали можно вынести в такой список:
- азот;
- медь;
- никель;
- хром;
- ванадий.
Это классические добавки, которые максимально применяются в производстве. Легированная сталь разделяют на три основных класса:
- низколегированную;
- высоколегированную;
- среднелегированной.
Классификация легированных сталей производится из учета процентного содержания легируемых элементов. Каждый из этих типов стали получают металлургическим путем, однако в отдельных случаях может выполняться легирование только определенной поверхности, чтобы придать необходимые прочностные свойства изделиям и деталям.
Легированная сталь приобретает свои свойства на различных этапах производства металла, по мере добавления легирующих элементов. Легированная сталь может включать в себя от одного до нескольких легируемых элементов, которые повышают конструкционную прочность сплава. Легированная сталь выпускают в нескольких основных типах:
- инструментальную;
- конструкционную;
- сталь, имеющая особые химические и физические свойства.
Легированная сталь — это сталь, включающая в себя разные легирующие элементы, придающие стали нужные механические и физические свойства.
Маркировка легируемых сталей производится с помощью букв, которые показывают какой легирующий элемент содержится в сплаве, и цифрами, определяющими среднее содержание этого элемента в процентах. Цифры вначале названия марки указывают, сколько углерода содержит материал. Если указано две цифры — содержаться сотые доли процента, если одна — десятые. Маркировка легируемых сталей может иметь дополнительные обозначения. Например, присутствуют распространенные обозначения:
- Р — быстрорежущая;
- Ш – шарикоподшипниковая;
- А — автоматная;
- Л — полученная литьем;
- Э — электротехническая.
На содержание азота указывает буква А, находящаяся в середине марки. Две буквы А (АА), показывают состав особо чистой стали и эти буквы стоят в конце. Сталь особо высокого качества в конце марки имеет букву Ш. Примеры маркировки легированных сталей:
18ХГТ означает:
- 0,18% С;
- 1% Cr;
- 1% Mn;
- 0,1% Ti.
Сталь 30ХГСА содержит:
- 0,30% С;
- 0,8-1,1% Cr;
- 0,9-1,2% Mn;
- 0,8-1,25% Si.
Назначение легируемых сталей
Назначение легируемых сталей очень разнообразно, так как, имея в своем составе соответствующие легируемые добавки, такая сталь способна выдерживать разного рода нагрузки, в отличие от обычной. Большинство показателей можно регулировать с помощью добавления нужных легирующих элементов. Основное назначение легируемых сталей — изготовление хирургических инструментов, ювелирного оборудования, различных металлоконструкций, строительной арматуры, промышленных машин, механизмов, испытывающих большие нагрузки при работе.
Марки инструментального назначения легируемых сталей используют для изготовления деталей, которые работают под высоким давлением, также их применяют при изготовлении эталонных шестерен, роликов сложной формы, секций кузнечных штампов и т.д.. Другие марки применяют для деталей с повышенной износостойкостью, хорошей прочностью на изгиб, контактной нагрузке, при необходимой замечательной упругости.
Виды легированной стали
Виды легированной стали различают соответственно процентному содержанию легирующих элементов в сплаве. Так классифицируются:
- низколегированные и содержат до 2,5% легирующих элементов;
- среднелегированные, имеющие от 2,5 до 10% легируемых элементов;
- высоколегированные имеют 10 — 50% таких элементов.
Виды легированной стали бывают разными. Классифицируются в зависимости от процентного соотношения высокоэффективных компонентов, допустим: циркония, ванадия, тантала, других химических элементов, например, углерода, а также структурной специфики:
- ледебуритные – наличие первичных карбидов;
- эвтектоидные – строение металла перлитное;
- заэвтектоидные – присутствие вторичных карбидов;
- доэвтектоидные – есть избыточный феррит.
По степени использования, назначения бывают стали: конструкционные, инструментальные, с особыми свойствами.
Виды легированной стали включают в себя также нержавеющие, имеющие великолепные свойства стойкости к химической и электрохимической коррозии. Специальные жаростойкие, имеющие хорошую стойкость химическому разрушению в газовой среде при температуре выше 500 С, но при этом они работают в слабо нагруженном состоянии или не нагруженном. Жаропрочные стали, которые работают при больших нагрузках в течение достаточного времени и при этом сохраняющие достаточную жаростойкость. Виды легированной стали конструкционной бывают:
- качественной;
- высококачественной;
- очень высокого качества.
Легированная сталь широко применяется в строительстве благодаря своим улучшенным механическим свойствам и способности выдерживать различные условия эксплуатации. Вот несколько примеров использования легированной стали в строительстве:
- Мосты и конструкции переходов: Легированная сталь используется для создания мостовых конструкций, таких как металлические балки, фермы и тросовые системы. Эта сталь обладает высокой прочностью, жесткостью и устойчивостью к динамическим нагрузкам, что делает ее идеальным материалом для таких крупных инфраструктурных проектов.
- Здания высотных сооружений: В строительстве небоскребов и других высотных сооружений легированная сталь применяется для создания структурных элементов, таких как колонны, балки и фасадные конструкции. Она обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформациям, что позволяет создавать стабильные и безопасные здания.
- Несущие конструкции и каркасы зданий: Легированная сталь используется в несущих конструкциях и каркасах зданий, обеспечивая высокую прочность и долговечность. Она может применяться для создания стен, перекрытий, лестниц, колонн и других элементов, обеспечивая стабильность и надежность конструкции.
- Элементы внешней отделки: Легированная сталь может использоваться для создания элементов внешней отделки зданий, таких как фасадные панели, ламели, перила и ограждения. Она обладает высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды, коррозии и погодным условиям, что позволяет сохранять эстетический вид здания на протяжении длительного времени.
- Конструкции для энергетической отрасли: Легированная сталь применяется в строительстве энергетических объектов, таких как тепловые и ядерные электростанции. Она используется для создания структурных элементов, трубопроводов и емкостей, обеспечивая высокую прочность и стойкость к экстремальным условиям.
Это лишь некоторые примеры использования легированной стали в строительстве. Ее применение может быть разнообразным и зависит от конкретного проекта, требований к материалам и нормативов, а также условий эксплуатации сооружения.