Легированная сталь - это сталь, которая легирована различными элементами в общем количестве от 1,0% до 50% по весу для улучшения ее механических свойств . Легированные стали делятся на две группы: низколегированные и высоколегированные. Разница между ними оспаривается. Смит и Хашеми определяют разницу в 4,0%, в то время как Дегармо и др. , определите его на уровне 8,0%. [1] [2] Чаще всего термин «легированная сталь» относится к низколегированным сталям.
Строго говоря, каждая сталь является сплавом, но не все стали называют легированными. Самые простые стали - это железо (Fe), легированное углеродом (C) (от 0,1% до 1%, в зависимости от типа). Однако термин «легированная сталь» является стандартным термином, относящимся к сталям с другими легирующими элементами, намеренно добавленными в дополнение к углероду. Обычные легирующие добавки включают марганец (самый распространенный), никель , хром , молибден , ванадий , кремний и бор . Менее распространенные легирующие добавки включают алюминий , кобальт ,медь , церий , ниобий , титан , вольфрам , олово , цинк , свинец и цирконий .
Ниже приведен ряд улучшенных свойств в легированных сталей (по сравнению с углеродистых сталей ): прочность , твердость , ударной вязкости , износостойкости , коррозионной стойкости , прокаливаемости и горячей твердости . Для достижения некоторых из этих улучшенных свойств металл может потребовать термической обработки .
Некоторые из них находят применение в экзотических и сложных приложениях, таких как лопатки турбин реактивных двигателей и ядерные реакторы. Из-за ферромагнитных свойств железа некоторые стальные сплавы находят важные применения, где их реакция на магнетизм очень важна, в том числе в электродвигателях и трансформаторах.
Низколегированные стали [ править ]
Вот несколько распространенных низколегированных сталей:
- D6AC
- 300 млн
- 256A
| Обозначение SAE | Состав |
|---|---|
| 13xx | Mn 1,75% |
| 40xx | Mo 0,20% или 0,25% или 0,25% Mo и 0,042% S |
| 41xx | Cr 0,50% или 0,80% или 0,95%, Mo 0,12% или 0,20%, или 0,25%, или 0,30% |
| 43xx | Ni 1,82%, Cr от 0,50% до 0,80%, Mo 0,25% |
| 44xx | Пн 0,40% или 0,52% |
| 46xx | Ni 0,85% или 1,82%, Mo 0,20% или 0,25% |
| 47xx | Ni 1,05%, Cr 0,45%, Mo 0,20% или 0,35% |
| 48xx | Ni 3,50%, Mo 0,25% |
| 50xx | Cr 0,27% или 0,40% или 0,50% или 0,65% |
| 50ххх | Cr 0,50%, C 1,00% мин. |
| 50Bxx | Cr 0,28% или 0,50% и добавлен бор |
| 51xx | Cr 0,80% или 0,87%, или 0,92%, или 1,00%, или 1,05% |
| 51xxx | Cr 1,02%, C 1,00% мин. |
| 51Bxx | Cr 0,80% и добавлен бор |
| 52xxx | Cr 1,45%, C 1,00% мин. |
| 61xx | Cr 0,60% или 0,80% или 0,95%, V 0,10% или 0,15% мин. |
| 86xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,20% |
| 87xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,25% |
| 88xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,35% |
| 92xx | Si 1,40% или 2,00%, Mn 0,65% или 0,82% или 0,85%, Cr 0,00% или 0,65% |
| 94Bxx | Ni 0,45%, Cr 0,40%, Mo 0,12% и добавленный бор |
| ES-1 | Ni 5%, Cr 2%, Si 1,25%, W 1%, Mn 0,85%, Mo 0,55%, Cu 0,5%, Cr 0,40%, C 0,2%, V 0,1% |
Материаловедение [ править ]
Легирующие элементы добавляются для достижения определенных свойств в материале. Легирующие элементы могут изменять и персонализировать свойства - их гибкость, прочность, формуемость и прокаливаемость. [4] В качестве рекомендации, легирующие элементы добавляются в меньшем количестве (менее 5%) для повышения прочности или прокаливаемости или в большем количестве (более 5%) для достижения особых свойств, таких как коррозионная стойкость или экстремальная температурная стабильность. [2] Марганец, кремний или алюминий добавляются в процессе выплавки стали для удаления растворенного кислорода , серы и фосфора из расплава.. Марганец, кремний, никель и медь добавляют для повышения прочности за счет образования твердых растворов в феррите. Хром, ванадий, молибден и вольфрам повышают прочность за счет образования карбидов второй фазы . Никель и медь в небольших количествах улучшают коррозионную стойкость. Молибден помогает противостоять хрупкости. Цирконий, церий и кальций повышают ударную вязкость, контролируя форму включений. Сера (в форме сульфида марганца ), свинец, висмут, селен и теллур повышают обрабатываемость. [5] Легирующие элементы имеют тенденцию образовывать твердые растворы, соединения или карбиды. Никель хорошо растворяется в феррите; поэтому он образует соединения, обычно Ni 3 Al. Алюминий растворяется в феррите и образует соединения Al2 O 3 и AlN. Кремний также хорошо растворим и обычно образует соединение SiO 2 • M x O y . Марганец в основном растворяется в феррите, образуя соединения MnS, MnO • SiO 2 , но также образует карбиды в форме (Fe, Mn) 3 C. Хром образует перегородки между ферритной и карбидной фазами в стали, образуя (Fe, Cr 3 ) C, Cr 7 C 3 и Cr 23 C 6. Тип карбида, который образует хром, зависит от количества углерода и других типов присутствующих легирующих элементов. Вольфрам и молибден образуют карбиды, если имеется достаточно углерода и отсутствуют более сильные карбидообразующие элементы (например, титан и ниобий ), они образуют карбиды W 2 C и Mo 2 C соответственно. Ванадий, титан и ниобий являются сильными карбида формирования элементов, образующих карбид ванадия , карбид титана и ниобия карбид , соответственно. [6] Легирующие элементы также влияют на эвтектоидную температуру стали. Марганец и никель понижают температуру эвтектоида и известны какаустенитные стабилизирующие элементы . При наличии достаточного количества этих элементов аустенитная структура может быть получена при комнатной температуре. Карбидообразующие элементы повышают температуру эвтектоида; эти элементы известны как ферритные стабилизирующие элементы . [7]
| Элемент | Процент | Основная функция |
|---|---|---|
| Алюминий | 0,95–1,30 | Легирующий элемент в азотированных сталях |
| Висмут | - | Улучшает обрабатываемость |
| Бор | 0,001–0,003 | ( Борсодержащая сталь ) Сильный агент упрочнения |
| Хром | 0,5–2 | Повышает прокаливаемость |
| 4–18 | Повышает коррозионную стойкость | |
| Медь | 0,1–0,4 | Устойчивость к коррозии |
| Вести | - | Улучшенная обрабатываемость |
| Марганец | 0,25–0,40 | Комбинируется с серой и фосфором для уменьшения хрупкости. Также помогает удалить лишний кислород из расплавленной стали. |
| > 1 | Повышает прокаливаемость за счет снижения точек трансформации и замедления трансформации. | |
| Молибден | 0,2–5 | Стабильные карбиды ; подавляет рост зерна. Повышает ударную вязкость стали, что делает молибден очень ценным легирующим металлом для изготовления режущих частей станков, а также лопаток турбин турбореактивных двигателей . Также используется в ракетных двигателях . |
| Никель | 2–5 | Toughener |
| 12–20 | Повышает коррозионную стойкость | |
| Кремний | 0,2–0,7 | Увеличивает силу |
| 2.0 | Пружинные стали | |
| Более высокие проценты | Улучшает магнитные свойства | |
| Сера | 0,08–0,15 | Свойства свободной обработки |
| Титана | - | Фиксирует углерод в инертных частицах; снижает мартенситную твердость хромистых сталей |
| Вольфрам | - | Также увеличивает температуру плавления. |
| Ванадий | 0,15 | Стабильные карбиды; увеличивает прочность при сохранении пластичности; способствует мелкозернистой структуре. Повышает ударную вязкость при высоких температурах |
См. Также [ править ]
- Сталь HSLA
- Микролегированная сталь
- Марки стали SAE
- Рейнольдс 531
Ссылки [ править ]
- ^ Смит, стр. 393.
- ^ a b Дегармо, стр. 112.
- ^ Смит, стр. 394.
- ^ «Какие бывают типы стали? | Блог о представителях металла» . Металлические экспоненты . 2020-08-18 . Источник 2021-01-29 .
- ^ ДеГармо, стр. 113.
- ^ Смит, стр. 394-395.
- ^ Смит, стр. 395-396
- ^ ДеГармо, стр. 144.
Библиография [ править ]
- Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2007), Материалы и процессы в производстве (10-е изд.), Wiley, ISBN 978-0-470-05512-0.
- Грувер, депутат, 2007, стр. 105-106, Основы современного производства: материалы, процессы и системы , 3-е изд., John Wiley & Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, ISBN 978-0-471-74485-6 .
- Смит, Уильям Ф .; Хашеми, Джавад (2001), Основы материаловедения и инженерии (4-е изд.), McGraw-Hill, стр. 394, ISBN 0-07-295358-6
