Что такое легированная сталь?

[Что такое легированная сталь?]
Содержание

1. Легированная сталь: определение, типы и использование
2. Что такое легированная сталь?
3. Состав легированной стали
4. Сколько углерода в легированной стали?
5. Как изготавливают легированную сталь?
6. Где используется легированная сталь?
7. Свойства легированной стали
8. Температура для закалки легированной стали
9. Основные типы легированной стали
10. Низколегированная сталь
11. Высокопрочная низколегированная сталь (HSLA)
12. Высоколегированная сталь
13. Нержавеющая сталь
14. Микролегированная сталь
15. Усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS)
16. Стареющая сталь
17. Инструментальная сталь
18. Подходит ли легированная сталь для литья под давлением?

Легированная сталь: определение, типы и использование

Легированная сталь — это тип стали с добавлением легирующих элементов, отличных от углерода, для улучшения ее свойств.

Некоторые из распространенных добавок к легированной стали включают: хром, кобальт, колумбий, молибден, марганец, никель, титан, вольфрам, кремний и ванадий.

Легированные стали известны своими улучшенными свойствами по сравнению с обычной углеродистой сталью, такими как: коррозионная стойкость, твердость, прочность, износостойкость и ударная вязкость.

Легированные стали используются для изготовления производственной оснастки и конечной продукции практически во всех отраслях промышленности. Точная марка и состав легированной стали могут быть адаптированы к требованиям применения.

В этой статье будут обсуждаться различные классы легированных сталей, включая их составы, свойства и области применения.

Что такое легированная сталь?

Легированная сталь представляет собой материал на основе железа, который помимо углерода содержит один или несколько преднамеренно добавленных элементов.

Легирующие элементы добавляются в сталь для улучшения одного или нескольких ее физических и/или механических свойств, таких как: твердость, прочность, ударная вязкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость.

Эти элементы обычно составляют 1-50 мас.% состава металла. Существует множество способов группировки легированных сталей.

Их можно сгруппировать по основным легирующим элементам (например, нержавеющая сталь содержит значительное количество хрома) или по процентному содержанию всех легирующих элементов, содержащихся в стали (например, высоколегированная сталь обычно содержит более 8 % легирующих элементов, в то время как в низколегированной стали менее 8 %).

Состав легированной стали

В зависимости от желаемых свойств материала легированная сталь может содержать самые разнообразные и переменные количества легирующих элементов.

Каждый из этих элементов добавляется для улучшения некоторых свойств стали, таких как твердость или коррозионная стойкость.

Типичные легирующие элементы включают: бор, хром, молибден, марганец, никель, кремний, вольфрам и ванадий. Другие менее распространенные элементы, которые могут быть добавлены: алюминий, кобальт, медь, свинец, олово, титан и цирконий.

Сколько углерода в легированной стали?

Содержание углерода в легированной стали будет зависеть от типа используемой легированной стали. Большинство сталей имеют содержание углерода ниже 0,35% углерода по весу.

Например, низкоуглеродистая сталь, предназначенная для сварки, имеет содержание углерода ниже 0,25% масс., а часто содержание углерода составляет менее 0,15% масс.

Однако инструментальные стали представляют собой тип легированной стали с высоким содержанием углерода, обычно от 0,7 до 1,5.

Как изготавливают легированную сталь?

Легированная сталь производится путем плавки основных сплавов в электропечи при температуре свыше 1600 °С в течение 8-12 часов. Затем его отжигают при температуре более 500 ° C, чтобы изменить химические и физические свойства и удалить примеси.

Прокатная окалина (полученная в результате отжига) удаляется с поверхности плавиковой кислотой. Отжиг и удаление окалины повторяются до тех пор, пока сталь не расплавится. Расплавленная сталь отливается для прокатки и придания окончательной формы в зависимости от требуемых размеров.

Таблица 1: Типы легированных сталей

Низколегированная сталь

К низколегированным относятся стали, легирующие элементы которых составляют менее 8% от состава металла. Эти легирующие элементы добавляются для улучшения механических свойств стали.

Например: молибден повышает прочность; никель увеличивает ударную вязкость металла, хром добавляет жаропрочность, коррозионную стойкость и твердость.

Низколегированная сталь широко используется в производстве и строительстве.

Обычно эта сталь используется в военных транспортных средствах, строительной технике, кораблях, трубопроводах, сосудах под давлением, конструкционной стали и платформах для бурения нефтяных скважин.

Высокопрочная низколегированная сталь (HSLA)

Высокопрочная низколегированная (HSLA) сталь или микролегированная сталь обеспечивает как высокую прочность, так и хорошую устойчивость к атмосферной коррозии.

Существует шесть основных категорий стали HSLA: атмосферостойкая сталь, игольчатая ферритная сталь, сталь с уменьшенным перлитом, двухфазная сталь, сталь с контрольным прокатом и микролегированная ферритно-перлитная сталь.

Как правило, медь, хром, фосфор и кремний используются для повышения коррозионной стойкости, а ванадий, ниобий, титан и медь — для повышения прочности.

Высокая прочность сталей HSLA может затруднить их формование. В определенных ситуациях добавляют цирконий или кальций, чтобы облегчить их формирование.

Высокопрочная низколегированная сталь широко используется в автомобильной промышленности.

Горячекатаная сталь HSLA может использоваться для систем подвески, шасси, колес и механизмов сидений. Принимая во внимание, что холоднокатаные стали HSLA могут использоваться для усиления и кронштейнов сидений.

Высоколегированная сталь

Высоколегированная сталь отличается высоким содержанием легирующих элементов более 8% от общего состава стали. Производство высоколегированной стали может быть дорогим, и с ней может быть сложно работать.

Тем не менее, эти марки идеально подходят для автомобильной промышленности, конструкционных компонентов, оборудования для химической обработки и производства электроэнергии благодаря их твердости, коррозионной стойкости и ударной вязкости.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь является одной из самых известных легированных сталей и самой коррозионностойкой. Как правило, в качестве основных легирующих элементов в нем присутствует некоторое сочетание никеля, хрома и молибдена, которые составляют около 11-30% состава стали. Существует три типа нержавеющей стали: аустенитная, ферритная и мартенситная.

Аустенитные стали обычно используются для содержания агрессивных жидкостей и оборудования в горнодобывающей, химической, архитектурной или фармацевтической промышленности.

В аустенитных сталях содержится большое количество никеля (до 35%), молибдена, хрома (16—26%), ниобия, углерода до 0,15%.

Аустенитные стали часто обладают лучшей коррозионной стойкостью из всех нержавеющих сталей. Эти стали также обладают высокой формуемостью и прочностью и обычно востребованы благодаря своим свойствам при экстремальных температурах.

Ферритная сталь, используемая в промышленном оборудовании и автомобилях, представляет собой нержавеющую сталь с содержанием углерода менее 0,10% и более 12% углерода.

Эта марка стали была разработана для защиты от коррозии и окисления, в частности от коррозии под напряжением. Эти стали практически не упрочняются термической обработкой и лишь слегка упрочняются холодной прокаткой.

Мартенситные стали, в основном используемые для изготовления столовых приборов, имеют типичное содержание хрома от 11,6 до 18% с добавлением 1,2% углерода и никеля.

Как группа, самое высокое содержание хрома в мартенситных сталях ниже, чем самое высокое содержание хрома в ферритных и аустенитных сталях.

Мартенситные стали известны своей исключительной прокаливаемостью при умеренной коррозионной стойкости. Это делает их идеальными для столовых приборов, гаечных ключей, хирургических инструментов и турбин.

Микролегированная сталь

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) часто называют микролегированными сталями.

Усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS)

Усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS) в основном используется в автомобильной промышленности. Этот металлический сплав играет ключевую роль в снижении общего веса транспортных средств.

Она обладает уникальными свойствами, такими как: высокая прочность и оптимизированная формуемость, что делает его идеальным для применения в автомобилестроении.

Стареющая сталь

Мартенситно-стареющая сталь представляет собой особый вид стального сплава с низким содержанием углерода.

Эта сверхвысокопрочная сталь обладает превосходной ударной вязкостью и хорошей пластичностью по сравнению с большинством сталей.

В отличие от других стальных сплавов мартенситностареющая сталь упрочняется за счет осаждения интерметаллических соединений, а не за счет присутствия углерода.

Мартенситно-стареющая сталь сочетает в себе высокую прочность и твердость с относительно высокой пластичностью благодаря отсутствию углерода и использованию интерметаллических осадков.

Основными типами выделений являются Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al и Fe2Mo, которые также встречаются в больших объемных фракциях.

Мартенситно-стойкие стали в основном используются в аэрокосмической отрасли, а также в производстве инструментов и оружия.

Инструментальная сталь

Инструментальная сталь — это термин, используемый для описания ряда углеродистых и легированных сталей, которые хорошо подходят для производства инструментов.

Эти стали отличаются твердостью, износостойкостью, ударной вязкостью, устойчивостью к размягчению при высоких температурах.

Инструментальная сталь идеально подходит для производства инструментов, включая (но не ограничиваясь) штампы для станков и ручные инструменты.

Подходит ли легированная сталь для литья под давлением?

Да, легированная сталь подходит для литья под давлением. Низколегированные стали являются одним из материалов, используемых в процессе литья под давлением.

Легированная сталь марки Р20, например, используется для пресс-форм, которые используются для обычных пластмасс, поскольку они не вызывают коррозии или сильного износа.

В этой статье представлена ​​легированная сталь, объясняется, что это такое, и рассказывается, как она играет решающую роль в производстве.