Высоколегированная сталь – марки и классификация + Видео

Целью внесения легирующих компонентов является изменение физических свойств стали — повышение прочности, противодействие коррозии, повышение гибкости. В зависимости от концентрации легирующих элементов различают три вида — низколегированная (дополнительных компонентов менее 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%) и высоколегированная сталь (от 10 до 50%).

Какими основными отличиями обладает высоколегированная сталь? Какие марки высоколегированных сталей существуют? И о чем нужно помнить при проведении сварочных работ? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.

Нержавейка: что такое легированная сталь?

Нержавеющая сталь, в простонародье называемая «нержавейкой», устойчива к коррозии и в её состав входят легирующие элементы. Термин «легированная» означает включение в сплав железоуглеродистого для улучшения свойств металла легирующих элементов. В зависимости от этих добавок нержавейка получает определенные физические, химические или механические свойства.
Нержавеющая сталь имеет большую ценность на производстве. Украина занимает достойные позиции на мировом рынке нержавеющей стали. Украинский металлопрокат выпускает метал для определённых областей, что снижает его себестоимость, но при этом, не наносит вреда качеству.

Компания https://steelservice.com.ua/ предлагает своим партнёрам нержавеющий металлопрокат лучших мировых и украинских производителей. Клиентам представлен широкий ассортимент продукции. Квалифицированная консультация по выбору состава и формы выпуска проката и конкурентная цена нержавейки при полном соответствие всем стандартам качества, поможет вам найти все необходимое в нашей фирме.

Хром – является основным легирующим, в сплаве его содержание может варьироваться от 12 до 20%. Структурное состояние стали зависит от его процентного содержания. А ее стойкость к коррозии оценивается в первую очередь.

Во взаимодействии с кислородом, хром образует невидимый тонкий и плотный слой на поверхности металла, который называется оксидной плёнкой. Именно он защищает металл от непосредственного воздействия внешней среды и защищает ее от химического воздействия. Минимально допустимое количество хрома, которое придаёт нержавейке коррозийную стойкость к атмосферному воздействию и большинству промышленных средств, в высоколегированных сталях составляет 12%. 17% и более процентов хрома позволяют металлу быть устойчивым к воздействию щелочей, солей, кислот, морской воды и почвы.

Стоит отметить, что добавление в структуру нержавеющей стали других металлов, делает её менее однородной, но при этом улучшает некоторые качественные характеристики. Кроме хрома, в состав стали могут добавляться титан, никель, медь, молибден и др. Так, например, титан увеличивает окалиностойкость стали — сопротивление окислению при высоких температурах. Никель делает сталь пластичнее, твёрже и увеличивает её механическую прочность. Сплав с высоким содержанием никеля можно отполировать до зеркального блеска. Добавление меди и молибдена придают металлу упругость и прочность при растяжении. Повысить жаростойкость нержавейки можно, добавив в неё алюминий и кремний. Твёрдой и прочной её делает кобальт, а легирование вольфрамом придает стали отличные режущие свойства и повышает ее износостойкость.

Благодаря этому элементы, узлы, детали, трубы изготовленные из нержавеющей стали могут использоваться десятки лет в условиях при которых другие материалы становятся не только эстетически непривлекательными, но и перестают соответствовать санитарным требованиям.

Применение сталей, стойких к коррозии

Высоколегированный материал с антикоррозийным покрытием применяется в щелочных кислотах и в газовой среде. В таких металлах содержание углерода составляет примерно 0,12%. Последующая термическая обработка и легирование позволяют изготовить сплав с уникальными свойствами, которому не страшны воздействия жидкометаллической и газовой среды.

Применение сталей с добавлением бора, молибдена и вольфраза позволяет осуществлять работы даже при температурных показателях свыше 1000 градусов Цельсия. Молибден и вольфрам являются упрочнителями. Для увеличения окалиностойкости изделий могут добавляться алюминий и кремний. Конструкции, изготовленные таким образом, нередко применяются в печах в качестве нагревательных элементов.

Миссия легирующих добавок

Высоколегированные стали содержат:

• углерод;
• кремний (сообщает упругость);
• марганец (обеспечивает твердость);
• титан (способствует выведению азота и формированию плотной структуры, отвечает за жаропрочность);
• молибден (влияет на жаростойкость);
• ванадий (упрочняет структуру);
• вольфрам (препятствуют росту зерен, укрепляет молекулярную решетку);
• кобальт (увеличивает механическую прочность).

В сталях данной группы допустимо содержание серы, алюминия, фосфора, бора, ниобия, меди.

Высоколегированные спецстали и сплавы по структуре классифицируют на:

• мартенситные и аустенитно-мартенситные;
• ферритные и аустенитно-ферритные;
• аустенитные.

По свойствам у потребителей вызывают интерес:

• жаростойкие;
• жаропрочные;
• нержавеющие (коррозионностойкие).

В приведенной ниже таблице дана информация об известных марках высоколегированных сталей, расписан химический состав.

Описание металла

Для начала необходимо выяснить, что же собой представляет этот металлический сплав. Итак, этот материал, по сути, является сплавом углерода и железа, содержащим особые элементы, оказывающие воздействие на физические и механические характеристики готовых изделий. Компоненты, добавляемые к нему, называются легирующими. Медь, ванадий, марганец, никель и хром — самые распространенные из них.

Разновидности легированной стали

Легированный металл классифицируется по процентному содержанию легирующих элементов в своем составе:

• низколегированный сплав — до 2,5%;
• среднелегированный — от 2,5 до 10%;
• высоколегированный — от 10 до 50%.

Следует рассмотреть и другой важный момент. Сталь высоколегированного типа и сплавы на ее основе обладают своей классификацией и особенностями, а также могут использоваться при разных условиях:

• жаропрочные (жароустойчивые) стали;
• устойчивые к воздействию коррозии.

По типу легирующих компонентов принято различать следующие типы сплавов:

• хромоникелевые;
• хромомарганцевые;
• хромистые.

Особенности использования

Стали легированного типа просто незаменимы в производстве целого ряда продукции. Без этого металла и сплавов на его основе не могут обойтись следующие сферы деятельности:

• автомобилестроение;
• строительство;
• химическое производство;
• нефтяная и газовая отрасли.

Включение легирующих элементов в состав металла позволяет добиться уникальных механических характеристик материала. Потому высоколегированные стальные сплавы применяются в качестве хладоустойчивого компонента.

Применение высоколегированной стали

Металлургия специальных сталей развивается. Металлопрокат, конструкции, производимые из высоколегированных сплавов, отличаются особыми характеристиками, купить их планируют для работы в крайне агрессивных средах.

Наибольший спрос продукции этого непростого ранга эксперты отмечают в нефтяной и химической индустрии, энергетике, машиностроении.

Наша компания, сотрудничая с крупными российскими заводами, реализует прокат, изготовленный из различного сырья, включая конструкционные, легированные и высоколегированные сплавы.

Мы гарантируем низкие цены, с удовольствием примем заказы и доставим покупку по адресу в Санкт-Петербурге, Ленинградской области, по регионам.

Виды и марки

Первая классификация предполагает 3 деления: жаропрочные, окалиностойкие и коррозионностойкие. Жаропрочные высоколегированные стали от жаростойких, к примеру, отличаются тем, что изделия из них способны какое-то время использоваться при высоких термических показателях внешней среды и с нагрузкой. Коррозионностойкие стали часто называют нержавеющими. И они действительно стойкие к разным видам коррозии: как солевой, так и кислотной, щелочной, химической. Сюда же идет межкристаллитная коррозия, атмосферная и связанная с электрическим напряжением.

Наконец, окалиностойкие стали – это и есть жаростойкие. Используют их в ненагруженном состоянии или в состоянии со слабой нагрузкой. Они отличаются высокой устойчивостью к химдеформации, связанной с поверхностным слоем, когда температура внешней газообразной среды выше 550 градусов.

Также классификацию составляют магнитные и немагнитные сплавы. Первые бывают магнитомягкими и магнитотвердыми. Так что утверждение, что нержавейка – немагнитный материал, очень даже спорное.

Завершая список характеристик, нельзя не упомянуть разделение сталей на такие виды:

• массовая – это трубы, листовой и фасонный прокат;
• мостостроительная – используется для автомобилей и мостов;
• судостроительная хладостойкая высокой прочности – для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур;
• судостроительная хладостойкая нормальной и повышенной прочности – это сталь, которая хорошо противостоит разрушению;
• для пара и горячей воды – сталь с рабочей температурой до 600 градусов;
• низкоопущенная высокой прочности – материал, задействованный в авиации, однако он боится концентрации напряжений.

Справедливым будет отметить важность именно легирующих компонентов. Их можно считать основой, главным ингредиентом состава, который решает, где потом будет эффективнее использоваться материал.

Мартенситные

Список других видов открывают мартенситные марки, в которых количество углерода составляет до 0,7%, хрома – примерно 8-19%, а также есть немного кремния и марганца. Пример такой марки – 30Х13.

Ферритные

Углерода в таких сталях совсем немного – до 0,15%, а вот хрома куда больше – до 30% в максимуме, и очень много в стали будет кремния, марганца или титана. Пример такого вида – 15Х25Т.

Аустенитные

Это марки с очень низким процентом углерода, умеренным присутствием хрома, различными концентрациями никеля (может доходить до 25%) и марганца (от 1 до 14%). Совсем немного там может быть азота и кремния. Пример этого класса – 20Х25Н20С2.

Композитные аустенитно-мартенситные

Углерод здесь составляет от 0,1 до 1%, хрома довольно много – в среднем 16%, совсем немного может быть титана, кремния и алюминия. Пример – 08Х17Н6Т.

Есть марки, которые пригодны максимум для изготовления посуды. Например, 12Х17. Но в целом можно сказать, что высоколегированные стали более чем активно используются во многих отраслях, и сфера их применения однозначно только расширяется.

Свойства отдельных видов высоколегированных сталей

Благодаря своим уникальным характеристикам, которые можно формировать, меняя химический состав сплава, стали с повышенным содержанием легирующих добавок нашли широкое применение практически во всех отраслях современной промышленности. Среди большого разнообразия видов высоколегированных сплавов наибольшее распространение получили стали, основу внутренней структуры которых составляет аустенит. Базовыми элементами химического состава таких сталей являются никель, которого в них содержится не менее 8%, а также хром, содержание которого превышает 18%. За счет варьирования в составе подобных сталей количества других легирующих добавок получают марки сплавов с требуемыми характеристиками.

Химический состав некоторых легированных сталей

Жаропрочные стали, в составе которых дополнительно содержатся вольфрам и молибден (до 7%), а также бор, необходимый для измельчения зерна их внутренней структуры, не изменяют первоначальные механические характеристики даже при длительном нахождении в нагретом состоянии.

Отличительной особенностью марок высоколегированных сталей, относящихся к категории коррозионностойких или нержавеющих, является незначительное содержание углерода в их химическом составе (до 0,12%). Такие стали, кроме легирования соответствующими добавками, подвергают специальной термической обработке. Благодаря этому технологическому приему и свойствам элементов, которые формируют состав сталей, они становятся очень устойчивыми к воздействию агрессивных сред: кислотных, солевых, щелочных, газовых и др.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Жаростойкие стали, которые способны выдерживать повышенные температуры внешней среды в ненагруженном состоянии, получают свои свойства благодаря тому, что в их состав дополнительно вводят алюминий (до 2,5%) и кремний, за счет чего на поверхности изделий из таких сплавов формируются плотные и прочные оксиды. Такие оксиды становятся своеобразной пленкой, надежно защищающей поверхность стального изделия от взаимодействия с нагретой газовой средой.

Чтобы сформировать у изделий из высоколегированных сталей требуемые механические характеристики (прочность и пластичность), их подвергают специальной термической обработке, которая состоит из двух этапов:

• закалки, предполагающей нагрев сплава до температуры 1150 градусов и его последующее быстрое охлаждение в воде;
• стабилизирующего отпуска, который предполагает нагрев высоколегированной стали до температуры 850 градусов и ее последующее охлаждение на открытом воздухе до комнатной температуры.

Конечные свойства изделия из определенной марки высоколегированной стали зависят как от ее химического состава, так и от режимов проведения и видов используемой термической обработки.

Высоколегированная конструкционная сталь

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.

Производство легированной стали.

Сферы применения изделий

К наиболее популярным маркам высоколегированных сплавов, относящихся к различным классам по своей структуре, следует отнести:

• мартенситные, которые характеризует следующий химический состав: хром — 8-19%, марганец — не более 1,2%, кремний — 0,6-3%, углерод — 0,12–0,7%; это 07Х16Н4Б, 20Х17Н2, 65Х13, 13Х11Н2В2МФ, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 11Х11Н2В2МФ, 40Х10С2М, 30Х13, 15Х11МФ, 40Х9С2 и др.;
• ферритные сплавы, отличающиеся следующим составом: хром — 12–30%, марганец — до 0,8%, кремний — 0,8–2%, углерод — 0,07–0,15%; это 08Х18Тч, 12Х17, 15Х28, 10Х13СЮ, 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13 и др.;
• мартенситно-ферритные, имеющие следующий химический состав: хром — 11–18%, марганец — 0,5–0,9%, кремний 0,4–0,8%, углерод — 0,12–0,22%; это 12Х13, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ и др.;
• аустенитно-мартенситные, состав которых содержит: хром — 14–18%, марганец и кремний — до 0,8%, углерод — 0,05–0,9%; это 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х15Н8Ю1 и др.;
• аустенитно-ферритные, содержащие в своем составе следующие элементы: хром — 19–25%, марганец — 0,5–9%, кремний — 0,8–4,5%, углерод — 0,08–0,2%; это 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2, 03Х23Н6 и др.;
• аустенитные, в состав которых входят: хром — 10–19%, никель — 2,8–25%, марганец — 0,6–15%, кремний — 0,4–0,8%, углерод — 0,05–0,21%; это 12Х18Н12Т, 20Х25Н20С2, 31Х19Н9МВБТ, 45Х14НМВ2М, 08Х10Н20Т2, 12Х25Н16Г7АР и др.

Для понимания того, насколько большое значение в современной промышленности имеют стали с высоким содержанием легирующих элементов, можно привести примеры сфер применения отдельных марок таких сплавов.

Сталь популярной марки 12Х17 широко используется для производства кухонной посуды и предметов домашнего обихода. Ограничением использования такой стали является то, что изделия из нее нельзя соединять при помощи сварки.

Физические характеристики стали марки 12Х17

Из высоколегированных сталей марок 12Х13, 08Х13 и 20Х13 изготавливают детали гидравлических устройств, изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации ударным нагрузкам и работающие в условиях слабоагрессивных сред.

Сталь марки 95Х18 отлично противостоит износу, поэтому из нее производят элементы шарикоподшипников для ответственных установок, втулки, ножи и другие инструменты. 30Х13 и 40Х13 — марки высоколегированных сталей, из которых изготавливают компрессорные клапанные пластины, детали автомобильных карбюраторов, пружины различного назначения, измерительный и медицинский инструмент.

Это лишь небольшой перечень сфер применения, в которых без использования высоколегированных сталей благодаря их уникальным характеристикам просто не обойтись.

Сталь низколегированная качественная конструкционная

Нормативный документ: качественная конструкционная низколегированная сталь изготовляется согласно ГОСТ 19281-89.

Сталь Низколегированная — легированная сталь с содержанием общей массы легирующих элементов менее 2,5% от общей массы стали.

Марки стали низколегированной

Марки стали: 09Г2, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ, 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД и т.д.

Сталь низколегированная марок 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД является атмосферно коррозионно-стойкой (АКС).

Заменители некоторых марок стали:

• 09Г2С — 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С;
• 10ХСНД — 16ГАФ.

Применение стали низколегированной

Низколегированная сталь применяется для изготовления корпусов вагонов железнодорожных, метро, трамвая, несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и других полевых машин и инженерных сооружений, работающих в условиях переменных динамических нагрузок и сезонных и суточных теплосмен.

Свариваемость: сталь низколегированная сваривается без ограничений.

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.

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:

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

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

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.

Маркировка легированной стали

Согласно ГОСТ для маркировки легированной стали (низко-, средне- и высоколегированной) используются специальные шифры, которые отображают примерный состав той или иной марки. В техническом смысле шифры имеют вид буквенно-числовой последовательности, которая имеет следующую структуру: XXXYYYZZZ (все символы пишутся слитно и без отступлений). Расшифровка кода следующая:

• XXX — специальный буквенный префикс, отображает тип стального сплава (расшифровку мы дадим ниже).
• YYY — этот фрагмент представляет собой число, которое отображает количество углерода в сплаве. Если стоит два числа — это значит, что содержание углерода выражается в сотых долях процента. Если стоит одно число — содержание углерода в десятых долях процента.
• ZZZ — буквенно-числовая последовательность, которая отображает легирующие компоненты и их приблизительное количество (расшифровку мы тоже дадим ниже).

Расшифровка

Давайте теперь разберемся с префиксом XXX — этот код указывает на особые свойства стали. В техническом смысле он представляет собой одну или несколько букв (чаще всего одну), которая обозначает то или иное свойство. Префикс XXX практически вышел из употребления и на практике он используется редко. Основные значения, которые может принимать префикс, представлены в таблице ниже:

Последовательность ZZZ показывает наличие в стальном сплаве дополнительных легирующих компонентов. Если какой-либо компонент в стальном сплаве содержится в концентрации более 1%, то в таком случае рядом с буквой указывается процентное содержание этого элемента. Буквы расшифровываются следующим образом:

Все это звучит достаточно устрашающе, однако ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем расшифровать несколько популярных марок высоколегированной стали:

• А10Х13СЮ — автоматная сталь, которая содержит 0,10% углерода, 13% хрома, а также кремний и алюминий в концентрации менее 1%
• Л12Х17 — литая сталь, которая содержит 0,12% углерода и 17% хрома.
• 12Х18Н12Т — сталь, которая содержит 0,12% углерода, 18% хрома, 12% никеля, а также титан в концентрации менее 1%.

Марки легированной стали

Марки легированной стали являются различными. Они представлены в большом многообразии. В зависимости от назначения стали определяется ее маркировка.

Сегодня имеется большое количество требований к маркировке легированной стали. Для данного процесса используются цифровые и буквенные обозначения. Сначала при маркировке используются цифры. Они являются показателями того, сколько содержится в том или ином виде легированной стали сотых долей углерода. После цифр стоят буквы, которые являются обозначением того, какие легирующие добавки были использованы при производстве того или иного легированного типа стали.

После букв могут стоять цифры, обозначающие количество легирующего вещества в составе стального материала. Если после обозначения какого-либо легирующего элемента не стоит цифровое обозначение, то его в составе имеется минимальное количество, не достигающее даже одного процента.

Таблица 1. Сопоставление марок стали типа Cm и Fе по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82.

Марки стали

Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах

Основные характеристики металла

Высоколегированная сталь имеет свойства и характеристики, которые позволяют более широко использовать производимую продукцию. Подобные стали обладают следующими характеристиками:

• Прочность (достигается благодаря термической обработке).
• Коррозионная стойкость.
• Стойкость к деформационным процессам.
• Пластичность (в сравнении с углеродистой сталью пластичность в разы больше).
• Немагнитность (стали, используемые в машиностроении).
• Упругость.
• Закаленность.
• Свариваемость.

Благодаря тому, что формула сплава является различной, свойства получаются разнообразные. Структура легко меняется благодаря термической обработке и легирующим компонентам. Таким образом, можно получить свойства, которые требуются по условиям проекта. К примеру, высоколегированная 18 % хромистая сталь может иметь в составе никель, который дает возможность получить коррозионную стойкость и хладноломкость.

Сварка высоколегированных сталей позволяет получить продукцию, которая может использоваться в любых климатических условиях. Так, метод штампосварки позволяет использовать конечный продукт в критически низких температурах – до минус 253 градусов по Цельсию. Специальная обработка кремнием позволяет получить ферросилиды, которые могут работать в сильных кислотах (азотной, фосфорной и других).

Высоколегированная сталь отличается твердостью, высокой способностью к истиранию. Так, кислотоупорными материалами являются – С15 и С17, а хром, ванадий и марганец повышают износостойкость сплава.

Технология ручной дуговой сварки

Подготовка к сварке:

1. Кромки свариваемых изделий подготавливают механическим способом. Допускается также резка плазменным, газофлюсовым или электродуговым методами. При использовании огневых типов резки необходима механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм.
2. Вид стыка кромок зависит от толщины изделий. При толщине более 4 мм снимается фаска под углом в 45°, а при толщине более 8 мм фаска снимается под углом в 30°. При толщинах соединяемых изделий до 10 мм зазор между кромками составляет 1 мм, а при больших толщинах зазор может быть увеличен до 1,5-2,5 мм.
3. После снятия фасок свариваемые кромки зачищают от окалины на 20 мм и обезжиривают.
4. Сборка стыков производится в стандартных приспособлениях или в прихватках. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к сварному шву. Нельзя ставить прихватки в местах пересечения швов.

Оборудование

При выполнении ручной электродуговой сварки используется следующее оборудование:

• сварочный аппарат;
• ручной инструмент сварщика;
• приспособления.

Сварочный аппарат включает в себя источник питания для создания электрической дуги. Особенностью аппаратуры для сварки высоколегированных сталей является то, что она производится постоянным током с обратной полярностью. Поэтому в качестве источника питания для такой сварки могут служить генератор постоянного тока или выпрямитель (инвертор).

Генератор постоянного тока вырабатывает постоянное напряжение за счет преобразования механической энергии в электрическую. Выпрямитель обычно включает понижающий трансформатор и полупроводниковую схему, преобразующую переменный ток в постоянный. Часто в качестве источника постоянного тока используются инверторы. В таких приборах производится двойное преобразование электроэнергии, что позволяет получить более стабильное выходное напряжение.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Кроме источника питания в состав сварочного аппарата входят панель управления, соединительные провода, сварочный электрод, держатель электрода винтового или зажимного типа.

В качестве приспособлений сварщик использует защитную маску, фильтрующую УФ- и ИК-излучения дуги, респиратор для защиты органов дыхания и спецодежду.

В набор ручного инструмента входят молоток, зубило, металлическая щетка, сумка для переноски инструмента и электродов.

Процесс сварки

Главная особенность сварки высоколегированных сталей — это требование ввода в основной материал малой погонной энергии.

Выполнение этого требования достигается за счет:

1. Короткой дуги.
2. Отсутствия поперечных колебаний.
3. Высокой скорости движения сварочной дуги без перерывов и повторения нагревов одного и того же места.
4. Использования минимально возможных режимов силы тока.

Для выбора режима силы тока имеются специальные таблицы. Например, для сварки аустенитных сталей толщиной до 2 мм электродом диаметром 2 мм рекомендуется сварочный ток силой от 20 до 50 А, а для сварки деталей толщиной от 8 до 12 мм электродом в 4-5 мм сварочный ток должен быть порядка 85-160 А.

В начале сварки дугой прогревают кромки и образуют сварочную ванну. Далее дугу равномерно перемещают по стыку. При этом необходимо следить за глубиной проплавления и отсутствием непровара. О качестве сварки можно судить по форме сварочной ванны. Если она вытянута в направлении движения дуги, то проплавление хорошее. При плохом качестве сварки ванна имеет форму круга или овала.

Марки высоколегированных сталей

Наиболее востребованными и известными являются следующие марки сталей:

• Ферритные: 15Х28, 12Х17, 08Х18Т1, 15Х25Т, 08Х18Тч, 10Х13СЮ.
• Мартенситные: 15Х11МФ, 40Х9С2, 18Х11МНФБ, 40Х10С2М, 95Х18, 25Х13Н2, 20Х17Н2, 13Х11Н2В2МФ, 40Х13, 20Х13, 20Х17Н2, 13Х14Н3В2ФР.
• Аустенитно-мартенситные: 07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 08Х17Н6Т, 09Х17Н7Ю1.
• Аустенитно-ферритные: 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 08Х20Н14С2, 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, 03Х22Н6М2.
• Мартенситно-ферритные: 12Х13, 18Х12ВМБФР, 14Х17Н2, 15Х12ВНМФ.
• Аустенитные: 05Х18Н10Т, 45Х22Н4М3, 45Х14НМВ2М, 10Х14Г14Н4Т, 03Х18Н10Т, 08Х16Н13М2Б, 12Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х16Н15М3Б, 10Х11Н23Т3МР, 20Х23Н18, 10Х11Н20Т2Р, 12Х18Н9Т, 12Х18Н9, 20Х25Н20С2.

Применение легирующих марок стали:

• 40Х13, 30Х13 – используют для карбюраторных игл, пружин для транспорта, хирургических инструментов.
• 12Х17 – марка высоколегированной стали, использующаяся для изготовления кухонной утвари или предметов домашнего обихода.
• 20Х13, 12Х13, 08Х13 – используют для изготовления элементов гидравлических установок, конструкций, которые работают в слабоагрессивных условиях.
• 95Х18 – используют для производства высокотвердых шарикоподшипников.

Порядок расшифровки

Позиции в обозначении, слева направо.

• 1-я – содержание C (углерода), выраженное сотыми долями процента.
• 2-я – химический элемент, обеспечивающий легирование.

3-я – процентное содержание в стали легирующей добавки. Если оно равно или менее 1, то цифра не проставляется.

Примеры маркировки сталей высоколегированных

8Х18Н10Т – углерода (0, 08), хрома (18), никеля (10), титана (1).

38Х12МЮА – углерода (0,38); хрома (12); молибдена и алюминия – по 1%. Последняя буква (А) свидетельствует о высоком качестве стали.

Как уже отмечено, разделение высоколегированных сталей на группы (аустенитные, мартенситные и так далее), специфика из применения (инструментальные, конструкционные) описаны в ГОСТ и напрямую к теме статьи не относятся. А как правильно «прочитать» маркировку, автор уже подробно объяснил.

Какие свойства придают стали элементы легирования

Многие из добавок по своему воздействию на материал схожи. Например, повышают его прочность, устойчивость к коррозии. Поэтому отметим лишь те характеристики стали, на которые конкретная присадка оказывает максимальное влияние. То есть, существенно их улучшает.

• Титан – жаропрочность; также способствует уплотнению структуры за счет выведения излишков азота.
• Кобальт – механическая прочность.
• Ванадий, вольфрам, молибден – препятствуют росту зерен, способствуют неизменности структуры высоколегированной стали. Повышается ее режущая способность. Кроме того, Мо положительно влияет на жаростойкость материала.
• Никель – повышает упругость и устойчивость к ржавлению.
• Хром – придает множество свойств. Кроме перечисленных выше, обеспечивает неподверженность стали истиранию и качественное ее прокаливание.
• Марганец – твердость. Однако при повышении температуры зерно увеличивается в размерах. Это негативно сказывается на ударной прочности.
• Кремний – придает стали упругость.

Одна из особенностей обработки высоколегированных сталей – в технологии их закалки. Она производится не в воде, а в масле.

Виды легированных сталей

Основная классификация разделяет все марки на три подвида по количеству полезных примесей. Представим процентное соотношение в таблице:

Помимо этого, все распространенные легированные стали различаются по маркам. Об этом более подробно расскажем в разделе про маркировку.

Классификация

Вне зависимости от того, какое процентное содержание легирующих веществ в сплаве, он также может быть разделен на три подвида:

• Конструкционный – применяется для изготовления разных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении, станкостроении, прочих сферах промышленности и в строительстве. Это очень прочный материал, который может выдерживать большие статические и динамические нагрузки. Именно из таких марок изготавливаются двигатели и запчасти для автомобилей.
• Инструментальный – очень жаропрочный, который предназначен для создания инструментов – как ручных, так и станочных. Большинство фрез, резцов, сверл изготовлены именно из такой стали.
• С особыми свойствами. Если предыдущие два сорта скорее брали прочностью и надежностью, то данный подвид отличается химической или термической устойчивостью.

Последнюю категорию ряд исследователей даже классифицирует отдельно, утверждая, что ее можно поделить на:

• Жаропрочные – они выдерживают температуры вплоть до 1000 градусов.
• Устойчивые к коррозии металла, поэтому их можно применять в изделиях и конструкциях, которые предназначены для эксплуатации в условиях повышенной влажности.
• Жароустойчивые и окалиностойкие – характеристики отмечают их невосприимчивость к распаду.

Примеры маркировки сталей высоколегированных

8Х18Н10Т – углерода (0, 08), хрома (18), никеля (10), титана (1).

38Х12МЮА – углерода (0,38); хрома (12); молибдена и алюминия – по 1%. Последняя буква (А) свидетельствует о высоком качестве стали.

Как уже отмечено, разделение высоколегированных сталей на группы (аустенитные, мартенситные и так далее), специфика из применения (инструментальные, конструкционные) описаны в ГОСТ и напрямую к теме статьи не относятся. А как правильно «прочитать» маркировку, автор уже подробно объяснил.

Какие свойства придают стали элементы легирования

Многие из добавок по своему воздействию на материал схожи. Например, повышают его прочность, устойчивость к коррозии. Поэтому отметим лишь те характеристики стали, на которые конкретная присадка оказывает максимальное влияние. То есть, существенно их улучшает.

• Титан – жаропрочность; также способствует уплотнению структуры за счет выведения излишков азота.
• Кобальт – механическая прочность.
• Ванадий, вольфрам, молибден – препятствуют росту зерен, способствуют неизменности структуры высоколегированной стали. Повышается ее режущая способность. Кроме того, Мо положительно влияет на жаростойкость материала.
• Никель – повышает упругость и устойчивость к ржавлению.
• Хром – придает множество свойств. Кроме перечисленных выше, обеспечивает неподверженность стали истиранию и качественное ее прокаливание.
• Марганец – твердость. Однако при повышении температуры зерно увеличивается в размерах. Это негативно сказывается на ударной прочности.
• Кремний – придает стали упругость.

Одна из особенностей обработки высоколегированных сталей – в технологии их закалки. Она производится не в воде, а в масле.

Легированная сталь — марка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Легированная сталь — марка

Cтраница 1

Легированные стали марок 20ХГСА, 25ХГСА и ЗОХГСА применяются для изготовления ответственных штампованных и сварных деталей. Сталь 25ХГСА в отожженном состоянии обладает хорошей пластичностью и хорошей свариваемостью, после штамповки и термической обработки обеспечивается прочность порядка 1300 МПа. Сталь ЗОХГСА в отожженном состоянии имеет удовлетворительную штампуемость и свариваемость, после штамповки обрабатывается на прочность 1400 МПа. Высокопрочная сталь марки ЗОХГСН2А по штампуемости подобна стали марки ЗОХГСА. Она применяется для изготовления самых ответственных деталей.  [1]

Легированная сталь марки 2GM отличается от стали 15М несколько повышенным содержанием углерода.  [2]

Легированная сталь марки 12МХ является разновидностью стали 15М, отличающейся от последней содержанием 0 5 % хрома. Основным преимуществом стали 12МХ по сравнению с молибденовой сталью 15М является то, что под влиянием добавки 0 5 % хрома исключается ее чувствительность к графитизации. Однако это дополнительное легирование не ухудшает технологических свойств стали. Трубы, изготовленные из стали 12МХ, сохраняют способность к горячей гибке и обладают хорошей свариваемостью. Сталь 12МХ обладает достаточной стабильностью свойств при 480 — 540 С, не склонна к тепловой хрупкости. Эта сталь предназначается для паропроводов высокого давления при температуре до 500 — 510 С, а также для пароперегревательных труб. В табл. 74 приводятся данные релаксационной стойкости стали при 450 С, которые могут быть использованы при расчете упругих элементов из этой стали.  [3]

Легированная сталь марки 25Х2МФА является одной из наиболее жаропрочностных сталей. Изменением режима отпуска можно значительно варьировать уровень механических свойств.  [4]

Советские легированные стали марок 15М и 20 М содержат около 0 5 % молибдена, а сталь 15 ХМ — около 1 % хрома и 0 5 % молибдена.  [5]

Для легированной стали марок 18ХНВА, 40ХФ, 35ХНЗМ ( поковки шестерен, валов и дисков) применяется также режим полного отжига.  [6]

Из легированной стали марки 18ХГТ изготовляют первичные и промежуточные валы коробок передач, шестерни 3 — й и 5 — й передач, крестовины карданных сочленений и ряд других деталей. Сталь марки 18ХНВА применяется для шестерен заднего моста и коробок передач легковых автомобилей. Сталь марки 12Х2Н4А также применяется для шестерен коробок передач, заднего моста и шкворней. Стали марок 60С2, 55С2 применяются для изготовления рессор.  [7]

Уже освоена экспериментальная легированная сталь марки HY130 / 150, которая имеет предел текучести 9140 кГ / см2, легко сваривается и обрабатывается резанием.  [8]

Поковки из легированной стали марки 16М допускаются для деталей, работающих при температуре не выше 475 С, из стали марки 12 ЧХ — при температуре не выше 540 С, а из стали марки 15ХМ — не выше 550 С.  [9]

Изготовляются из легированной стали марок 9Х и 9ХС и быстрорежущей стали ЭИ262 со шлифованной резьбой.  [10]

При травлении легированной стали марки ОХ13Ю применяют растворы, содержащие азотную и плавиковую кислоты.  [11]

Поковки из легированной стали марки 16ХМ допускаются для деталей, работающих при температуре, не превышающей 560 С, из стали марки 12ХМ — при температуре не более 540 С, а из стали 12ХМ — не выше 560 С.  [12]

При сварке термически упрочняемых легированных сталей марок 12Х1МФ, 15Х1МФ, 12Х2МФСР под влиянием термического цикла сварки может происходить либо подкалка с образованием структур повышенной твердости, либо закалка на мартенсит. При выборе режимов сварки таких сталей стремятся избежать резкой закалки и перегрева металла в околошовной зоне. Но в любом случае при сварке термически упрочняемых сталей образуется твердая хрупкая прослойка. Вследствие интенсивного теплоотвода образуется структура бейнита и твердость повышается. Около точки 4 металл отпускается и твердость снижается. На участке за точкой 5, нагревавшемся при сварке не выше 600 С, влияние термического цикла сварки невелико и твердость сохраняется на уровне близком к исходной.  [14]

Оправки изготовляют из легированной стали марки ОХН2Ф или Х5М, обточенной на бесцентрово-обдирочном станке. Оправки для упрочнения их поверхности подвергают поперечной обкатке на специальном двухвалковом стане поперечно-винтовой прокатки в несколько проходов, предварительно подогрев в печи до 750 — 800 С.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Применение легированной стали

Сфер использования настолько много, что их сложно перечислить. Скажем только о некоторых производствах:

• Инструменты для медицины, в том числе острые режущие предметы.
• Лезвия.
• Подшипники и прочие детали с высокой радиальной и опорной нагрузкой.
• Резцы, фрезы, сверла и прочая оснастка для станков по металлообработке.
• Корпуса для техники и приборов.
• Нержавеющая посуда – ведра, тазы и пр.
• Делали для автомобилестроения.

Это и многое другое можно изготавливать из данного вещества. Любые задачи, которые требуют превосходных прочностных качеств, могут рассчитывать на легированную сталь.

Свойства

В зависимости от легирующих компонентов они могут быть различными, но в целом улучшаются следующие характеристики:

• Коррозийная устойчивость. Иногда достаточно только обработать верхний слой защитным составом, но как быть с деталями, которые постоянно соприкасаются с влагой и кислородом? Ответ простой – легировать.
• Прочность.
• Твердость.
• Отсутствие хрупкости.
• Стойкость к нагрузкам на растяжение и сжатие.
• Нужный уровень вязкости и предела текучести.
• Уменьшение намагниченности.

Производство

Основной способ – металлургический. В ходе него в расплавленный металл добавляют нужное количество примесей. Затем задаются дополнительные условия, в которых диффузия или иные реакции проходятся с более высокой скоростью.

Второй вариант легирования – нанесение поверхностного слоя таким образом, что вещества начинают взаимное проникновение друг в друга.

Источники

• https://kuban-stan.ru/drugoe/vysokolegirovannaya-stal-eto-nerzhavejka-ili-net.html
• https://tk-metal.ru/stal/visokolegirovannaya-stal-marki-kharakteristiki-primenenie.html
• https://stroy-podskazka.ru/stal/vysokolegirovannaja/
• https://elton-zoloto.ru/metalloobrabotka/chto-takoe-vysokolegirovannaja-stal.html
• https://FB.ru/article/253463/vyisokolegirovannaya-stal-opisanie-tehnologiya-svarki-markirovka-i-osobennosti
• https://www.rocta.ru/info/legirovannaya-stal-chto-ehto-takoe-marki-sostav-vidy-i-primenenie/
• https://ismith.ru/metal/markirovka-vysokolegirovannoj-stali/