Уплыў легіруючых элементаў на ўласцівасці сталі. Віды, маркі і прызначэнне сталей

Сталь - адзін з самых запатрабаваных матэрыялаў у свеце сёння. Без яе цяжка ўявіць любую існуючую будаўнічую пляцоўку, машынабудаўнічыя прадпрыемствы, ды і шмат іншых месцаў і рэчаў, якія нас атачаюць ў паўсядзённым жыцці. Разам з тым, гэты сплаў жалеза з вугляродам бывае дастаткова розным, таму ў дадзеным артыкуле будзе разгледжана ўплыў легіруючых элементаў на ўласцівасці сталі, а таксама яе віды, маркі і прызначэнне.

Агульная інфармацыя

Сёння многія маркі сталі шырока прымяняюцца практычна ў любой сферы жыццядзейнасці чалавека. Гэта шмат у чым тлумачыцца тым, што ў гэтым сплаве аптымальна спалучаецца цэлы комплекс механічных, фізіка-хімічных і тэхналагічных уласцівасцяў, якія не маюць якія-небудзь іншыя матэрыялы. Працэс выплаўлення сталі бесперапынна ўдасканальваецца і таму яе ўласцівасці і якасць дазваляюць атрымаць патрабаваныя паказчыкі работы атрымліваюцца ў выніку механізмаў, дэталяў і машын.

Класіфікацыя па прызначэнні

Кожная сталь у залежнасці ад таго, для чаго яна створана, у абавязковым парадку можа быць прылічана ў адну з наступных катэгорый:

• Канструкцыйная.
• Інструментальная.
• Спецыяльнага прызначэння з адмысловымі ўласцівасцямі.

Самы шматлікі клас - гэта канструкцыйныя сталі, распрацаваныя для стварэння разнастайных будаўнічых канструкцый, прыбораў, машын. Канструкцыйныя маркі падзяляюцца на паляпшаецца, цементуемые, спружынная-рысорныя, высокатрывалыя.

Інструментальныя сталі дыферэнцуюць у залежнасці ад таго, для якога інструмента яны вырабляюцца: рэжучага, вымяральнага і т. Д. Само сабой, што ўплыў легіруючых элементаў на ўласцівасці сталі гэтай групы таксама вяліка.

Спецыяльныя сталі маюць сваё падзел, якое прадугледжвае наступныя групы:

• Нержавеючыя (яны ж каразійнастойкія).
• Гарачатрывалыя.
• Гарачаўстойлівыя.
• Электратэхнічныя.

Групы сталей па хімічным складзе

Класіфікацыяй агучваюцца сталі ў залежнасці ад ўтвараюць іх хімічных элементаў:

• Вугляродзістыя маркі сталі.
• Легаваныя.

Пры гэтым абедзве гэтыя групы дадаткова падзяляюцца яшчэ і па колькасці змяшчаецца ў іх вугляроду на:

• Низкоуглеродистые (карбону менш 0,3%).
• Рэалагічнае (канцэнтрацыя карбону роўна 0,3 - 0,7%).
• Высокавугляродзістага (карбону больш 0,7%).

Што такое легаваная сталь?

Пад гэтым вызначэннем варта разумець сталі, у якіх утрымліваюцца, паралельна з пастаяннымі прымешкамі, яшчэ і дабаўкі, ўкараняюцца ў структуру сплаву, з мэтай павелічэння механічных уласцівасцяў атрыманага ў канчатковым рахунку мацюкала.

Некалькі слоў пра якасць сталі

Гэты параметр дадзенага сплаву мае на ўвазе пад сабой сукупнасць уласцівасцяў, якія, у сваю чаргу, абумаўляюцца непасрэдна працэсам яго вытворчасці. Да падобных характарыстыках, якім падпарадкоўваюцца і легаваныя інструментальныя сталі, адносяцца:

• Хімічны склад.
• Аднастайнасць структуры.
• Тэхналагічнасць.
• Механічныя ўласцівасці.

Якасць любой сталі наўпрост залежыць ад таго, колькі змяшчаецца ў ёй кіслароду, вадароду, азоту, серы і фосфару. Таксама не апошнюю ролю адыгрывае і метад атрымання сталі. Самым дакладным з пункту гледжання попадния ў патрабаваны дыяпазон прымешак з'яўляецца сопособ выплаўлення сталі ў электрапечках.

Легаваная сталь і змена яе уласцівасцяў

Легаваная сталь, маркі якой ўтрымліваюць у сваёй маркіроўцы літарныя абазначэння ўводзяцца прымусова элементаў, мяняе свае ўласцівасці не толькі ад гэтых іншых рэчываў, але і таксама ад іх узаемнага дзеянні паміж сабой.

Калі разглядаць канкрэтна вуглярод, то па ўзаемадзеянні з ім легіруючых элементаў можна ўмоўна падзяліць на дзве вялікія групы:

• Элементы, якія фарміруюць з вугляродам хімічнае злучэнне (карбід) - малібдэн, хром, ванадый, вальфрам, марганец.
• Элементы, якія не ствараюць карбідам - крэмній, алюміній, нікель.

Варта заўважыць, што сталі, якія легіравальных карбидобразующими рэчывамі, маюць вельмі высокую цвёрдасць і падвышаны супраціў зносу.

Низколегированная сталь (маркі: 20ХГС2, 09Г2, 12Г2СМФ, 12ХГН2МФБАЮ і іншыя). Асаблівае месца займае сплаў 13Х, які досыць цьвёрды для вырабу з яго хірургічнага, гравіравальны, ювелірнага абсталявання, брытваў.

расшыфроўка

Змест легіруючых элементаў ў сталі можна вызначыць па яе маркіроўцы. Кожная з такіх ўводзяцца ў сплаў складнікаў мае сваё літарнае пазначэнне. напрыклад:

• Хром - Cr.
• Ванадый -V.
• Марганец -Mn.
• Ніёбія - Nb.
• Вальфрам -W.
• Тытан - Ti.

Часам у пачатку індэкса маркі сталі стаяць літары. Кожная з іх нясе асаблівы сэнс. У прыватнасці, літара "Р" азначае, што сталь з'яўляецца хуткарэзнай, "Ш" сігналізуе, што сталь шарикоподшипниковая, "А" - аўтаматная, "Э" - электратэхнічная і т. Д. Высакаякасныя сталі маюць у сваім лічба-літарным пазначэнні ў канцы літару "а", а асабліва якасныя ўтрымліваюць у самым канцы маркіроўкі літару "Ш".

Ўздзеянне легіруючых элементаў

У першую чаргу варта сказаць, што асноватворнае ўплыў на ўласцівасці сталі аказвае вуглярод. Менавіта гэты элемент забяспечвае з павышэннем сваёй канцэнтрацыі павелічэнне трываласці і цвёрдасці пры зніжэнні глейкасці і пластычнасці. Акрамя таго, падвышаная канцэнтрацыя вугляроду гарантуе пагаршэнне обрабатываемость рэзаннем.

Змест хрому ў сталі напрамую ўплывае на яе каразійную стойкасць. Гэты хімічны элемент фармуе на паверхні сплаву ў агрэсіўнай акісляльнай асяроддзі тонкую ахоўную аксіднай плёнкай. Аднак для дасягнення такога эфекту ў сталі хрому павінна быць не менш за 11,7%.

Асаблівай увагі заслугоўвае алюміній. Яго ўжываюць у працэсе легіравання сталі для выдалення кіслароду і азоту пасля яе прадзьмуху, каб паспрыяць змяншэнню старэння сплаву. Акрамя таго, алюміній значна павышае ўдарную глейкасць і цякучасць, нейтралізуе вельмі шкодны ўплыў фосфару.

Ванадый - гэта асаблівы легіруючых элементаў, дзякуючы якому легаваныя інструментальныя сталі атрымліваюць высокую цвёрдасць і трываласць. Пры гэтым у сплаве памяншаецца зерне і павышаецца шчыльнасць.

Легаваная сталь, маркі якой ўтрымліваюць вальфрам, нададзеная высокай цвёрдасцю і красностойкостью. Вальфрам добры таксама і тым, што ён цалкам ліквідуе далікатнасць падчас запланаванага адпачынкі сплаву.

Для павелічэння гарачатрывалага, магнітных уласцівасцяў і супраціву значным ударных нагрузак сталь легіравальных кобальтам. А вось адным з тых элементаў, які не аказвае якога-небудзь істотнага ўплыву на сталь, з'яўляецца крэмній. Аднак у тых марках сталі, якія прызначаны для зварных металаканструкцый, канцэнтрацыя крэмнія павінна быць абавязкова ў межах 0,12-0,25%.

Значна павышае механічныя ўласцівасці сталі магній. Яго таксама выкарыстоўваюць у якасці десульфуратора ў выпадку выкарыстання внедоменной десульфурации чыгуну.

Низколегированная сталь (маркі яе ўтрымліваюць легіруючых элементаў менш за 2,5%) вельмі часта ўтрымлівае марганец, што забяспечвае ёй абавязковая павелічэнне цвёрдасці, зносаўстойлівасці пры захаванні аптымальнай пластычнасці. Але пры гэтым канцэнтрацыя гэтага элемента павінна быць больш за 1%, інакш не атрымаецца дасягнуць названых уласцівасцяў.

Вугляродзістыя маркі сталі, выплаўлялі для розных маштабных будаўнічых канструкцый, ўтрымліваюць у сабе медзь, якая забяспечвае максімальныя антыкаразійныя ўласцівасці.

Для павелічэння красностойкости, пругкасці, мяжы трываласці пры расцяжэнні і стойкасці да карозіі ў сталь абавязкова ўводзяць малібдэн, які таксама яшчэ і павышае супраціў акіслення металу пры нагрэве да высокіх тэмпературных паказчыкаў. У сваю чаргу цэрый і неадым прымяняюцца для зніжэння сітаватасці сплаву.

Разглядаючы ўплыў легіруючых элементаў на ўласцівасці сталі, нельга абыйсці ўвагай і нікель. Дадзены метал дазваляе сталі атрымаць цудоўную прокаливаемость і трываласць, павысіць пластычнасць і ўдаратрываласць і панізіць мяжа хладноломкости.

Вельмі шырока выкарыстоўваецца ў якасці легіруючых дабаўкі і ніёбія. Яго канцэнтрацыя, у 6-10 разоў перавышае колькасць абавязкова присутсвтующего вугляроду ў сплаве, дазваляе ліквідаваць міжкрышталітнай карозіі нержавеючай маркі сталі і засцерагае зварныя швы ад вельмі непажаданага разбурэння.

Тытан дазваляе атрымаць самыя аптымальныя паказчыкі трываласці і пластычнасці, а таксама палепшыць каразійную стойкасць. Тыя сталі, якія ўтрымлівае гэтую дабаўку, вельмі добра падвяргаюцца апрацоўцы рознай прыладай спецыяльнага прызначэння на сучасных металарэзных станках.

Ўвядзенне ў стальной сплаў цырконія дае магчымасць атрымаць патрабаваную зярністасць і пры неабходнасці аказваць уплыў менавіта на рост збожжа.

выпадковыя прымешкі

Вельмі непажаданымі элементамі, якія вельмі негатыўна адбіваюцца на якасці сталі, з'яўляюцца мыш'як, волава, сурма. Іх з'яўленне ў сплаве заўсёды прыводзіць да таго, сталь становіцца вельмі далікатнай па межах сваіх зерня, што асабліва прыкметна пры смотке сталёвых стужак і ў працэсе адпалу низкоуглеродистых марак сталей.

заключэнне

У наш час ўплыў легіруючых элементаў на ўласцівасці сталі даволі добра вывучана. Спецыялісты старанна правялі аналіз уздзеяння кожнай дабаўкі ў сплаве. Атрыманыя тэарэтычныя веды дазваляюць металурга ўжо на этапе афармлення замовы сфармаваць прынцыповую схему выплаўлення сталі, вызначыцца з тэхналогіяй і колькасцю патрэбных расходных матэрыялаў (руды, канцэнтрату, акатышаў, прысадак і іншага). Найбольш часта сталеплавильщики выкарыстоўваю хром, ванадый, кобальт і іншыя легіруючых элементаў, якія з'яўляюцца дастаткова дарагімі.