Классификация легированных сталей по назначению

Легированные стали: классификация и маркировка

Базовая сортировка низкоуглеродистого железа позволяет разделить его на две разновидности. Фактически, основная классификация легированных сталей ведется по способу их использования:

Конструкционные. Сталь, используемая при изготовлении деталей, узлов и конструкций.
Инструментальная. Металл характеризуется содержанием углерода на уровне 0.9 – 1.4%. Дополнительные легирующие элементы в сталях инструментальных: хром, ванадий, вольфрам, кремний, марганец и прочие. Суммарная концентрация примесей, исключая углерод, не превышает 5%. Используются в производстве инструмента ударного и режущего воздействия.

Первый вопрос общего плана что значит легированная сталь? Уже получил ответ выше. Это разновидность низкоуглеродистого железа, имеющая внедрения других металлов для улучшения определенных параметров. Этот термин дает ответ и на следующий вопрос: для чего в сталь вводятся легирующие элементы? Таким образом, разобравшись, что такое легированная и нелегированная сталь можно перейти к рассмотрению двух базовых разновидностей этого металла.

Маркировка легированных сталей

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.

В зависимости от вида используемых добавок при производстве стали металл приобретает следующие свойства:

неподверженность коррозии;
упругость;
тугоплавкость;
прочность.

Для придания перечисленных качеств в состав добавляют следующие металлы:

хром;
никель;
молибден;
вольфрам;
медь.

Зачастую в углеродистую сталь достаточно добавить 1 — 3% легирующих элементов для придания ей необходимых свойств и качеств.

Конструкционные легированные стали

Толстостенные трубы из конструкционной стали

Классификация этого вида низкоуглеродистого железа достаточно обширна. Среди параметров, определяющих сортировку конструкционной стали присутствуют:

форма и габариты;

процентная масса легирующих элементов;

химический состав и базовая примесь;

качество металла, его поверхности (две различные категории);

вид обработки.

В частности, различают такие виды проката конструкционной легированной стали: круглый (марка 40х), квадратный, шестигранный, профильный под косые шайбы и полосы. Также, согласно ГОСТ 1113-88, конструкционная сталь производится в виде кованых прутков квадратного и круглого сечения. Обособленная разновидность этого вида легированного черного метала – сталь со специальной отделкой поверхности (ГОСТ 14955).

Разобраться какие стали называются легированными (конструкционный металл) поможет ГОСТ 4543-71. Соответственно этому документу изготовляется конструкционное низкоуглеродистое железо. Таким образом, вопрос “дайте определение легированных сталей”, сводится к ассортименту добавок, вводимых в металл для улучшения его характеристик. Это: азот, хром, кремний, бор, тугоплавкие металлы. Дополняют ряд никель, медь, алюминий и прочие цветные металлы.

Рассматривая конструкционные легирующие стали, следует обратить внимание на такой критерий, как общее содержание примесей. Он сортирует металл на три класса:

высоколегированный – доля добавок более 10%;

умеренный от 2.5 до 10%;

низкое содержание примесей – менее 2,5%.

Во всех случаях указывается массовый процент легирующей добавки.

Химический состав – еще один фактор классификации. Классификация конструкционной легированной стали, разделяющий ее на качественную, высококачественную, маркируемую литерой «А» и металл электрошлакового переплава – особо высококачественная разновидность с ведущей «Ш» в маркировке.

Аналогично качеству химического состава, различают три категории легированной конструкционной стали, соответственно качеству обработки поверхности. Дополнительный критерий сортировки в этом случае – вид обработки. Это, во-первых, кованый или горячекатаный прокат, калиброванный металл, а также сталь со специальной отделкой поверхности.

Уровень термической обработки отражает маркировка легированных сталей. В частности, литера «Т» говорит о термически обработанном металле, «Н» – нагартованном. Обозначение легирующих элементов в стали указывается после содержания углерода (первая пара цифр).

Нагартовка – это упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации (определение из Википедии)

Дополнительные обозначения легированных сталей указывают на следующие особенности:

По степени раскисления. Параметр напрямую зависит от процентного вхождения кремния. Стали содержащие не более 0.07% называют кипящими, свыше 0.12% – спокойными. Интервал 0.07 – 0.12% соответствует полуспокойным маркам металла.
Непосредственно маркировка. Формируется из нескольких элементов. Первый – буквенное обозначение Б или В (группа А не обозначается) с последующим «Ст». Например, Ст1кп2; БСт2пс; ВСт6сп3. Второй – цифра, соответствующая номеру ГОСТ. Третий символ: буква «Г», присутствие которой указывает на повышенно содержание марганца. Далее идут степень раскисления металла и номер категории стали.
Применение. Параметр, указывающий, где используют легированные конструкционные стали. Маркировки Ст1, Ст2 отводятся под проволоку и изделия из прутков: гвозди или заклепки. Крепежные детали обозначаются Ст3, Ст4 а осевые элементы или валы под слабой нагрузкой – Ст5, Ст6.

Альтернативная классификация конструкционных сталей по сфере использования, разделяет металл на подшипниковый, рессорно-пружинный и теплоустойчивый. В первых двух случаях наименования говорят сами за себя, тогда как последний вариант соответствует металлу, сектор применения которого – энергетическое машиностроение. Подобные конструкционные стали используются в производстве котлов, паронагревателей или сосудов.

Углеродистые стали

Углерод, усиливая твёрдость, одновременно делает сплав более хрупким. Процентное содержание элемента отражается в маркировке — по ней можно определить, какой материал перед вами. Учтите, две первые цифры отражают наличие сотых долей процента элемента, одна – в десятых долей. Если углерода до 0,25 %, то сталь низкоуглеродистая, а следовательно – недорогая, легко сваривается. Если от 0,3 до 0,55 %, то сплав среднеуглеродистый, такие активно применяются в машиностроении. Количество элемента в диапазоне 0,6-2 %, показывает, что материал высокоуглеродистый, потому свариваемость и жидкотекучесть его низка, но твёрдость высокая.

Структура низкоуглеродистых сплавов обеспечивает пластичность, но относительно малую прочность материала. Увеличения содержания углерода приводит к потере пластичности, но заметно усиливает прочность. Так, высокоуглеродистая сталь — очень твёрдый, прочный сплав, для которого применение сварки стараются по возможности избегать. Из него выпускают проволоку, подшипники, пружины, штампованные детали.

Инструментальные легированные стали

Данный вид низкоуглеродистого железа обладает иными приоритетным параметрами, сосредоточенными на высоких показателях твердости и износостойкости. Обе характеристики улучшаются с повышением концентрации углерода в металле.

Первоочередно вопрос, затрагивающий легированные стали – применение этого вида металла. Область использования, как указывалось ранее, соответствует названию категории. Подобная сталь – это материал для производства трех основных групп инструментов:

режущий;

измерительный;

штампы.

Первая категория объединяет резцы, фрезы, долбяки. К ней относится и класс быстрорежущей стали, отличающейся красностойкостью, а также сохранением режущих характеристик при нагреве до температуры 700 0С. Другая отличительная особенность быстрорежущей стали – скорость обработки металла, превышающая аналогичный параметр обычных инструментальных марок в пять раз. Маркировка быстрорежущих марок производится литерой «Р», где последующие цифры указывают процентное вхождение вольфрама.

Документ, описывающий инструментальные легированные стали – ГОСТ 5950 – 73. Данная разновидность обладает улучшенной теплостойкостью, диапазон значений данного параметра переносится в интервал 250 – 300 0С. Увеличение данной характеристики сказывается на скорости резания, повышая ее значение на 20 – 40%.

Рассматривая, как влияют легирующие элементы на свойства стали, остановимся на нескольких элементах.

Кремний, марка – 9ХС. Введение элемента в состав инструментальной стали повышает ее прокаливаемость до 40 мм. Дополнительный эффект связан с улучшением стойкости мартенсита при отпуске. Впрочем, элемент приносит и отрицательные нюансы в легируемый металл. Стали, содержащие кремний плохо поддаются резанию.

Изделия из легированной конструкционной стали

Марганец, марки – ХВГ, 9ХВСГ. Легирование этим металлом приводит к снижению деформации инструмента в процессе закалки. Наиболее эффективен данный тип легирования для протяжек – инструментов, обладающих большим соотношением длины к диаметру поперечного сечения.

Хром. Легирование элементом применяется для улучшения твердости стали после закалки.

Легированный металлолом

Обзор рынка легированного лома касается не только стали, но и чугуна. Действительно, доля объявлений купим легированный лом чугуна, не особо уступает спросу на вторичное низкоуглеродистое железо. Прием легированного лома осуществляется практически всеми пунктами, работающими с черным металлом, однако по существенно более высокой стоимости.

Стоит понимать: для пунктов приема металлолома такого разделения по легированным сталям нет (как в справочнике) – для них есть черный лом, лом нержавеющей стали и лом быстрорезов. Если с нержавейкой и быстрорезом все понятно, то в черный лом могут включаться такие стали, как: 09Г2с и другие марки, которые востребованы в данном конкретном регионе. Некоторые предприятия специализированно закупают лом стали из 09г2с.

Естественно, учитывая специфику легированных отходов и лома легированной стали, цена такого лома за килограмм определяются вхождением определенных металлов – легирующих элементов. Например, вторичная сталь, с содержанием никеля более 9.3%, может приниматься до 60 рублей за кг, тогда как более низкая концентрация Ni, приравнивает отходы к обычному черному стальному лому – 11000 за тонну.

Особую ценность представляют быстрорежущие марки, ценность которых даже в виде металлолома существенно выше. Однако сами по себе отходы быстрорезов многие приемщики разделяют на две категории. К первой группе относятся марки Р6М5, Р18, применяемые для обработки металлов, тех же легированных конструкционных сталей. Вторая – включает сорта Р9 и Р12, используемые для работ по камню и менее твердым материалам – см. статью лом быстрорежущей стали.

Лом быстрорежущей стали

Таким образом, стоимость лома легированной стали определяется в основном парой параметров: содержание и тип добавки, а также качество самой стали. С другой стороны, лом быстрорезов, в отличие от других стальных отходов, может быть использован как деловой. Многие инструменты, даже отработав эксплуатационный ресурс, остаются привлекательными для дальнейшего использования. Сфера их применения может включать как бытовой сектор, так и небольшие частные предприятия.

Классификация и маркировка легированных сталей

«МИНПРОМ ГРУПП» предлагает черный металлопрокат по низким ценам в регионе. Обеспечиваем порезку, погрузку и доставку на объект с точным соблюдением сроков и на самых выгодных условиях.

Легированные стали являются одним из основных материалов для создания металлопрокатной продукции. Это стали, в которые для того, чтобы достичь характеристик высокого уровня вводят дополнительные химические элементы в небольшом количестве. Это хром, кобальт, титан, никель, молибден, вольфрам и другие элементы.

Классификация легированных сталей

Легированные стали имеют свою классификацию по нескольким признакам:

По составу (процентному содержанию того или иного элемента);
По качественным характеристикам;
По структуре после охлаждения стали на воздухе и в равновесном состоянии;
По области применения.

По структуре равновесия, легированные стали могут быть:

При избытке в структуре феррита, доэвтекгоидные стали;
С перлитной структурой стали называют эвлектоидные;
Если в структуре есть избыток вторичных карбидов, такие стали — заэвлектоидные;
При избытке первичных карбидов сталь называют ледебуритной.

В литом виде избыточные карбиды совместно с астенитом образуют эвтектику — ледебурит, который при ковке или прокатке развивается на обособленные карбиды и аустенит. По правилам, если содержание углерода более 2%, стали должны относится к чугунным, то есть чугуны при наличии ледебурита не куются. В легированных сталях ледебурит появляется при меньшем содержании углерода. Присутствие ледебурита не делает невозможной ковку легированной стали, но значительно затрудняют ее. Существуют еще разновидности промежуточных классов стали, но они менее часто встречаются, это ферритный, полуферритный, аустенитный, полуастенитный класс стали.

Легированные стали классифицируют по состоянию структуры после охлаждения на воздухе, обуславливается такая классификация тем, что изменяется процент содержание легирующих элементов. Классы по данной классификации появились, так как при увеличении количества содержащихся легированных элементов, устойчивость аустенита в перлитной области растет, а температурная область мартенситного превращения понижается.

Металлопрокат по низким ценам | Прайс Лист в Днепре от МинПром Групп!

Выделяют такие виды стали:

Перлитные с наименее количеством легированных элементов;
Мартенситные стали — стандартное содержание легированных элементов;
Аустенитные стали — высокий уровень содержание легирующих элементов.

Данную классификацию предложил французкий ученый Л. Гийе, а вот классификацию по равновесному состоянию называют в честь ученого Обергоффера.

На диаграмме виден распад аустенита для разного вида сталей: перлитного (ф), мартенситного (б), аустенитного (в) классов.

Для легированных сталей перлитных кривая скорости охлаждения на воздухе будет пересекать область распада и в итоге производятся структуры: тростит, сорбит и перлит.

Мартенситные стали имеет область перлитного распада, сдвинутую вправо. Аустенит переохлаждается без распада до температур мартенситного превращения. Образуется в итоге мартенсит.

Сталь сохранит аустенитное состояние при сдвигании области перлитного распада вправо и снижении мартенситной точки, что приводит ее область отрицательных температур.

Классификация сталей по составу:

Никелевые;
Хромистые;
Хромоникелевые;
Хромоникельмолибденовые и т.д.

Применение легированных сталей

Различают стали по области применения:

Конструкционная сталь — часто используется в машиностроении. В свою очередь такие стали тоже делятся на два вида — цементуемые и улучшаемые;
Строительные стали — по составу своему они близки к конструкционным, но не поддаются длительной термической обработки, часто используются в строительстве. В них содержится малый процент легирующих элементов, и называются они часто низколегированными сталями;
Инструментальная сталь — предназначена для производства инструментов разного типа.

Маркировка легированных сталей по ГОСТу

Маркировка стали содержит в себе всю информацию о ее характеристиках и предназначении. Буквой обозначают наличие определенного легирующего элемента: Н-никель, К-кобальт, Х-хром, Г-марганец, Д-медь, Р-бор, Б-ниобий, Ю-алюминий, М-молибден, Ц-цирконий, С-кремний, Т-титан, В-вольфрам, П-фосфор, ч-редкоземельные металлы, А-азот, Ф-ванадий.

Цифры, идущие первыми в обозначении, показывают содержание углерода в сотых долях процента. После букв цифра показывает количество легирующих элементов, только если в составе их больше, чем 1%, если меньше, цифра отсутствует.

Компания МИНПРОМ ГРУПП предлагает металлопрокат по низким ценам из разных видов стали. Наши консультанты профессионально проконсультируют вас по составу, технологии производства и по назначению того или иного металлопроката. У нас можно приобрести продукцию металлопроката по доступным ценам и на взаимовыгодных условиях.

Виды и состав легированной стали

Легированная сталь представляет собой металл, содержащие добавки, которые дают возможность менять механические и физические свойства материала. Ниже расскажем о видах легируемой стали, покажем ее маркировку.

Что такое легированная сталь

Что же такое за чудо, эти легированные стали? В чем их отличие? Это углеродистые стали, для повышения характеристик которых используются легирующие компоненты. Степень легирования может быть разной, но даже при небольших добавлениях, качественные характеристики материала повышаются в разы.

Производство

Легирование стали осуществляется двумя способами по специальным правилам.

Главный метод – металлургический. При нем в расплавленные металлы добавляют определенное число добавок. После этого устанавливаются дополнительные параметры, после чего химические реакции проводится в ускоренном режиме.

Дополнительный вариант для легирования – добавки наносятся поверхностным слоем, чтобы началось взаимное проникновение элементов.

Химический состав

В составе легирующих элементов присутствуют постоянные добавки. Они есть в каждом сплаве. Кроме того, существуют и необязательные ингредиенты для легирования. К основным компонентам относятся:

Железо . Главная черта этого ковкого металла – его присутствие в глубинах земли. По степени добычи он находится на втором месте вслед за алюминием. Он легко вступает в химические реакции, поэтому сплавлять его легко. Процент содержания железа может быть в диапазоне от 45 до 97-99 %., в зависимости от марки стали.
Углерод . Считается одним из важнейших ингредиентов состава. Обычно элемент добавляют в размере от 0.1% до 1.4% от общей массы. Чем больше углерода, тем более прочен металл.
Марганец . Полезный элемент, относящийся к основным. Если его количество меньше 1%, серьезный улучшений он не предаст. Внешне выглядит красиво – он серебристого цвета, поэтому металлические слитки от него имеют специфический оттенок. Главная польза в том, что он помогает удалять из материала кислород. В отдельных соединениях в соответствии с нормами гостов присутствует в количестве 11 – 14 % от общей массы. При этом сталь размагничивается, получается более ударопрочной и долго не изнашивается.
Кремний – обязательный компонент состава, если в сплаве содержится свыше 0.8 %, обладает легирующими качествами. Как и марганец, он ликвидирует ненужный кислород. Повышает износоустойчивость, упругость, прочность материала при сильном нагревании.

В числе добавок бывает и вредные компоненты. Специалисты стараются их вывести, но полностью убрать невозможно. К таковым относятся:

Сера. Повышает вероятность появление трещин на нагретом металле.
Фосфор. Увеличивает хрупкость материала.
Кислород, азот и водород обладают свойствами «разрыхления» сплава.
Окислы и нитриды увеличивают вероятность появления надрывов.

Еще одна группа элементов – случайные. Появляются в емкости с шихтами, то есть смесями изначальных компонентов, не обладают полезными качествами. Могут нести безвредный характер, но поскольку доля их содержания мала, практически не влияют на структуру. К таким относят:

Медь;
Цинк;
Свинец;
Хром;
Никель.

К последней группе относят специальные элементы. Их применяют с целью улучшения некоторых свойств металла. Они придают сплаву упрочнение. Эти элементы вводятся дополнительно для повышения определенных характеристик. К ним относятся:

Титан;
Ванадий;
Молибден;
Вольфрам;
Некоторые другие.

Свойства и характеристики

Свойства и характеристики легированных сталей очень разнообразны. Они зависят от добавок, применяющихся как легирующие при изготовлении некоторых типов стали.

В зависимости от количества примесей материал получает следующие свойства:

Прочность . Эта характеристика повышается при добавлении в сплав хрома, титана, некоторых других компонентов.
Неподверженность коррозии . Увеличивается после добавления хрома и молибдена.
Твердость . Повышается после появления в составе металла марганца, хрома, иных компонентов.

Важно: Чтобы сплав стал прочнее и устойчивее к влияниям окружающей среды, в составе должен содержаться хром в количестве не меньше 12 %.

Сталь не должна менять характеристики при нагревании до 600 C°.

Классификация легированных сталей

Выделяется следующая классификация типов легированных сталей.

По качеству

В зависимости от качества, легированные стали разделяются на виды:

Конструкционные;
Инструментальные;
Имеющие особые физические свойства.

Полезно: Конструкционная и инструментальная легированная сталь применяется в сферах, требующих высокой прочности. Типы металла с особыми свойствами являются коррозионно-устойчивыми, они стойкие к экстремальным температурным значениям и агрессивной химической среде. К таким материалам относится нержавейка.

По количеству добавок

Различают три главных типа легированной стали, имеющей нержавеющий характер.

Низколегированный. В такой стали присутствует 2.5 % легирующих добавок.
Среднелегированный. В нем имеется от 2.5 до 10 % легирующих элементов.
Высоколегированный. Сюда относят сталь, в которой число легирующих компонентов свыше 10 %. В отдельных разновидностях число таких элементов может достичь 50 %.

По назначению

По практическому назначению легированные стали бывают двух типов:

Машиностроительные материалы — используются при изготовлении деталей разных механизмов, в конструкциях корпуса. Проходят особую температурную обработку.
Строительные сплавы — обычно применяются при производстве сварных металлических конструкций, их редко подвергают обработке высокой температурой.

Маркировка легированных сталей

Точный состав каждого легируемого материала можно посмотреть в справочниках. Однако узнать подобные сведения можно, если понимать маркировку в легированной стали. Легирующие элементы можно опознать по буквенному обозначению. Кроме того, есть возможность сделать расшифровку по процентным показателям различных элементов в металле.

Важно: Маркировка обозначается буквой, которая показывает назначение сплава. Литеры обозначают следующие марки:

Ж, Х, Е — нержавеющие, хромистые, магнитные металлы.

Я — нержавеющий сплав хромоникилиевого типа.

Ш — сталь шарикоподшипниковой разновидности.

Р — режущий металл.

А, Ш — сталь с примесями, обладающая высоким качеством.

Расшифровка маркировки

Кроме того, в стали могут содержаться разные компоненты. Прилагаем таблицу, показывающую, как обозначаются различные металлы в сплавах:

Важно: если перед буквой указана цифра, это количество используемого кремния, при показании цифр после буквенной аббревиатуры, имеется в виду процент указанных веществ.

Применение легированной стали

Легированная сталь находит широкое применение в машиностроительной отрасли, производстве инструментов, стройматериалов.

Автомобильные детали производят из перлитных сплавов. К таким относится сталь низкой и средней степени легированности. После отжига структура металла позволяет обрабатывать материал режущими инструментами.

Сталь с незначительной легированностью используется в судостроении, поскольку материал позволяет снизить толщину применяемого сплава.

Металл с хромовой примесью применяют для выплавки изделий, не подверженных воздействию молочной, уксусной кислот, при изготовлении деталей, работающих в среде высокого давления. Это могут быть шестерни коробки передач, поршневые пальцы и иные детали.

Интересно: Сталь с сильной легированностью применяется для создания деталей, имеющих устойчивость к коррозии. Подобные компоненты держат экстремальные температуры, могут служить при + 1100 C°.

Сварка сплавов

Легированные сплавы гибкие, из них делают сложные механизмы путем сварки. Благодаря разному содержанию примесей, каждый тип легированных сплавов обладает своей спецификой.

Низколегированных

Эти металлы часто подвергаются закаливанию, они хорошо свариваются, но их швы плохо переносят чрезмерное напряжение. Необходимо предварительно подогреть сплав и медленно его охладить, чтобы не образовались холодные трещины.

Среднелегированных

Легированные стали данного типа получаются надежными при применении компонентов из вольфрама, молибдена, ванадия. Необходимо подобрать электроды с этими же веществами, но не такой концентрации. Сплав требует защиты от перегрева, окислительных процессов, водородной болезни.

Высоколегированных

Для сварки нужно использовать оборудование с наименьшим тепловым захватом материалов. Это следует сделать, чтобы металл не подвергался короблению при сварке, поскольку в сплаве содержится много добавок. Газовую сварку не стоит использовать.

При электросварке следует пользоваться электродами с покрытием из фтора и кальция. Таким путем можно добиться качественных показателей прочности швов.