Какво е легирана стомана - състав, свойства, марки, ГОСТ, цел, обработка

Може би няма такъв човек в света, който да не чува за най-често срещаната сплав от желязо на земята - стомана. В допълнение към факта, че материалът има много разновидности, той се използва в производството на почти всички железни конструкции и обекти. Освен това, специално внимание се отделя на сплавните сплави, които имат специални свойства. В съвременната индустрия е трудно да се намери индустрия, в която да не се използва легирана стомана. Какво е и как този вид се различава от всички останали?

Какво е това?

Обикновената стомана е съединение на железен въглерод и множество примеси. Под дефиницията на "легирана стомана" (LS) се има предвид специална сплав, която се получава чрез въвеждане на определен брой химически елементи. Това се прави, за да се получат необходимите физични и химични свойства на метала.

Като правило се добавят такива елементи на периодичната таблица, без които е трудно да се управлява в зависимост от конкретната ситуация:

• Никел - Н (Ni).
• Мед - M (Cu).
• Ниобий - В (Nb).
• Хром - Х (Cr).
• Манган - Т (Mn).
• Силикон - С (Si).
• Ванадий - F (V).
• Волфрам - In (W).
• Молибден - М (Mo).
• Титан - Т (Ti).
• Алуминий - А (Al).
• Цирконий - С (Zr).
• Кобалт - К (Со).

Но освен тях се използват и молибден и алуминий. Освен това всеки от тези елементи се добавя за конкретна цел. А броят им пряко засяга получаването на необходимите качества. Сега става малко ясно какво е легирана стомана.

добавки

Някои от тях, подобрявайки някои специфични материални свойства, подценяват други качества. Например, с помощта на манган е възможно значително да се повиши якостта и твърдостта на метала заедно с подобряването на качествата на рязане. В същото време това води до увеличаване на зърното, което намалява устойчивостта на ударни натоварвания.

Добавянето на хром, напротив, може да подобри тези качества и в същото време да увеличи топлинната устойчивост. Благодарение на никела, сплавта става по-еластична и ако нейното количество преобладава, металът придобива високи стойности на корозионна устойчивост и устойчивост на топлина. Неръждаемата стомана, за която всеки знае, е само сплав от последните два метала или материал с съдържание на хром от 27%.

Всеки, който знае каква легирана стомана е, какво е сплав, не е напълно изяснен. Така че, същността на това е да добавите тези елементи. Но обратно към нашите "примеси" - молибден от една страна увеличава твърдостта, а от друга - води до намаляване на крехкостта. За сметка на волфрам, е възможно да се увеличи не само твърдостта, но и силата, а с нея и рязаните качества на метала. Освен това, при нагряване до висока температура (600-650 ° C), тези свойства не се губят (зачервяване).

Силиконът ви позволява да увеличите еластичността на материала, както и устойчивост на киселини. Добавянето на ванадий повишава пластичните свойства чрез намаляване на зърното. Titanium ви позволява да получите по-траен материал.

примеси

Сега е ясно какво е легирана стомана. Но в същото време човек трябва да е наясно с наличието на някои примеси, които, независимо от степента на стомана, винаги присъстват в него. В повечето случаи те са неметални:

• Carbon.
• Серен.
• Фосфор.
• Кислород и азот.
• Водорода.

Въглеродът има най-голямо влияние върху свойствата на стоманата. Ако съдържа не повече от 1,2%, то материалът се характеризира с висока твърдост и здравина. Също така увеличава границата на провлачване. Превишаването на тази норма води до намаляване на якостта и еластичността.

Високото съдържание на сяра също не е добро. Над 0.65% - намалени якост на удар устойчивост на корозия, пластичност. Но освен това, заваряемостта на стоманата е значително намалена.

Необходимо е да сте изключително внимателни с фосфора , тъй като излишъкът му, дори незначително, влияе отрицателно върху метала. Вискозитетът и пластичността намаляват, като същевременно се увеличава крехкостта и течливостта. Всичко това може да повлияе на преработката на легирани стомани.

Излишният кислород и азот води до прекомерна чупливост на материала, както и до намаляване на неговия вискозитет.

Високото съдържание на водород дава и метална крехкост, което е нежелателно.

Сортове лекарства

В зависимост от количеството на легиращите добавки, стоманата може да се раздели на три вида:

• Нисколегирана стомана - съдържа не повече от 2,5% добавки.
• Средно легирана стомана - броят на легиращите елементи варира от 2,5 до 10%.
• Високолегирана стомана - тук говорим за по-високо съдържание от 10% и по-високо.

Той взема предвид общия брой на легиращите добавки.

За да се получат определени качества, легираните стомани преминават през процес на нормализация. Това е, когато материалът се загрява до температура от 900 ° С и след това се охлажда на въздух.

Въз основа на това „маркировката“ на легирани стомани може да изглежда така:

• Перлит - съдържанието на легиращи добавки за такива стомани варира от 5% до 7%. Получават се следните структури: перлит, сорбитол и тръстика.
• Мартензитни - тук легиращите елементи са повече от 7-15%, въглеродът е не повече от 0.55%.
• Аустенитни - в допълнение към съдържанието на сплавни елементи (повече от 15%), никел (8%) и манган (13%) присъстват тук. Съдържанието на въглерод не е повече от 0,2%.
• Феритна - тази въглеродна структура също съдържа не повече от 0.2%. Докато хромът е 17-30%, силицийът е 2.5% (не по-малко). Такива стомани могат да се отдадат на нисковъглеродни.
• Карбид (ледебуритна) - това са марки с високо съдържание на въглерод (0.7% C). Съдържат основно волфрам, ванадий, молибден и хром.

Първи различни степени на легирана стомана, или по-скоро неговата структура, зависи не само от скоростта на охлаждане на метала във въздуха, но също така и от количеството на добавки за легиране и въглерод.

Характеристики за етикетиране на лекарства

В началото на статията в списъка на легиращите елементи има близо до всеки от тях букви, което не е случайно. Това са етикетирането на такива метали, но в допълнение към тях все още има номера. По-долу е даден пример.

Всичко това се извършва съгласно ГОСТ 4543-71. Буквено-цифровото обозначение не е случайно, тъй като всички легирани стомани имат широк диапазон. И в такъв сорт е лесно да се обърка, и следователно е необходимо да се систематизира.

Освен това, всяка буква от кирилицата (последвана от първата) в обозначението показва наличието на един или друг елемент, а числото (обикновено след буквата) показва съдържанието в проценти. В този случай, ако говорим за количества по-малко от 0,99%, тогава броят обикновено не се поставя.

Понякога редкоземни метали като итрий, лантан и редица други могат да бъдат добавени към сплавта. В този случай, при обозначението на стомана, легирана по ГОСТ, се посочва само една буква - Ch.

• Първите две цифри винаги показват процента въглерод, който никога не се означава буквално.
• Ако е високоскоростна стомана, тогава съдържанието на волфрам се посочва в цели фракции от един процент. Хром в такива сплави обикновено е 4%.
• За стоманени лагери, след буквите ШХ следва означението за съдържание на хром в десети от процента.
• Наличието на две букви “А” означава много чиста легирана стомана.

Вземете например две маркировки:

1. 03H13AG19 - LS съдържа 0.03% въглерод, 13% хром, 1% азот и 19% манган.
2. 18HGT - в този стоманен въглерод е 0.18%, а хром, титан и манган 1% всеки.

Освен това в самото начало на всяка маркировка на легирани стомани може да има писмо, което указва специален материал:

• Електротехника - Е.
• Висока скорост - R.
• Сачмени лагери - W.
• Автоматитна - А.

Легираните стомани все още могат да принадлежат към категорията висококачествени или особено висококачествени метали.

В този случай в края на маркировката ще има съответно буквата “А” или “III”.

предимства

Всички легирани стомани имат редица ценни предимства, сред които си струва да се подчертае:

• повишената устойчивост на деформации на ламелния характер;
• висока твърдост;
• устойчивост на студено счупване и вискозитет;
• високо технологично качество.

В допълнение, тази стомана не е предразположена към деформиране или други дефекти по време на процеса на втвърдяване.

недостатъци

С всички очевидни предимства, които има легираната инструментална стомана, или други, има и недостатъци:

• Те се характеризират с дендритна сегрегация, но за щастие това може да се избегне чрез провеждане на дифузионно отгряване.
• Високолегираните сортове могат да съдържат остатъчен аустенит, което намалява устойчивостта към умора и твърдост на материала.
• Не се изключва появата на флокули, така наречените пукнатини в структурата на стоманата. Този дефект може да бъде избегнат чрез забавяне на охлаждането на метала, както и чрез намаляване на съдържанието на водород по време на топенето.

В зависимост от вида на топлинната обработка, повечето дефекти се избягват. В резултат на това стоманата придобива необходимите, понякога уникални качества.

Производство на наркотици

Производствен процес на легиране стомани за инструменти или други преминавания в няколко етапа с използване на електродъгови пещи:

• Желязна руда изчистени.
• Топене на метал.
• Добавяне на легиращи елементи.

В процеса на почистване на желязната руда се отървава от нежелани примеси, като сяра и фосфор. Всичко това се случва в топилна пещ от отворен тип. Използва се и технологията за вторична обработка на стомана. Друг необходим технологичен процес е вакуумното топене, в резултат на което се отстраняват арсенът и редица примеси от цветни метали.

Вече се използва електрическа дъгова пещ за топене на метал, за който суровината се нагрява до висока температура от 400-600 ° С. Тук желязото започва да се превръща в желязо, което се характеризира с нестабилна кристална решетка. Но чрез стабилизиране той произвежда някакъв вид легирана стомана.

Това се прави както следва. Кислородът влиза в работната камера, при горенето на който атмосферата на камерата се доставя с въглерод. Той започва да се смесва с желязо, което води до образуването на стомана.

По-късно към суровините се добавят различни добавки , в зависимост от необходимите свойства на метала. Кристална решетка става по-плътна и резултатът са легирани продукти.

Термична обработка

за топене BOS не свършва. След това трябва да се втвърди. Претопените проби се подлагат на процедура на втвърдяване при температура 1100 ° С. След това е необходимо освобождаване на въглеродни и легирани стомани, което става постепенно, за да се избегне появата на пукнатини.

Този процес е необходим за всички закалени части. Неговата основна задача е да облекчи вътрешните напрежения. Това намалява твърдостта и пластичността се увеличава. За почивка могат да се използват различни средства:

• вани:
  • масло;
  • Селитра;
  • с разтопена основа.
• Готварска печка с принудителна циркулация на въздуха.

Що се отнася до температурата на темпериране, тя зависи от марката на лекарството и от изискваната твърдост на материала. Например, за HRC 59-60 той е 150-200 ° С. За високоскоростни лекарства е необходим температурен режим малко повече - 540-580 ° С. Това се нарича също вторично втвърдяване, тъй като твърдостта на детайла се увеличава.

Като правило, след процеса на закаляване, стоманата се охлажда на открито. Но никел-хром продукти са изключение - те се нуждаят от баня с вода или масло. Ако охлаждането се забави, това ще доведе до прекомерна крехкост на метала.

сфера на приложение

Що се отнася до целта на легираната стомана, това е практически всяка сфера на човешката дейност. Металният инструмент се използва за производство на фрези, ножове, матрици, измервателни уреди, зъбни колела, пружини, окачвания, стрии и др. Неръждаема LS е идеална за производство на чинии, кутии за домакински уреди.

Заваръчни лекарства

Процесът на заваряване на лекарството напълно зависи от химическия състав на метала. Освен това, за разлика от легиращите елементи, въглеродът има най-голям ефект. В същото време, самите добавки имат различен ефект върху заваряването. Например, наличието на хром и манган в по-голяма степен води до образуването на пукнатини, а не до никел. Но титан в този процес действа доста благоприятно.

Поради голямото количество сяра, фосфор и разтворени газове, заваряемостта на стоманата се влошава значително. Следователно, тяхното съдържание не трябва да бъде повече от 0.020-0.055%, което по никакъв начин няма да повлияе на заваряването на легирани стомани.