Легированная сталь. Применение легированной стали

Легированная сталь – это сплав, который кроме железа, углерода и стандартных примесей, содержит легирующие элементы. Образовывая с железом химические связи, они меняют строение и значительно влияют на свойства стали, улучшая ее качество. Среди данных элементов присутствует марганец (Mn), никель (Ni), хром (Cr), кремний (Si), кобальт (Co), титан (Ti), ванадий (V), вольфрам (W), алюминий (Al), молибден (Mo).

Свойства легирующих компонентов:

• наделяют сталь повышенной жаростойкостью (Al, Co, Si);
• увеличивают: красностойкость (Mo), плотность (V, Ti), стойкость против ударных нагрузок (Co, Mn), кислотоупорность (Si);
• повышают прочность (V, Mn, Ni, Ti, Cr), твердость (V, Cr);
• препятствуют расширению стали при нагреве (W);
• улучшают антикоррозионные свойства стали (Mo, Cr, Ni, Ti).

Полезные легирующие компоненты способствуют улучшению термообрабатываемости сталей, а некоторые – нивелируют воздействие вредных компонентов, например, серы. Кремний, марганец и никель упрочняют феррит больше, чем хром, вольфрам и молибден. Одной из наиболее ценных легирующих добавок является никель. Это связано с тем, что он интенсивно упрочняет феррит, не снижая его вязкости.

Легированные стали классифицируют по следующим признакам: по равновесной структуре (доэвкитоидные, эвкитоидные), по составу, по структуре в нормализованном состоянии (перлитные, мартенситные, аустенитные) и по назначению.

Виды легированных сталей

По составу (химическому) виды легированных сталей разделяют на: низко-, средне- и высоколегированную сталь.

В своем составе высоколегированная сталь имеет наибольшее общее содержание легирующих элементов – свыше 10% и до 50 %. Она находит применение в нефтяной промышленности, энергетическом машиностроении и химической индустрии, а также используется для создания специальных конструкций, пребывающих в условиях сильного контраста рабочей температуры и ее значительных перепадов. Самую большую популярность имеют высоколегированные аустенитные стали (сплав на основе железа, легированный до 55%). Подбор легирующих элементов для такого сплава определяет его предназначение и свойства, которыми он должен обладать.

Содержание добавок в среднелегированной стали – от 2,5 до 10 %. Объединяющей их особенностью является временное сопротивление, которое существенно превосходит временное сопротивление конструкционных углеродистых сталей. В тяжелом, химическом, а также энергомашиностроении конструкционные среднелегированные стали используют для изготовления сварных облегченных высокопрочных конструкций. Распространено их применение в самолетостроении и судостроении.

Конструкционная низколегированная сталь (содержащая до 2,5 % легирующих добавок) чаще всего применяется в строительной сфере. Ее разделяют на стали для металлоконструкций и армирования железобетонных конструкций. Первая обладает высокой пластичностью и ударной вязкостью. Очень важно то, что эти свойства лишь незначительно ухудшаются при минусовых температурах. Примерно 350 МПа – предел текучести такой стали. В то же время у углеродистой стали этот предел составляет всего 225 МПа. Легированная сталь для укрепления железобетонных конструкций обладает хорошей свариваемостью, пластичностью и высокой прочностью.

Применение легированной стали

По назначению легированные стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Обширное применение легированной стали можно встретить практически в любой сфере – из нее изготавливают различные металлоконструкции и строительную арматуру, промышленные машины, хирургические инструменты и даже кухонные принадлежности. Использование определенного вида легированной стали, обладающего нужными характеристиками, обусловлено сферой применения готовой продукции.