Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Лего́вана сталь або спеціальна сталь — сталь, в яку додають інші метали з метою надання їй тих чи інших властивостей. Як легуючі елементи найчастіше застосовують хром, нікель, манган, кремній, вольфрам, молібден і ванадій, значно рідше — кобальт, титан, берилій та інші метали. У більшості випадків легуючі елементи додаються в незначних кількостях — десяті частки відсотка, але деякі з них — від декількох до 10–15 % і навіть більше. Назви легованих сталей походять від назв легуючих елементів.
За ступенем легування сталі поділяють на низьколеговані з вмістом легуючих елементів до 2,5 %, середньолеговані — 2,5–10 % та високолеговані, де вміст легуючих елементів перевищує 10 %.
Мета легування
Головна мета легування переважної більшості сталей — підвищення міцності за рахунок розчинення легуючих елементів у фериті та аустеніті, утворення карбідів та збільшення прогартовуваності. Крім того, легуючі елементи можуть підвищувати стійкість проти корозії, теплостійкість, жаротривкість (окалиностійкість), жароміцність тощо. Такі елементи як хром, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, титан утворюють карбіди, а нікель, кремній, мідь, алюміній карбідів не утворюють. Марганець та нікель знижують критичні точки А1 і А3, а решта — підвищують. Крім того, легуючі елементи зменшують критичну швидкість охолодження при гартуванні, що необхідно враховувати при призначенні режимів гартування (температури нагрівання та середовища для охолодження). За значної кількості легуючих елементів може суттєво змінитись структура, що приводить до утворення нових структурних класів в порівнянні з вуглецевими сталями.
Вплив легуючих елементів на властивості сталі
- Всі легуючі елементи підвищують міцність.
- Легуючі елементи, які утворюють карбіди, подрібнюють зерно при кристалізації.
- Корозійної стійкості, жаротривкості (окалиностійкості), жароміцності, теплостійкості легуючі елементи надають лише при значній кількості в сталях (хром 8–13 %, нікель 8–12 %, вольфрам, молібден понад 5 %).
- Окремі хімічні елементи:
- Хром — при кількості більше ніж 13 % надає корозійної стійкості, понад 5 % — жаростійкості.
- Нікель — одночасно з міцністю підвищує ударну в'язкість, а також жароміцність (понад 8 %).
- Кремній — в ресорно-пружинних сталях надає пружності, а у високотемпературних сталях — жаростійкості.
- Марганець — сприяє росту аустенітного зерна при перегріві.
- Вольфрам і молібден — утворюють важкорозчинні карбіди і за значної кількості (понад 5 %) надають сталі теплостійкості.
- Титан і ванадій — переважно для подрібнення зерна і стримання його росту при нагріванні.
- В корозійно-стійких сталях титан запобігає міжкристалітній корозії, алюміній підвищує твердість при азотуванні, а також жаростійкість.
Маркування легованих сталей
Леговані сталі маркують за допомогою літер і цифр. Легуючі елементи позначаються літерами: Н — нікель, Х — хром, К — кобальт, М — молібден, Г — марганець, Д — мідь, Р — бор, Б — ніобій, С — кремній, В — вольфрам, Т — титан, Ф — ванадій, П — фосфор, А — азот.
Перші дві або три цифри на початку маркування показують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка, а якщо одна цифра — то в десятих частках. Цифри, які стоять після літер, вказують на середній вміст легуючого елемента, що позначається цією літерою у відсотках. Якщо вуглецю або легуючого елемента міститься близько 1 %, то цифри не ставляться. Буква А на кінці маркування позначає, що дана сталь належить до високоякісних.
Наприклад:
- сталь 35Х2ГСА має 0,35 % вуглецю, 2 % хрому, 1 % марганцю, 1 % кремнію. А — означає, що ця сталь високоякісна;
- сталь 110Г13 містить 1,10 % вуглецю, 13 % марганцю;
- сталь ХВ5 має 1 % вуглецю, 1 % хрому, 5 % вольфраму;
- сталь 9ХС містить 0,9 % вуглецю, 1 % хрому, 1 % кремнію.
У високовуглецевих інструментальних сталях цифри, які показують вміст вуглецю, взагалі упускаються, наприклад марка Х12М означає сталь з вмістом 1,5–1,7 %С, 12 % хрому і 0,5 % молібдену. Деякі леговані сталі виділені в окремі групи і позначаються буквами: Ш — кулькопідшипникові, Р — швидкорізальні, Е — для постійних магнітів.
Класифікація легованих сталей
За структурою в стані відпалу
- доевтектоїдні, із легованим феритом і евтектоїдом у структурі: сталі 20ХНЗА; 18ХГТ; 40Х;
- евтектоїдні, із структурою лише евтектоїду: сталь 80Х;
- заевтектоїдні, із евтектоїдом і вторинними карбідами у структурі: сталі 9ХС, ШХ15, ХВГ.
- ледебуритні (карбідні): зі структурою евтектоїду, евтектичних (первинних) і вторинних карбідів: сталі Р18, Р14Ф4, Х12М.
- аустенітні — структура легований аустеніт: сталі 110Г13, 12Х18Н10Т.
- феритні — структура легований ферит: сталі 10Х17, 10Х25.
За призначенням
За призначенням леговані сталі поділяються на конструкційні, інструментальні та сталі з особливими властивостями.
- Конструкційні — застосовують для виготовлення деталей машин, при цьому в цих сталях міститься хрому, марганцю, кремнію до 2 %, нікелю до 4 %. Приклади конструкційних сталей:
- Низьковуглецеві, які піддаються цементації: 15Х, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХНР.
- Середньовуглецеві, які піддаються поліпшенню: 35ХГСА, 40Х, 45Г2.
- Ресорно-пружинні: 55С2, 60Г, 60С2ХФА, 65С2ВА.
- Високоміцні: 03Н18К9М5Т, 04Х11Н9М2Д2ТЮ, 25Н24М4, 24Н21Г2С2М4, 30Х10Г10.
- Підшипникові: ШХ9, ШХ15 (0,9 % і 1,5 % хрому відповідно) за ГОСТ 801-78; 100CrMo7, 19MnCr5, 70Mn4, X108CrMo17, 80MoCrV42-16 за ДСТУ ISO 683-17:2008.
- Будівельні: 10Г2С, 15ХСНД, 15ГФ.
- Інструментальні сталі застосовують для різного інструменту. Вони повинні мати високу твердість та зносостійкість.
Сталі для різального інструменту:
- Низької теплостійкості (до 250 °C): ХГ, 9ХС, ХВГ, ХВСГ.
- Підвищеної до 600 °C теплостійкості (швидкорізальні): Р9, Р6М5, Р9К5, Р14Ф4.
Сталі для вимірювального інструменту. Ці сталі повинні мати високу твердість, зносостійкість і зберігати постійність розмірів. Для виготовлення плиток, калібрів, шаблонів застосовують високовуглецеві хромисті сталі, наприклад, ХВГ, ХВ5. Найчастіше такі сталі після гартування обробляють холодом (для повного перетворення залишкового аустеніту в мартенсит).
Сталі для штампів:
- Холодного деформування середніх розмірів: 9ХС, Х6ВФ.
- Холодного деформування різних розмірів, особливо високоточних: Х12М, Х12Ф.
- Гарячого деформування середніх розмірів: 5ХНТ, 5ХНВ.
- Гарячого деформування великих розмірів важконавантажених: 4Х2В5МФ, 5Х3В3МФС.
- Спеціальні сталі (сталі з особливими властивостями) застосовують для роботи в агресивних середовищах, при високих температурах, ударних навантаженнях тощо.
Корозійно-стійкі сталі мають високу корозійну стійкість у хімічно активних газових і рідких середовищах. Це досягається за рахунок великого вмісту хрому (понад 13 %). Титан вводять в сталь для запобігання міжкристалітної корозії. Корозійно-стійкі сталі поділяються на:
- Хромисті 10Х13, 40Х13, 10Х25 (феритна).
- Хромонікелеві (аустенітні): 12Х18Н9, 10Х18Н10Т.
Жаростійкі і жароміцні сталі мають здатність сталі чинити опір газовій корозії за підвищених температур та зберігати достатню міцність за високих температур.
Жаростійкість забезпечується легуванням сталей хромом, кремнієм та алюмінієм, які утворюють захисні плівки (Fe, Cr)2О3, SiO2, Al2O3. До жаростійких сталей відносяться леговані сталі 25Х6С10, 40Х9С2, 15Х25Т, 12Х18Н10Т.
Жароміцність досягається легуванням тугоплавкими хімічними елементами (хром, нікель, молібден). Як правило, жароміцні сталі мають і жаростійкість. Це сталі 15Х2МФС, 15Х11МФ, 40Х10С2М, 10Х18Н10Т, 40Х15Н7Г7Ф2МС.
Зносостійка (аустенітна) сталь 110Г13Л (сталь Гадфільда) використовується для виготовлення деталей, які працюють в умовах абразивного тертя й високого тиску та ударів (наприклад, траки гусеничних машин, деталі подрібнювачів, хрестовини залізничних і трамвайних колій, черпаки землерийних машин). Характерна особливість марганцевого аустеніту — здатність сильно наклепуватись і перетворюватися в мартенсит, що призводить до підвищення твердості й опору зношення.
Приклади використання
Прикладом високолегованих сталей може служити вольфрамо-хромо-ванадієва сталь із вмістом 18 % W, 4 % Cr і 1 % V. Цю сталь називають швидкорізальною, оскільки з неї виробляють різальні інструменти. Особливістю цієї сталі є те, що вона не втрачає своєї твердості і міцності навіть при 600 °C.
Хромо-нікелева сталь із вмістом 18 % Cr і 8 % Ni в атмосфері повітря не піддається корозії. Цю сталь називають нержавіючою. З неї роблять нержавіючі ножі, ложки, виделки тощо.
Знання хімічного складу, структури та впливу легуючих елементів дозволяє об'єктивно оцінити експлуатаційні властивості сталей, їх раціональне застосування і призначити необхідну термічну обробку.
Див. також
Джерела
- ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия.
- ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки и технические требования.
- ДСТУ ISO 683-17:2008 (ISO 683-17:1999, IDT) Національний стандарт України. Сталі термооброблені, леговані та автоматні. Частина 17. Підшипникові сталі.
- Попович В. В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: [підручник для студ. вищ. навч. закл.] / В. В. Попович, В. В. Попович. — Львів: Світ, 2006. — 624 с. — .
- Пахолюк А. П. Основи матеріалознавство і конструкційні матеріали: [підруч. для студ. вищ. навч. зал.] / А. П. Пахолюк, О. А. Пахолюк. — Львів: Світ, 2005. — 172 с. — .
- Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів / [навч. посібник для учнів прф. навч. зал.] / Хільчевський В. В., Кондратюк С. Є., Степаненко В. О., Лопатько К. Г. К.: Либідь,2002. — 328 с. .
- В. П. Мовчан, М. М. Бережний. Основи металургії. Дніпропетровськ: Пороги. 2001. 336 с.
Посилання
- Якісна сталь // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 220. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Lego vana stal abo specialna stal stal v yaku dodayut inshi metali z metoyu nadannya yij tih chi inshih vlastivostej Yak leguyuchi elementi najchastishe zastosovuyut hrom nikel mangan kremnij volfram molibden i vanadij znachno ridshe kobalt titan berilij ta inshi metali U bilshosti vipadkiv leguyuchi elementi dodayutsya v neznachnih kilkostyah desyati chastki vidsotka ale deyaki z nih vid dekilkoh do 10 15 i navit bilshe Nazvi legovanih stalej pohodyat vid nazv leguyuchih elementiv Za stupenem leguvannya stali podilyayut na nizkolegovani z vmistom leguyuchih elementiv do 2 5 serednolegovani 2 5 10 ta visokolegovani de vmist leguyuchih elementiv perevishuye 10 Meta leguvannyaGolovna meta leguvannya perevazhnoyi bilshosti stalej pidvishennya micnosti za rahunok rozchinennya leguyuchih elementiv u feriti ta austeniti utvorennya karbidiv ta zbilshennya progartovuvanosti Krim togo leguyuchi elementi mozhut pidvishuvati stijkist proti koroziyi teplostijkist zharotrivkist okalinostijkist zharomicnist tosho Taki elementi yak hrom marganec molibden volfram vanadij titan utvoryuyut karbidi a nikel kremnij mid alyuminij karbidiv ne utvoryuyut Marganec ta nikel znizhuyut kritichni tochki A1 i A3 a reshta pidvishuyut Krim togo leguyuchi elementi zmenshuyut kritichnu shvidkist oholodzhennya pri gartuvanni sho neobhidno vrahovuvati pri priznachenni rezhimiv gartuvannya temperaturi nagrivannya ta seredovisha dlya oholodzhennya Za znachnoyi kilkosti leguyuchih elementiv mozhe suttyevo zminitis struktura sho privodit do utvorennya novih strukturnih klasiv v porivnyanni z vuglecevimi stalyami Vpliv leguyuchih elementiv na vlastivosti staliVsi leguyuchi elementi pidvishuyut micnist Leguyuchi elementi yaki utvoryuyut karbidi podribnyuyut zerno pri kristalizaciyi Korozijnoyi stijkosti zharotrivkosti okalinostijkosti zharomicnosti teplostijkosti leguyuchi elementi nadayut lishe pri znachnij kilkosti v stalyah hrom 8 13 nikel 8 12 volfram molibden ponad 5 Okremi himichni elementi Hrom pri kilkosti bilshe nizh 13 nadaye korozijnoyi stijkosti ponad 5 zharostijkosti Nikel odnochasno z micnistyu pidvishuye udarnu v yazkist a takozh zharomicnist ponad 8 Kremnij v resorno pruzhinnih stalyah nadaye pruzhnosti a u visokotemperaturnih stalyah zharostijkosti Marganec spriyaye rostu austenitnogo zerna pri peregrivi Volfram i molibden utvoryuyut vazhkorozchinni karbidi i za znachnoyi kilkosti ponad 5 nadayut stali teplostijkosti Titan i vanadij perevazhno dlya podribnennya zerna i strimannya jogo rostu pri nagrivanni V korozijno stijkih stalyah titan zapobigaye mizhkristalitnij koroziyi alyuminij pidvishuye tverdist pri azotuvanni a takozh zharostijkist Markuvannya legovanih stalejLegovani stali markuyut za dopomogoyu liter i cifr Leguyuchi elementi poznachayutsya literami N nikel H hrom K kobalt M molibden G marganec D mid R bor B niobij S kremnij V volfram T titan F vanadij P fosfor A azot Pershi dvi abo tri cifri na pochatku markuvannya pokazuyut serednij vmist vuglecyu v sotih chastkah vidsotka a yaksho odna cifra to v desyatih chastkah Cifri yaki stoyat pislya liter vkazuyut na serednij vmist leguyuchogo elementa sho poznachayetsya ciyeyu literoyu u vidsotkah Yaksho vuglecyu abo leguyuchogo elementa mistitsya blizko 1 to cifri ne stavlyatsya Bukva A na kinci markuvannya poznachaye sho dana stal nalezhit do visokoyakisnih Napriklad stal 35H2GSA maye 0 35 vuglecyu 2 hromu 1 margancyu 1 kremniyu A oznachaye sho cya stal visokoyakisna stal 110G13 mistit 1 10 vuglecyu 13 margancyu stal HV5 maye 1 vuglecyu 1 hromu 5 volframu stal 9HS mistit 0 9 vuglecyu 1 hromu 1 kremniyu U visokovuglecevih instrumentalnih stalyah cifri yaki pokazuyut vmist vuglecyu vzagali upuskayutsya napriklad marka H12M oznachaye stal z vmistom 1 5 1 7 S 12 hromu i 0 5 molibdenu Deyaki legovani stali vidileni v okremi grupi i poznachayutsya bukvami Sh kulkopidshipnikovi R shvidkorizalni E dlya postijnih magnitiv Klasifikaciya legovanih stalejZa strukturoyu v stani vidpalu doevtektoyidni iz legovanim feritom i evtektoyidom u strukturi stali 20HNZA 18HGT 40H evtektoyidni iz strukturoyu lishe evtektoyidu stal 80H zaevtektoyidni iz evtektoyidom i vtorinnimi karbidami u strukturi stali 9HS ShH15 HVG ledeburitni karbidni zi strukturoyu evtektoyidu evtektichnih pervinnih i vtorinnih karbidiv stali R18 R14F4 H12M austenitni struktura legovanij austenit stali 110G13 12H18N10T feritni struktura legovanij ferit stali 10H17 10H25 Za priznachennyam Za priznachennyam legovani stali podilyayutsya na konstrukcijni instrumentalni ta stali z osoblivimi vlastivostyami Konstrukcijni zastosovuyut dlya vigotovlennya detalej mashin pri comu v cih stalyah mistitsya hromu margancyu kremniyu do 2 nikelyu do 4 Prikladi konstrukcijnih stalej Nizkovuglecevi yaki piddayutsya cementaciyi 15H 18HGT 12HNZA 25HNR Serednovuglecevi yaki piddayutsya polipshennyu 35HGSA 40H 45G2 Resorno pruzhinni 55S2 60G 60S2HFA 65S2VA Visokomicni 03N18K9M5T 04H11N9M2D2TYu 25N24M4 24N21G2S2M4 30H10G10 Pidshipnikovi ShH9 ShH15 0 9 i 1 5 hromu vidpovidno za GOST 801 78 100CrMo7 19MnCr5 70Mn4 X108CrMo17 80MoCrV42 16 za DSTU ISO 683 17 2008 Budivelni 10G2S 15HSND 15GF Instrumentalni stali zastosovuyut dlya riznogo instrumentu Voni povinni mati visoku tverdist ta znosostijkist Stali dlya rizalnogo instrumentu Nizkoyi teplostijkosti do 250 C HG 9HS HVG HVSG Pidvishenoyi do 600 C teplostijkosti shvidkorizalni R9 R6M5 R9K5 R14F4 Stali dlya vimiryuvalnogo instrumentu Ci stali povinni mati visoku tverdist znosostijkist i zberigati postijnist rozmiriv Dlya vigotovlennya plitok kalibriv shabloniv zastosovuyut visokovuglecevi hromisti stali napriklad HVG HV5 Najchastishe taki stali pislya gartuvannya obroblyayut holodom dlya povnogo peretvorennya zalishkovogo austenitu v martensit Stali dlya shtampiv Holodnogo deformuvannya serednih rozmiriv 9HS H6VF Holodnogo deformuvannya riznih rozmiriv osoblivo visokotochnih H12M H12F Garyachogo deformuvannya serednih rozmiriv 5HNT 5HNV Garyachogo deformuvannya velikih rozmiriv vazhkonavantazhenih 4H2V5MF 5H3V3MFS Specialni stali stali z osoblivimi vlastivostyami zastosovuyut dlya roboti v agresivnih seredovishah pri visokih temperaturah udarnih navantazhennyah tosho Korozijno stijki stali mayut visoku korozijnu stijkist u himichno aktivnih gazovih i ridkih seredovishah Ce dosyagayetsya za rahunok velikogo vmistu hromu ponad 13 Titan vvodyat v stal dlya zapobigannya mizhkristalitnoyi koroziyi Korozijno stijki stali podilyayutsya na Hromisti 10H13 40H13 10H25 feritna Hromonikelevi austenitni 12H18N9 10H18N10T Zharostijki i zharomicni stali mayut zdatnist stali chiniti opir gazovij koroziyi za pidvishenih temperatur ta zberigati dostatnyu micnist za visokih temperatur Zharostijkist zabezpechuyetsya leguvannyam stalej hromom kremniyem ta alyuminiyem yaki utvoryuyut zahisni plivki Fe Cr 2O3 SiO2 Al2O3 Do zharostijkih stalej vidnosyatsya legovani stali 25H6S10 40H9S2 15H25T 12H18N10T Zharomicnist dosyagayetsya leguvannyam tugoplavkimi himichnimi elementami hrom nikel molibden Yak pravilo zharomicni stali mayut i zharostijkist Ce stali 15H2MFS 15H11MF 40H10S2M 10H18N10T 40H15N7G7F2MS Znosostijka austenitna stal 110G13L stal Gadfilda vikoristovuyetsya dlya vigotovlennya detalej yaki pracyuyut v umovah abrazivnogo tertya j visokogo tisku ta udariv napriklad traki gusenichnih mashin detali podribnyuvachiv hrestovini zaliznichnih i tramvajnih kolij cherpaki zemlerijnih mashin Harakterna osoblivist margancevogo austenitu zdatnist silno naklepuvatis i peretvoryuvatisya v martensit sho prizvodit do pidvishennya tverdosti j oporu znoshennya Prikladi vikoristannyaPrikladom visokolegovanih stalej mozhe sluzhiti volframo hromo vanadiyeva stal iz vmistom 18 W 4 Cr i 1 V Cyu stal nazivayut shvidkorizalnoyu oskilki z neyi viroblyayut rizalni instrumenti Osoblivistyu ciyeyi stali ye te sho vona ne vtrachaye svoyeyi tverdosti i micnosti navit pri 600 C Hromo nikeleva stal iz vmistom 18 Cr i 8 Ni v atmosferi povitrya ne piddayetsya koroziyi Cyu stal nazivayut nerzhaviyuchoyu Z neyi roblyat nerzhaviyuchi nozhi lozhki videlki tosho Znannya himichnogo skladu strukturi ta vplivu leguyuchih elementiv dozvolyaye ob yektivno ociniti ekspluatacijni vlastivosti stalej yih racionalne zastosuvannya i priznachiti neobhidnu termichnu obrobku Div takozhStal Instrumentalna stal Konstrukcijna stal Hromovo vanadiyeva stalDzherelaGOST 4543 71 Prokat iz legirovannoj konstrukcionnoj stali Tehnicheskie usloviya GOST 5632 72 Stali vysokolegirovannye i splavy korrozionnostojkie zharostojkie i zharoprochnye Marki i tehnicheskie trebovaniya DSTU ISO 683 17 2008 ISO 683 17 1999 IDT Nacionalnij standart Ukrayini Stali termoobrobleni legovani ta avtomatni Chastina 17 Pidshipnikovi stali Popovich V V Tehnologiya konstrukcijnih materialiv i materialoznavstvo pidruchnik dlya stud vish navch zakl V V Popovich V V Popovich Lviv Svit 2006 624 s ISBN 966 603 452 2 Paholyuk A P Osnovi materialoznavstvo i konstrukcijni materiali pidruch dlya stud vish navch zal A P Paholyuk O A Paholyuk Lviv Svit 2005 172 s ISBN 966 603 387 9 Materialoznavstvo i tehnologiya konstrukcijnih materialiv navch posibnik dlya uchniv prf navch zal Hilchevskij V V Kondratyuk S Ye Stepanenko V O Lopatko K G K Libid 2002 328 s ISBN 966 06 0247 2 V P Movchan M M Berezhnij Osnovi metalurgiyi Dnipropetrovsk Porogi 2001 336 s PosilannyaYakisna stal Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 220 ISBN 978 966 7407 83 4