Введение каких элементов в сталь повышает ее коррозионную стойкость

Обновлено: 19.04.2024

Характеристики углеродистых сталей далеко не всегда соответствуют требованиям, которые предъявляют к материалам различные отрасли промышленности. Чтобы откорректировать их свойства, используют легирование.

Чем отличаются легирующие элементы от примесей

В углеродистых сталях, помимо основных элементов – железа и углерода, есть и другие: марганец, сера, фосфор, кремний, водород и прочие. Их считают примесями и делят на несколько групп:

К постоянным относят серу, фосфор, марганец и кремний. Они всегда содержатся в стали в небольших количествах, попадая в нее из чугуна или используясь в качестве раскислителей.
К скрытым относят водород, кислород и азот. Они тоже присутствуют в любой стали, попадая в нее при выплавке.
К случайным относят медь, мышьяк, свинец, цинк, олово и прочие элементы. Они попадают в сталь из шихтовых материалов и считаются особенностью руды.

Для каждой из перечисленных примесей характерно определенное процентное содержание. Так, марганца в стали, как правило, не более 0,8 %, кремния – не более 0,4 %, фосфора – не более 0,025 %, серы – не более 0,05 %. Если обычного содержания некоторых элементов недостаточно, для получения сталей с нужными свойствами в них дополнительно вносят в определенных количествах специальные примеси, которые называют легирующими добавками.

Химический состав стали, формируемый в процессе выплавки, напрямую влияет на ее механические свойства

Как примеси влияют на свойства сталей

Примеси оказывают разное влияние на характеристики сталей:

Углерод (С) повышает твердость, прочность и упругость сталей, но снижает их пластичность.
Кремний (Si) при содержании в стали до 0,4 % и марганец при содержании до 0,8 % не оказывают заметного влияния на свойства.
Фосфор (P) увеличивает прочность и коррозионную стойкость сталей, но снижает их пластичность и вязкость.
Сера (S) повышает хрупкость сталей при высоких температурах, снижает их прочность, пластичность, свариваемость и коррозионную стойкость.
Азот (N₂) и кислород (O₂) уменьшают вязкость и пластичность сталей.
Водород (H₂) повышает хрупкость сталей.

Как легирующие элементы влияют на свойства сталей

Легирующие добавки вводят в стали для изменения их характеристик:

Хром (Cr) повышает твердость, прочность, ударную вязкость, коррозионную стойкость, электросопротивление сталей, одновременно уменьшая их коэффициент линейного расширения и пластичность.
Никель (Ni) увеличивает пластичность, вязкость, коррозионную стойкость и ударную прочность сталей.
Вольфрам (W) повышает твердость и прокаливаемость сталей.
Молибден (Mo) увеличивает упругость, коррозионную стойкость, сопротивляемость сталей растягивающим нагрузкам и улучшает их прокаливаемость.
Ванадий (V) повышает прочность, твердость и плотность сталей.
Кремний (Si) увеличивает прочность, упругость, электросопротивление, жаростойкость и твердость сталей.
Марганец (Mn) повышает твердость, износоустойчивость, ударную прочность и прокаливаемость сталей.
Кобальт (Co) увеличивает ударную прочность, жаропрочность и улучшает магнитные свойства сталей.
Алюминий (Al) повышает жаростойкость и стойкость сталей к образованию окалины.
Титан (Ti) увеличивает прочность, коррозионную стойкость и улучшает обрабатываемость сталей.
Ниобий (Nb) повышает коррозионную стойкость и устойчивость сталей к воздействию кислот.
Медь (Cu) увеличивает коррозионную стойкость и пластичность сталей.
Церий (Ce) повышает пластичность и прочность сталей.
Неодим (Nd), цезий (Cs) и лантан (La) снижают пористость сталей и улучшают качество поверхности.

Виды легированных сталей

В зависимости от содержания легирующих элементов, стали делят на три вида:

Если легирующих элементов менее 2,5 %, стали относят к низколегированным.
При их содержании от 2,5 до 10 % стали считаются среднелегированными.
Если легирующих элементов более 10 %, стали относят к высоколегированным.

Заключение

Примеси неизбежно присутствуют в сталях, но ряд из них являются вредными (к ним относятся скрытые примеси), поэтому их содержание стараются минимизировать. Легирующие элементы добавляют в стали целенаправленно для улучшения их свойств или получения специфических характеристик.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Повышение коррозионной стойкости стали при действии пресной и морской воды, азотной кислоты, окислительной среды при высокой температуре ( окалиностойкость) достигается хромированием - насыщением поверхностного слоя хромом. [1]

На повышение коррозионной стойкости стали оказывает положительное влияние добавка никеля. Оптимальным содержанием следует считать для этого типа стали 4 % Ni, поскольку более высокое его содержание практически не изменяет скорость коррозии. [3]

Порошки применяют и для повышения коррозионной стойкости стали и чугуна, особенно в конструкциях, подверженных атмосферному воздействию ( опоры линий электропередачи, элементы строительных конструкций и пр. [4]

Таким образом, для повышения коррозионной стойкости сталей желательно, чтобы легирующий элемент окислялся легче железа, но давал пленку окислов, предохраняющую его от дальнейшего окисления и разъедания. К таким элементам относятся хром, кремний, алюминий, образующие плот-аые пленки окислов ( Cr2Os, SiO2, А12Оз), стойкие в большинстве коррозионных сред. [5]

Если азотирование делается только для повышения коррозионной стойкости стали , детали могут быть изготовлены из конструкционных сталей любых марок. [6]

Уменьшение количества карбидной фазы и повышение коррозионной стойкости стали с увеличением степени пластической деформации при ВТМО носит затухающий характер. [8]

Рассмотрение парциальных кинетических кривых показывает, что повышение коррозионной стойкости стали при легировании кремнием ( см. рис. 3) и уменьшение при этом селективности растворения ( см. рис. 4) обусловлено тем, что кремний затрудняет выход в раствор наименее коррозионно-стойкого компонента - железа. Скорость перехода в раствор хрома в этом случае тормозится в меньшей степени. [9]

В последние годы в качестве нового пути повышения коррозионной стойкости сталей является получение сплавов повышенной чистоты методом вакуумной плавки. [10]

В патентной литературе рекомендуются также присадки 0 05 - 5 0 % сурьмы для повышения коррозионной стойкости стали . [11]

Экономное легирование хромом, марганцем, кремнием ( или мышьяком), фосфором, медью и молибденом приводит к повышению коррозионной стойкости стали в подводной зоне по сравнению со СтЗ или 14Г2АФ и зоне переменного смачивания примерно вдвое в первые годы испытаний. [12]

Стандарт предусматривает: а) испытание на загиб в нагретом состоянии на 180 без оправки при толщине листа до 20 мм; б) ударную вязкость на продольных и поперечных образцах; в) введение в сталь меди для повышения коррозионной стойкости стали . [13]

Повышение коррозионной стойкости стали в промышленной атмосфере при легировании медью связывают с образованием на поверхности металла сравнительно плохо растворимых основных сульфатов ( из S02, входящего в состав промышленных загрязнений), из которых постепенно формируется непроницаемая пленка продуктов коррозии. [15]

Коррозионная стойкость хромоникелевых сталей в растворах неокислительных кислот и растворах, содержащих хлориды может быть повышена легированием их молибденом. При этом, как правило, снижается скорость активного растворения, увеличивается склонность сталей к пассивированию ( снижается ток пассивации и ток в пассивном состоянии), повышается устойчивость пассивного состояния. Стали 18Crl2Ni, легированные 2 - 3 % Мо, устойчивее в средах, содержащих хлор-ионы при невысоких температурах. В серной кислоте хромоникелевые стали устойчивы только в очень разбавленных растворах. [2]

Коррозионная стойкость хромоникелевых сталей ( как и хромистых) обусловлена в основном образованием на поверхности сплава защитной пассивной пленки; однако хромоникелевые стали обладают несколько более высокой. Объясняется это наличием в сплаве никеля, который способствует образованию мелкозернистой однофазной структуры и повышает стойкость стали в разбавленных растворах серной кислоты, а также в ряде водных растворов солей. [3]

На коррозионную стойкость хромоникелевых сталей большое влияние оказывают условия термообработки. Наивысшая коррозионная стойкость достигается при закалке на твердый раствор с быстрым переходом зоны температур 500 - 800 С. При медленном охлаждении или повторном нагреве в интервале указанных температур пересыщенный твердый раствор частично распадается с выделением по границам зерен карбидов хрома. В результате коррозионная стойкость металла резко снижается. Поэтому сварные швы и околошовные зоны аппаратов из нержавеющей стали, не прошедших повторную термообработку после сварки, наиболее подвержены коррозии. [4]

Резкое уменьшение коррозионной стойкости хромоникелевой стали в результате нагрева при умеренных температурах объясняется тем, что выделение карбидов, богатых хромом, сопровождается местным ( по границам зерен) обеднением твердого раствора хромом. [5]

Для повышения коррозионной стойкости хромоникелевой стали в неокислительных средах в качестве легирующих добавок вводят молибден и медь, так как введение 2 - 3 % молибдена и меди увеличивает пассивацию. [6]

Присадка молибдена улучшает коррозионную стойкость хромоникелевых сталей в сульфитных растворах целлюлозы ( бумажная промышленность); присадка молибдена и меди сильно повышает коррозионную стойкость в разбавленных растворах ( 10 - 60 %) серной кислоты при повышега-ных температурах. [8]

Аналогичным образом объясняется отрицательное влияние углерода на коррозионную стойкость хромоникелевых сталей . С одной стороны, углерод, образуя с хромом карбиды типа Сг23С6, уменьшает общее содержание хрома в твердом растворе и тем самым понижает коррозионную стойкость металла. С другой стороны, при увеличении содержания углерода и соответственно карбидов повышается склонность таких сталей к межкристаллитной коррозии. При более высоких содержаниях углерода сварку необходимо проводить в присутствии добавок стабилизирующих элементов - титана, ниобия или тантала. Известно, что газовая сварка в большей степени способствует межкристаллитной коррозии, чем электродуговая, а наилучшие результаты дает аргоно-дуговая сварка, которая проводится с большой скоростью. Кроме того, предотвращение межкристаллитной коррозии сварных соединений возможно при закалке стали на аустенит. [9]

В табл. 29 показано влияние более длительных нагревов при температуре 650 на коррозионную стойкость хромоникелевых сталей типа 20 - 12 в кипящей 60 % - ной азотной кислоте. [11]

Химическая стойкость хромоникелевых сталей обусловлена образованием на их поверхности защитной окисной пленки. Коррозионная стойкость хромоникелевых сталей выше, чем хромистых, особенно в водных растворах некоторых солей и в растворах серной кислоты ( до 5 %), в которых хромоникелевые стали достаточно устойчивы при комнатной температуре. Хро моникелевые стали устойчивы в растворах азотной ( до 95 % HNO3; до 70) и фосфорной ( до 80 % Н8РО4; до 100) кислот. [12]

С, 0 9 % Si, 14 7 % Сг, 13 5 % Мп 0 3 % М) Х25Г15 ( 0 05 % С, 1 17 % Si, 23 8 % Сг, 14 6 % Мп, 0 16 % N, 0 18 % Nb), имеют высокую коррозионную стойкость в некоторых не очень агрессивных органических средах и там где их коррозионная стойкость равноценна коррозионной стойкости хромоникелевых сталей , они могут их заменять. В частности, сталь Х15АГ15 рекомендована для оборудования, используемого при производстве итаконовой кислоты. [13]

Стали типа 18 - 8 устойчивы в азотной кислоте до 60 % - ной концентрации при температурах кипения. Кроме растворов азотной кислоты, эти стали устойчивы в химически чистой фосфорной кислоте до 15 % - ной концентрации, IB большинстве органических соединений, не содержащих ионов хлора в сернокислых и других солях. Коррозионная стойкость хромоникелевых сталей может быть повышена путем легирования их молибденом, медью, кремнием и другими элементами. При легировании молибденом склонность сталей к ( пассивированию увеличивается ( снижается ток пассивации и ток в пассивном состоянии), повышается устойчивость пассивного состояния. Стали типа 18 - 12, легированные молибденом, устойчивы в средах, содержащих хлор-ионы ( при невысоких температурах), в органических кислотах ( уксусной, муравьиной), в средах целлюлозно-бумажной ( промышленности и др. Л. П. Посысаевой, А. А. Бабаковым и В. А. Петровской [ 86, с. Мо в стали, содержащие 20, 24, 28 % Ni и 18, 21 и 24 % Сг повышает их стойкость в растворах фосфорной кислоты и в экстракционной фосфорной кислоте ( Р205 - 32 %, F - - 2 %, S0f - - 1 6 %) при 68 - 70 С. [14]

Существует два вида межкристаллитной коррозии. Первый вид характерен для восстановительных и слабо окислительных сред и связан в основном с выделением карбидов хрома. Последний вид коррозии не связан с выделением карбидов хрома и протекает почти во всех высоколегированных сталях, даже когда они содержат незначительное количество углерода и прошли правильную термообработку. Такая коррозия часто наблюдается даже в кипящей 65 % - ной азотной кислоте при наличии фаз с высоким содержанием хрома. При более низких концентрациях азотной кислоты заметного снижения коррозионной стойкости хромоникелевых сталей не наблюдается и даже при температуре кипения они обладают хорошей устойчивостью. [15]

По механизму действия их можно разделить на анодные, катодные и ингибиторы смешанного типа, в зависимости от того, на какие коррозионные процессы они оказывают максимальное влияние. Для повышения коррозионной стойкости сталей в нейтральных электролитах используют обычно неорганические вещества пассивирующего действия, влияющие на анодные процессы. К ним относятся хроматы, полифосфаты, бензоат натрия, нитраты и пр. Для кислых сред используют преимущественно органические вещества адсорбционного действия, тормозящие катодные процессы. Однако ингибиторы коррозии не всегда могут защищать металл от наводоро -, живания, часто влияющего на его прочность. [16]

Цинкование применяют для повышения коррозионной стойкости стали в атмосфере, бензине, маслах и горячих газах ( 300 - 500 С), содержащих сероводород. Цинковое покрытие нестойко в кислотах и щелочах. [17]

В низко - и среднелегированных сталях легирующие элементы вводят в основном для упрочнения. Хром и молибден способствуют некоторому повышению коррозионной стойкости стали в котловой воде и насыщенном паре. Упрочнение достигается в основном вследствие повышения склонности легированных сталей к прокаливаемости, упрочнения феррита и образования мелкодисперсных карбидов. Одновременно несколько ухудшаются пластические свойства и свариваемость. Сварку листов больших толщин из низколегированных сталей приходится проводить с предварительным и сопутствующим подогревом; после сварки во избежание образования трещин становится необходимым высокий отпуск; это усложняет технологический процесс и увеличивает трудоемкость изготовления. Однако снижается металлоемкость, так как вследствие более высокой прочности легированных сталей растут допускаемые напряжения. Многие низколегированные стали имеют заметно более низкую температуру перехода в хрупкое состояние по сравнению с углеродистыми. [18]

Кроме того, коррозионное поведение металла связано с образованием слоев из продуктов реакции, которые покрывают его и защищают от дальнейшего разъедания. Например, уже незначительное количество меди способствует повышению коррозионной стойкости стали , вследствие того, что оксид меди, соединяясь с окалиной, образует довольно плотный защитный слой. Кристаллы матрицы высоколегированных сталей ( например, зерна хромистого феррита и зерна аустенита), так же, как и зерна феррита в нелегированной углеродистой стали, могут выявляться как окрашиванием при погружении в травитель, так и оптически после обычного травления поверхности зерен. [20]

При определенном соотношении легирующих элементов и термическом воздействии на сталь в аустените может возникнуть ферритная фаза. Феррит при содержании порядка 10 - 15 % способствует повышению коррозионной стойкости стали в окислительных средах ( нормы содержания феррита в стали обычно устанавливаются с учетом не только коррозионной стойкости двухфазной стали, но и других факторов, например склонности к охрупчиванию, определяющих работоспособность изделия в эксплуатационных условиях. [21]

Насыщение хромом позволяет значительно увеличить коррозионную стойкость железа и стали в азотной и уксусной кислотах, в среде перекиси водорода и в растворе хлористого натрия. Насыщение вольфрамом и молибденом сообщает коррозионную стойкость железу и стали в серной кислоте, насыщение марганцем увеличивает стойкость в среде перекиси водорода и хлористого натрия, а насыщение ниобием и ванадием способствует повышению коррозионной стойкости стали в серной кислоте. [22]

При наложении на испытуемый образец катодного тока действие микропар практически прекращается вследствие явления защитного эффекта. О повышении коррозионной стойкости стали в результате протекания этого процесса свидетельствует подъем кривой на участке аб ( см. фиг. Однако обильное выделение водорода на металле при дальнейшем увеличении плотности тока создает условия, очевидно благоприятствующие развитию водородной хрупкости. Вследствие того, что действие этого фактора преобладает над эффектом катодной защиты, наблюдается заметное снижение стойкости стали ( участок кривой бв на фиг. [23]

С увеличением времени отпуска концентрация хрома в феррите выравнивается и коррозионная стойкость стали повышается. С ростом температуры отпуска ( 700, 750 С) перепад концентрации хрома в феррите снижается вследствие увеличения скорости диффузии хрома. Этим определяется повышение коррозионной стойкости стали . Степень обеднения хромом ферритной фазы увеличивается с повышением содержания углерода в стали. При этом соответственно понижается коррозионная стойкость сталей в отожженном состоянии. [25]

Периодические операции по пассивации и консервации котлов призваны повысить коррозионную стойкость перлитных сталей - основного конструкционного материала котлов. Увеличение межпромывочного периода сокращает простои котла, расходы на проведение очистки и обезвреживание сбросов. При этом же межпромывочном периоде повышение коррозионной стойкости сталей в эксплуатации и в стоянке приводит к упрощению химической очистки и уменьшению расхода реагентов на нее. [26]

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей может быть в значит, степени повышена методами легирования, применения оптимальных режимов термич. Наиболее эффективным является увеличение содержания хрома. При высоком содержании хрома нержавеющие стали устойчивы даже в слабоокислит. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей резко повышается при снижении содержания углерода, что особенно важно для борьбы со структурной коррозией и повышения коррозионной стойкости стали после высокого отпуска. Значительно повышается коррозионная стойкость нержавеющих сталей, особенно в слабоокислит. [28]

Основные легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Понятие «коррозионная стойкость стали» означает способность металла противостоять появлению ржавчины.
Скорость распространения коррозии зависит от многих факторов, в том числе от состава и технических характеристик стального сплава, а также качества окружающей среды.

Обычная сталь разрушается от коррозии за достаточно короткое время.

Одни из существующих методов применяют в процессе плавки. Другие используют в сборочных цехах, на конечной стадии изготовления металлоконструкций или их монтажа на строительной площадке.

Однако существуют различные способы, не только существенно повышающие коррозионную стойкость металла, но и придающие стальным конструкциям безусловную невосприимчивость к влажным и агрессивным воздействиям. Их можно разделить на две группы:

Изменение химического состава стального сплава с введением легирующих добавок. В качестве таковых выступают элементы с положительным электрохимическим потенциалом или обладающие способностью к пассивации.
Нанесение надежных защитных покрытий на готовые металлические изделия, конструкции, детали. Для этого используются различные способы и материалы: анодирование, пассивирование, окрашивание, эмалирование.

Легирование стали для повышения коррозионной стойкости

Металлургическая промышленность использует различные легирующие элементы, сообщающие стали коррозионную стойкость. При подборе состава особое внимание уделяется количеству углерода. Если этот показатель превышает 1,2 %, то металл существенно теряет прочностные показатели, становится менее пластичным. Сплавы с низким содержанием углерода, в химическом составе которых присутствуют хром, никель, молибден называются нержавеющими.

По требованиям ГОСТ 4553-71 в маркировке каждого типа стали четко обозначено, какие легирующие компоненты в ней присутствуют, а также их количественный показатель. Например, так:

Каждый легирующий элемент оказывает строго определенное влияние на технические характеристики стали:

хром (Сг) повышает коррозионную стойкость, увеличивает прочностные качества, твердость;
никель (Ni) повышает устойчивость к коррозии, улучшает пластические свойства металла;
титан (Ti) положительно влияет на коррозионную стойкость стали, одновременно улучшая прочность, плотность и обрабатываемость металла;
молибден (Mo) делает сталь особенно устойчивой не только к воздействию воды, но также кислот, щелочей, солевых растворов;
вольфрам (W) делает металл более твердым и менее хрупким;
кремний (Si) повышает коррозионную стойкость стали, делает ее магнитонепроницаемой, мало подверженной процессам окисления.

Стали, обладающие повышенной коррозионной стойкостью, носят название нержавеющих. Зависимо от процентного содержания и сочетания легирующих компонентов изменяется структура металла. В связи с этим стальной сплав может быть ферритным, мартенситным, аустенитным, ферритно-мартенситным, ферритно-аустенитным, аустенитно-мартенситным.

Легирующие элементы в стали

Легированные стали — это углеродистые стали, содержащие менее 1% углерода, однако с добавками других металлов в количествах достаточных, чтобы существенио изменить свойства стали. Наиболее важные легирующие элементы

Алюминий Вплоть до 1% алюминия в легированных сталях позволяет им, в процессе азотирования образовать более твердый, износоустойчивый наружный слой.

Хром. Присутствие небольшого количества хрома стабилизирует структуру твердых карбидов. Это улучшает отклик стали на термообработку. Присутствие большого количества хрома улучшает коррозионную стойкость и термостойкость стали (например, нержавеющая сталь). К сожалению, присутствие хрома в стали приводит к росту зернистости (см. никель).

Кобальт. Кобальт повышает критическую скорость закалки стали при tермобработке. Это позволяет инструментальным сталям работать при высоких температурах без разупрочнения (смягчающего отпуска). Кобальт — важный легирующий элемент в некоторых быстрорежущих (инструментальных) сталях

Медь. Вплоть до 0,5 % содержания меди улучшает коррозионную стойкость легированных сталей.

Свинец. Присутствие вплоть до 0,2 % свинца улучшает обрабатываемость сталей, однако за счет уменьшения прочности и вязкости.

Марганец. Этот легирующий элемент всегда присутствует в сталях до максимального содержания 1,5 % для нейтрализации вредного влияния примесей, остающихся после процессов её удаления. Он также способствует формированию устойчивых карбидов в подвергающихся закалке сталях. В больши количествах (вплоть до 12,5 %) марганец улучшает износоустойчивость сталей самопроизвольно формируя твердый наружный слой под воздействием истирания (самозакалка).

Молибден. Этот легирующий элемент поднимает сопротивление ползучести сталей при высоких температурах; стабилизирует в них карбиды; улучшает характеристики режущих инструментов при высоких температурах и уменьшает восприимчивость хромоникелевых сталей к «отпускной хрупкости».

Никель. Присутствие никеля в легированных сталях способствует увеличению прочности и улучшению структуры. Он также улучшает коррознонную стойкость стали. К сожалению, никель имеет склонность разупрочнять сталь графитизируя любые присутсвующие карбиды. Так как никель и хром обладают противоположными свойствами, их часто используют в сочетании (хромо-никелевые стали). Их преимущества дополняют друг друга, в то время как их нежелательные воздействия взаимно уравновешиваются.

Фосфор. Это остаточный элемент после процессов удаления. Он может стать причиной непрочности стали, и обычно стремятся уменьшить его присутствие до уровня ниже 0,05 %. Тем не менее фосфор способен улучшить обрабатываемость, действуя как внутренняя смазка. В больших количествах он также улучшает текучесть литых сталей и чугуна.

Кремний. Присутствие кремния вплоть до 0,3 % улучшает текучесть литых сталей и чугунов, причем в отличие от фосфора без снижения прочности. Вплоть до 1% кремния улучшает термостойкость сталей. К сожалению, как и никель, фосфор — сильный графитизирующий элемент, и его никогда не добавляют в больших количествах в высокоуглеродистые стали. Кремний используется для улучшения магнитных свойств магнитно-мягких материалов, тех, которые используются для пластин трансформаторов и штампованных листов для изготовления статоров и роторов электромотора.

Сера. Сера также является остаточным элементом после процессов удаления. Ее присутствие сильно ослабляет сталь, и используются все возможности для ее удаления; кроме того, марганец всегда присутствует в сталях, чтобы сводить к нулю влияние остаточной серы. Однако сера иногда преднамеренно добавляется в низкоуглеродистые стали для улучшения их обрабатываемости, в тех случаях, когда допустимо уменьшение прочности компоненты (сульфидированные легкообрабатываемые (автоматные) стали).

Вольфрам. Присутствие вольфрама в легированных сталях способствует формированию очень твердых карбидов и, так же как и присутствие кобальта, повышает критическую скорость закалки стали при термообработке. Это позволяет вольфрамовым сталям (быстрорежущим сталям) сохранять свою твердость при высоких температурах. Вольфрамовые сплавы составляют основу высокопроизводительных инструментов и штамповой стали.

Ванадий. Этот элемент усиливает влияние других присутствующих легирующих элементов и сам оказывает на легированные стали множество самых разнообразных воздействий:

1. Его присутствие способствует формированию твердых карбидов.

2. Он стабилизирует мартенсит в закаленных сталях и таким образом улучшает прокаливаемость и увеличивает предельное критическое сечение стали.

3. Он уменьшает рост зернистости при термообработке и процессах горячей обработки.

4. Он увеличивает «твердость при высоких температурах» инструментальных сталей и игтамповой стали.

5. Он улучшает усталостную прочность сталей

Классификация легированных сталей

По содержанию в составе стали углерода идет разделение на:

низкоуглеродистые стали (до 0,25% углерода);
среднеуглеродистые стали (до 0,25% до 0,65% углерода);
высокоуглеродистые стали (более 0,65% углерода).

В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов, которые содержит легированная сталь, она может принадлежать к одной из трех категорий:

низколегированная (не более 2,5%);
среднелегированная (не более 10%);
высоколегированная (от 10% до 50%).

Свойства, которыми обладают легированные стали, определяет и их внутренняя структура. Поэтому признаку классификация легированных сталей подразумевает разделение на следующие классы:

доэвтектоидные — в составе присутствует избыточный феррит;
эвтектоидные — сталь имеет перлитную структуру;
заэвтектоидные — в их структуре присутствует вторичные карбиды;
ледебуритные — в структуре присутствует первичные карбиды.

По своему практическому применению легированные конструкционные стали могут быть: конструкционные (подразделяются на машиностроительные или строительные), инструментальные, а также стали с особыми свойствами.

Назначение конструкционных легированных сталей:

Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку.
Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.

Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом.

Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики (например, комплектующие паровых турбин), а также из них делают особо ответственный крепеж. В качестве легирующих добавок в них используют хром, молибден, ванадий. Жаропрочные относятся к среднеуглеродистым, среднелегированным, перлитным сталям.
Улучшаемые (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, при производстве которых используют закалку, применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали.
Цементуемые (из категорий низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.

Зависимость толщины цементованного слоя от температуры и времени обработки

Классификация строительных легированных сталей подразумевает их разделение на следующие виды:

Массовая — низколегированные стали в виде труб, фасонного и листового проката.
Мостостроительная — для автомобильных и ж/д мостов.
Судостроительная хладостойкая, нормальная и повышенной прочности — хорошо противостоит хрупкому разрушению.
Судостроительная хладостойкая высокой прочности — для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур.
Для горячей воды и пара — допускается рабочая температура до 600 градусов.
Низкоопущенные высокой прочности — применяются в авиации, чувствительны к концентрации напряжений.
Повышенной прочности с применением карбонитритного упрочнения, создающим мелкозернистую структуру стали.
Высокой прочности с применением карбонитритного упрочнения.
Упрочненные прокаткой при температуре 700-850 градусов.

Применение инструментальных легированных сталей

Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость. Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят. Тем не менее при производстве огромного перечня режущего, ударно-штампового, измерительного и прочего инструмента именно инструментальные легированные стали остаются незаменимыми.

Отдельно можно отметить быстрорежущую сталь, отличительными особенностями которой являются крайне высокая твердость и красностойкость до температуры 600 градусов. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резания, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

К отдельной категории относятся легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрическими и магнитными характеристиками. От того, какие элементы, а также в каких количествах преимущественно содержатся в них, они могут быть хромистыми, никелевыми, хромоникельмолибденовыми. Также они делятся на трех-, четырех- и более компонентные по числу содержащихся в них легирующих добавок.

Маркировка легированных сплавов и основные марки

В мировой практике используется несколько документов, регламентирующих маркировку легированных сталей. Но в любом случае они все предполагают использование буквенно-цифровых обозначений.

Стандарты стран СНГ

При обозначении легированной конструкционной стали процентная величина массовой доли углерода маркируется первыми двумя цифрами без использования буквенного обозначения. Далее в порядке уменьшения указываются легирующие компоненты и их доля в сплаве в среднем эквиваленте. Буквенные обозначения химических элементов указаны в таблице 1. Легирующие присадки, количество которых менее 1,0% указываются только в расшифрованной номенклатуре, так как обозначение тогда бы приняло очень громоздкий вид.

Учитывая обширный сортамент, также марка стали может включать дополнительные симвноменклатуре, так как обозначение тогда бы приняло очень громоздкий вид.олы, более расширенно описывающие свойства или особенности: А – автоматные, Е – магнитные, Ж – нержавеющие, Р – режущие, Х – хромистые, Ш – шарикоподшипниковые, Э — электротехнические, Я – хромоникелевые. Также маркировка может предполагать исключения от общих правил обозначения. Так в зависимости от химического состава конструкционные сплавы разделяют на качественные и высококачественные. Например, в конце маркировки буква «А» указывает, что сплав является особо чистым в части содержания фосфора и серы, а буква «Ш» относит их к высококачественным.

Маркировка легированных сталей для речного и морского судостроения часто осуществляется в соответствии с ГОСТ 5521-86 и требованиями Международной ассоциации классификационных обществ. Это означает, что такие сплавы классифицируют на категории A, B, D и Е с учетом предела текучести, показателям прочности, хрупкости и сопротивления ударным нагрузкам.

Европейские стандарты

EN 10027 определяет порядок обозначения всех сталей. Легированные сплавы имеют маркировку 1.20ХХ – 1.89ХХ, где первая цифра определяет, что данный материал относится к сталям, вторая и третья цифра определяют номер группы сталей и две последние — порядковый номер сплава в этой группе. Например, категория инструментальных сталей идентифицируется как 1.20ХХ – 1.28ХХ, а нержавеющих как 1.40ХХ – 1.45ХХ.

Североамериканские стандарты ASTM/ASME и AISI

В США действует наиболее обширная система маркировки сталей. Например, маркировка ASTM предполагает обозначение основных химических элементов, предел прочности и форму проката. В системе AISI используют 4 цифры, где первые две указывают номер группы, две последующие – процентное количество углерода. Буквенные символы демонстрируют наличие соответствующих присадок.

Таблица коррозийной стойкости деталей проточной части насосов для основных промышленных сред

Главная ⇒ Справочник по насосам и насосному оборудованию ⇒ Таблица коррозийной стойкости деталей проточной части насосов Скорость коррозии (мм/год):
В.С.
— весьма стойкие до 0.01,
С.
— стойкие от 0.1 до 1.0,
О.С.
— относительно стойкие от 1.0 до 3

Исполнение материала проточной части (Х-?):
Д
— хромистый чугун типа ЧХ28 или хромистая сталь типа 20Х13Л,
К
— хромоникелевая сталь типа 12Х18Н10Т,
Е
— хромоникельмолибденовая сталь типа 12Х18Н12М3ТЛ,
И
— хромоникельмолибденомедистая сталь типа ОХМ28МДТ,
Т
— титан и его сплавы,
Л
— кремнистый чугун типа ЧС-15 (ферросилид)

Аналоги импортных сталей:
AISI 304
— аналог 08Х18Н10
AISI 316
— аналог 08Х17Н13М2
AISI 321
— аналог 08Х18Н12Т
AISI 420
— аналог 20Х13

Читайте также: