Высоколегированная сталь

Классификация

Легированная сталь - это железоуглеродистый сплав, в состав которого кроме рядовых компонентов введены специальные примеси для изменения основных физических или механических свойств готового продукта металлургии. Вводимые в сплав элементы называют легирующими. Чаще всего используют такие элементы как никель, ванадий, медь, хром и многие другие.

В зависимости от процентного содержания легирующих добавок различают следующие виды стали:

1. Низколегированную (в состав входит до 2,5 % легирующих компонентов);
2. Среднелегированную (добавок от 2,5 до 10 %);
3. Высоколегированную (свыше 10 до 50 %).

Различают несколько видов высоколегированных сталей и их сплавов, каждый из которых подходят только для определенных условий эксплуатации. По свойствам различают два основных вида сталей:

1. Коррозионно-стойкие;
2. Жаропрочные, жаростойкие.

В зависимости от того какого легирующего компонента больше, различают следующие виды сталей:

1. Хромистые;
2. Хромоникелевые;
3. Хромомарганцевые.

Основная сфера применения

Высоколегированная сталь и ее сплавы - важные материалы. Их широко применяют в разных сферах человеческой деятельности. Наибольший спрос в нефтяной промышленности, энергетическом машиностроении, для химической индустрии, а также для изготовления специальных конструкций, которые работают в условиях агрессивной среды (широкий разбег рабочей температуры и ее перепады). Высоколегированная сталь в некоторых направлениях применяется как хладостойкий элемент. При легировании удается добиться определенных механических свойств.

Наибольшим спросом пользуются аустенитные высоколегированные стали. Это сплав на основе железа, легированный до 55%. В состав также входят два основных компонента: никель (не более 8%) и хром (содержание 18%). Подбор легирующих компонентов для такого сплава определяет его служебное предназначение и ключевые свойства.

Для газовой среды и условий эксплуатации продукта в щелочных кислотах применяют коррозионно-стойкие легированные стали. Характерное отличие - это сниженное содержание углерода в основном составе - всего 0,12%. При дальнейшем легировании и специальной термической обработке получают стойкий сплав, способный противостоять разрушающему действию жидкометаллической или газовой среде.

Стали с содержанием молибдена или вольфрама по 7% (компоненты относятся к группе упрочнителей), а также бора (присадка позволяет измельчать зерна) могут эксплуатироваться длительное время в средах с высокими температурами до 1100 градусов. Для специальных условий сплав легируется алюминием или кремнием, что повышает окалиностойкость продукта. Элементы могут применяться в печах или в качестве нагревательных элементов.

Формула исходного сплава различна, соответственно, свойства могут быть получены самые разные. Структуру легко изменить термической обработкой и легированием тем или иным компонентом, поэтому конечные параметры продукта можно получить те, которые требуются по условиям технического проекта. Например, в состав 18%-ной хромистой стали может быть введен легирующий компонент - никель. Это уменьшает рост зерна и позволяет добиться свойства хладноломкости и коррозионной стойкости сплава.

Изделия, полученные методом штампосварки из высоколегированных сталей, могут эксплуатироваться при критически низких температурах до -253 градуса. Благодаря специальной обработке кремнием получают материалы (их также называют ферросилидами), которые можно применять в азотной, фосфорной и многих других сильных кислотах. Легированная сталь характеризуются твердостью, высокой сопротивляемостью истиранию, хрупкостью. Кислотоупорные материалы различают двух марок - С15 и С17. Износостойкость сплава повышается путем легирования такими компонентами как хром, ванадий и марганец. При продолжении легирования последним компонентом повышается прочность готового материала.

По тепловым свойствам различают:

1. Элинвар (Х8Н36). Материал обладает постоянным модулем упругости и способен "работать" без разрушений основной структуры в пределах температур от -50 до +100 градусов по С. Сфера применения - изготавливают детали для показывающих и измеряющих приборов, используют для часовых пружин;
2. Инвар (И36). Коэффициент теплового расширения равен нулю. Из этого сплава получают детали для стандартов, калибровочных элементов, эталонов;
3. Платинит (ЭН42) обладает коэффициентом теплового расширения как у стекла. Оптимально подходит для изготовления электродов ламп накаливания.

Интересным свойством коррозионно-стойкой легированной стали (только пищевая нержавейка) является некоторая магнитность, тогда как работники складов, принимая подобные сплавы, абсолютно уверены, что "нержавейка немагнитна". В действующей классификации различают магнитные и немагнитные стали, в свою очередь, их делят на магнитомягкие (например, чистое железо, электротехническая сталь) и магнитотвердые (например, магнето, постоянные магниты) сплавы. Последние содержат такие компоненты как хром и кобальт.