Легирование стали

1.

Легирование стали
Преподаватель: Долгин Александр Андреевич

2.

Сталь представляет собой сплав
железа (не меньше 45%) и углерода
(до 2,14%). Последний повышает
прочностные характеристики
металлов, при этом, если сравнивать
с химически однородным металлом,
понижает их пластичность. В
процессе производства стали
концентрация углерода специально
доводится до необходимых значений.

3.

В металле также могут обнаруживаться и
иные примеси, поэтому стали
классифицируются как легированные и
нелегированные. Последние представляют
собой железно-углеродный сплав, в составе
которого присутствуют и другие элементы в
виде примесей или добавок меньше
установленного предельного содержания.

4.

Основные цели легирования:
повышение прокаливаемости;
получение специфических прочностных свойств;
вызов желаемых структурных изменений;
получение специальных химических или физических свойств;
улучшение и упрощение технологии термообработки;
повышение коррозионной стойкости и устойчивости к различным температурам

5.

Добавление легирующих элементов
производится двумя способами:
● Объемным – компоненты проникают в глубинную структуру материала путем
их добавления в шихту или расплав.
● Поверхностный – введение легирующих компонентов только верхний слой
стали, на глубину 1-2 мм. Такой способ придает материалу определенные
свойства, к примеру, антифрикционные.

6.

Легирующие элементы:

7.

● Хром – увеличивает прочность и
твердость, повышает ударную
вязкость. В инструментальные стали
добавляется для повышения
прокаливаемости. В случае
нержавеющих сталей – определяет
коррозионную стойкость.

8.

● Никель – повышает
прочность и твердость при
сохранении высокой ударной
вязкости. Снижает
пороговую температуру
хрупкости. Это влияет на
хорошую прокаливаемость
сталей, особенно при участии
хрома и молибдена.

9.

● Марганец - повышает
твердость и прочность за счет
пластических свойств.
Марганцевая сталь
характеризуются
повышенным пределом
упругости и более высокой
стойкостью к истиранию.

10.

● Кремний – в
металлургическом процессе
играет роль раскислителя.
Его добавление
увеличивает прочность и
твердость стали.

11.

● Молибден – повышает
прокаливаемость сталей
больше, чем хром и
вольфрам. Уменьшает
хрупкость металла после
высокого отпуска.

12.

● Алюминий – сильно
раскисляет,
предотвращает рост
аустенитных зерен.

13.

● Титан – снижает
зернистость, что приводит
к большей устойчивости к
появлению сколов и
трещин. Улучшает
восприимчивость к
металлообработке.

14.

Помимо того, что в состав стали вводят различные добавки, в самом материале
также присутствуют примеси, которые полностью убрать из состава невозможно:
Углерод – способствует повышению твердости, прочности и ударостойкости. Однако его превышение в
составе металла понижает пластичность и все вышеперечисленные характеристики.
Марганец – раскислитель, защищающий от кислорода и серы.
Сера – высоким считается ее содержание выше 0,6%, что плохо сказывается на пластичности,
прочности, свариваемости и коррозионной устойчивости.
Фосфор – ведет к повышению текучести и хрупкости, снижает вязкость и пластичность.
Кислород, азот, водород – делают сплав более хрупким, снижают показатели его выносливости.

15.

Применение:
медицинские инструменты, в том числе, и
режущие;
детали с высокой опорной и радиальной
нагрузкой;
элементы станков для металлообработки;
нержавеющую посуду;
детали автомобилей;
аэрокосмические детали;
пресс-формы и другие элементы для горячей
штамповки, сохраняющие свои свойства при
температуре до + 600 градусов;
измерительные приборы и так далее.

16.

Все марки легированных сталей
разделяют на три подвида в зависимости
от количества полезных примесей:
Низколегированная – процентное
содержание добавок около 2,5%.
Прибавление некоторых положительных
качеств при практически неизменных
основных характеристиках.
Среднелегированная – процентное
содержание добавок около 10%. Наиболее
часто используемое соединение.
Высоколегированная – процентное
содержание добавок варьируется от 10 до
50%. Высоколегированная сталь является
максимально прочной и дорогой.

17.

Независимо от того, какое процентное содержание добавок в составе металла, сталь
разделяется на 3 подвида:
1.
Инструментальная – жаропрочный материал, используемый при производстве станочных и ручных
инструментов (сверла, фрезы, стальные резцы и так далее).
2.
Конструкционная – прочная сталь, способная выдерживать высокие динамические и статические нагрузки.
Используется при изготовлении двигателей и стальных механизмов в машиностроении, применяется в сфере
строительства и станкостроения.
3.
С особыми свойствами – сталь, отличающаяся химической и термической устойчивостью (нержавеющая,
кислотостойкая, магнитная, износостойкая, трансформаторная и другие виды). Ряд исследователей
предлагают отдельное отделение для данного вида сталей:

18.

Марки
В СНГ используется буквенно-цифровая маркировка легированных сталей. Буквами
обозначены основные легирующие добавки, цифрами, идущими следом за буквами, означают
процент их содержания в сплаве (округляя до целого числа). Если в металле присутствует не
более 1,5% той или иной добавки, цифра не ставится. Процентное содержание углерода × 100
указывается вначале наименования стали. Буква А, стоящая в середине маркировки,
указывает на содержание азота. Если две буквы A стоят в конце, это указывает на особо
чистую сталь. Буква Ш в конце обозначает сталь особо высокого качества.

19.

Маркировка может быть дополнена и другими обозначениями,
к примеру:
● Э — электротехническая;
● P — быстрорежущая;
● A — автоматная;
● Л — полученная литьем.

20.

Спасибо за внимание!