Легированные стали

Высококачественные стали. В высококачественных сталях стремятся получить минимально возможное содержание серы и фосфора. Поскольку при этом стоимость стали существенно возрастает, конструкционные углеродистые стали редко выплавляют высококачественными. Для обозначения высокого качества стали в конце обозначения марки стали ставят букву А, например, сталь У10А.

Легированные стали выплавляют только качественными(S£ 0,035 % и Р £ 0,035 %), а чаще — высококачественными(S£ 0,025 % и Р £ 0,025 %). Для обозначения марок легированных сталей в СССР была принята буквенно-цифровая система.

Легирующие элементы обозначают следующими буквами:

хром — X, никель — Н, молибден — М, вольфрам — В, кобальт— К, титан — Т, азот — А *, марганец — Г, медь— Д, ванадий — Ф, кремний — С, фосфор — П, алюминий — Ю, бор — Р, ниобий — Б, цирконий — Ц.

* При легировании стали азотом букву А ставят в середине обозначения марки, например 15X17АГ14.

 

Марка стали обозначается сочетанием букв и цифр. Для конструкционных марок стали первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Содержание легирующих элементов, если оно превышает 1 %, ставят после соответствующей буквы в целых единицах.

Например:

сталь марки 18ХГТ содержит:около 0, 18 % С; 1 % Сг; 1 % Mn и около 0, 1 % Ti;

сталь марки 12ХНЗ содержит: 0, 12 % С; 1 % Сг и 3 % Ni.

Нестандартные стали обозначают различным образом.Наиболее часто встречается обозначение буквами ЭИ и ЭП и номером. Такая маркировка показывает, что сталь выплавлена на заводе «Электросталь» (буква Э), сталь исследовательская (буква И) или пробная (буква П). Состав таких сталей приведен в справочниках.

Особо высококачественные стали. Особо высококачественными выплавляют только легированные стали и сплавы. Они содержат не более 0,015 % серы и 0,025 % фосфора. К ним предъявляют повышенные требования и по содержанию других примесей.

Цементуемые стали. Некоторые детали работают в условиях поверхностного износа, испытывая при этом и динамические нагрузки. Такие детали изготавливают из низкоуглеродистых сталей, содержащих 0,10 — 0,30 % С, подвергая их затем цементации.

Для изделий небольших размеров, деталей неответственного назначения применяют стали 10, 15, 20, для деталей более сложной формы, деталей сильно нагруженных, крупных применяют низколегированные стали с небольшим содержанием углерода. В качестве легирующих элементов в цементуемые стали добавляют хром, никель и др.

Изделия небольшого сечения и несложной формы, работающие при повышенных удельных нагрузках (втулки, валики, оси, кулачковые муфты, поршневые пальцы и т. д.), делают из хромистых сталей 15Х, 20Х, содержащих около 1 % Сг. При содержании хрома до 1,5 % в цементованном слое повышается концентрация углерода, образуется легированный цементит (Fe, Cr)₃C,увеличивается глубина эвтектоидного слоя, а после термической обработки увеличивается и глубина закаленного слоя. Дополнительное легирование этих сталей ванадием (0,1 — 0,2 %) — сталь15ХФ — способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость.

Для изготовления цементуемых деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки, используют стали, в состав которых входит никель (20ХН, 12ХНЗА). Несколько уменьшая глубину цементованного слоя, Ni в то же время увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна и образованию грубой цементитной сетки. Никель положительно влияет и на свойства стали в сердцевине изделия.

Из-за дефицитности никеля эти стали заменяют другими легированными сталями. К ним относятся хромомарганцевые стали с небольшим количеством титана (0,006—0,12 %): 18ХГТ, ЗОХГТ. В цементуемые стали титан вводят только для измельчения зерна. При большем его содержании он уменьшает глубину цементованного закаленного слоя и прокаливаемость.

Наиболее высоколегированные цементуемые стали (12Х2Н4, 18Х2Н4В идр.)используют для изготовления деталей больших сечений. Эти стали являются наиболее высокопрочными из всех цементуемых сталей.

С целью повышения прочности для цементуемых сталей применяют стали, легированные бором (0,002—0,005 %): 15ХР, 20ХГР и др. Сталь 20ХГНР в целяхэкономии никеля применяют вместо стали 12ХНЗА.

При ХТО следует учитывать, что бор, увеличивая прокаливаемость, способствует росту зерна при нагреве. Для уменьшения чувствительности сталей к перегреву их дополнительно легируют Ti или Zr.

Обычно изделия, изготовленные из высоколегированных цементуемых сталей, подвергают цементации на небольшую глубину.