Легированные стали

Марка легированных сталей состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав.

Принято обозначать хром X, никель Н, марганец Г, кремний С, молибден М, вольфрам В, титан Т, ванадий Ф, алюминий Ю, медь Д, ниобий Б, бор Р, кобальт К. Цифра, стоящая после буквы, указывает на примерное содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра отсутствует, то легирующего элемента меньше или около 1 %.

Две цифры в начале марки конструкционной легированной стали показывают содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 20ХНЗА в среднем содержит 0,20 % С, 1 % Сг и 3 % Ni. Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная. Некоторые группы сталей содержат дополнительные обозначения: марки шарикоподшипниковых сталей начинаются с буквы Ш, электротехнических — с буквы Э, автоматных — с буквы А.

Легирующие элементы вводят для повышения конструкционной прочности стали. В конструкционных сталях феррит — основная структурная составляющая (не менее 90 % по объему). Легирующие элементы, растворяясь в феррите, упрочняют его. Однако для обеспечения высокой конструктивной прочности количество легирующих элементов в стали должно быть рациональным.

Хром вводят в количестве до 2 %. Он оказывает благоприятное влияние на механические свойства стали.

Никель — наиболее ценный и в то же время наиболее дефицитный легирующий элемент. Его вводят от 1 до 5 %.

Марганец вводят в количестве до 1,5 % и используют нередко как заменитель никеля. Он заметно повышает предел текучести стали, однако делает сталь чувствительной к перегреву.

Кремний — некарбидообразующий элемент, количество которого ограничивают 2 %. Кремний сильно повышает предел текучести, снижает вязкость и повышает порог хладоломкости при содержании свыше 1 %.

Молибден и вольфрам — дорогие и остродефицитные карбидообразующие элементы. Основная цель введения 0,2 — 0,4 % Мо и 0,8 — 1,2 % W — уменьшение склонности к отпускной хрупкости второго ряда, улучшение комплексно-легированных сталей в результате измельчения зерна, повышения стойкости к отпуску, увеличения прокаливаемости.

Ванадий и титан — сильные карбидообразователи. Их добавляют в небольшом количестве (до 0,3 % V и 0,1 % Ti) для измельчения зерна.

Бор вводят в микродозах (0,002 — 0,005 %) для увеличения прокаливаемости. Микролегирование бором эквивалентно введению 1 % Ni, 0,5 % Сг, 0,2 % Мо.

Из сталей нормальной и повышенной прочности наибольшее применение в машиностроении имеют низкоуглеродистые (цементируемые) и среднеуглеродистые (улучшаемые) стали, содержащие, как правило, в сумме не более 5 % легирующих элементов.

Среднеуглеродистые (0,3 — 0,5 % С) легированные стали приобретают высокие механические свойства после термического улучшения — закалки и высокого отпуска (500 — 650 °С) — на структуру сорбита.