Позначення легуючих елементів в сталі: класифікація, властивості, маркування, застосування

На сьогоднішній день в безлічі галузей використовується найрізноманітніша сталь. Різноманітність якості, механічних і фізичних властивостей досягається за рахунок легування металу. Позначення легуючих елементів в сталі допомагає визначити, які компоненти були введені до складу, а також їх кількісний вміст.

Загальні відомості та загальна класифікація

Коли мова йде про легованої сталі - це означає, що в матеріал були додані спеціальні елементи, які змінили механічні та фізичні властивості початкового матеріалу. Крім того, змінюється і внутрішня структура матеріалу. Позначення легуючих елементів в сталі допомагає не тільки зрозуміти, які добавки були введені. Залежно від них, виділяють і кілька класів самого продукту.

Перша класифікація здійснюється за кількістю вуглецю. Бувають низьковуглецеві Сталі, де вміст вуглецю до 0,25%, середньовуглецеві сталі містять від 0,25 до 0,65% добавки, високовуглецеві містять більше 0,65% вуглецю в складі.

Інші ознаки класифікації

Всі види досліджуваного матеріалу діляться ще на три категорії, в залежності від загального вмісту легуючих елементів в сталі. Позначення цих груп-низьколеговані, середньолеговані, високолеговані. У першому випадку загальна масова частка добавок не перевищує 2,5%, для другої групи - не більше 10%, для третьої групи - від 10 до 50%.

Далі варто відзначити, що в залежності від властивостей, якими легуючі елементи наділяють сталь, змінюється її внутрішня структура. Це також вимагає розуміння. В цьому випадку за допомогою позначення легуючих елементів в стали можна визначити структуру продукції. А за цією ознакою провести ще одну класифікацію:

1. Доевтектоїдний клас сталі-занадто великий вміст фериту в складі.
2. Евтектоїдний клас вказує на перлітну структуру товару.
3. Заевтектоїдна група продукції характеризується структурою, що містить вторинні карбіди.
4. Ледебуритний клас матеріалу містить у складі первинні карбіди.

Основні складові та їх вплив

У сталь додається безліч самих різних компонентів. Позначення елементів в легованих сталях здійснюється за допомогою букв, найчастіше заголовних перших букв назви самого компонента.

Можна почати з хрому і нікелю. Позначаються вони відповідно буквами Х і Н. Якщо говорити про вплив хрому, то він збільшує стійкість сталі до корозії. Крім цього підвищується також міцність і твердість. Хром вважається основним легуючим компонентом при виготовленні нержавіючої продукції.

Позначення елементів в марках легованих сталей допомагає досить швидко визначати властивості матеріалу і його призначення. Так, маркування "Е" вказує на вміст нікелю, а значить, речовина володіє підвищеною в`язкістю, більшою пластичністю і хорошою стійкістю до корозії.

Додаткові легуючі елементи

Далі слід сказати про Титані (Т) і ванадії (Ф). Збільшення вмісту Т вказує на зменшення зернистості структури, через що підвищується міцність і щільність. Крім того, поліпшується стійкість до появи іржі і спрощується обробка. Як легуючих елементів в марках стали позначається ще й ванадій буквою Ф. В даному випадку він також сприяє зменшенню зернистості, але результат дещо інший і полягає в поліпшенні плинності і підвищенню міцності на розрив.

Далі слід поговорити про молібден(М) і вольфрам(В).

Введення "М" до складу покращує прокаливаемость продукції, підвищує стійкість до корозії, знижує крихкість. "В" також знижує крихкість під час відпустки, під час нагрівання не даючи зернам збільшуватися, крім цього, збільшуючи загальну твердість.

Літерне позначення легуючих елементів в стали іноді не збігається з їх назвою російською мовою. Так, одна із спірних добавок-кремній, позначається буквою З. При наявності всього 1-1,5% цієї речовини в складі, воно здатне збільшити міцність і при цьому зберегти в`язкість. Якщо почати збільшувати вміст компонента в структурі, то буде збільшується електричний опір і магнітопроникність. Крім цього, кремній здатний збільшити пружність, опір корозії і окислюваності. Однак при всьому цьому потрібно враховувати, що він підвищує крихкість стали.

Останні дві добавки-кобальт (K) та алюміній (U). Добавка першого елемента підвищує жароміцність і ударостійкість. Алюміній підвищує стійкість до окалини.

Що таке домішки?

Говорячи про позначення легуючих елементів в марках металу, не можна не згадати про домішках. По-перше, їх наявність також позначається на властивостях продукції. По-друге, повністю позбутися від їх наявності в складі речовини не можна, а тому їх масова частка періодично вказується в маркуванні.

Різні домішки і їх вплив

Буквою А-позначається азот. При його наявності зазвичай вказується приблизно в середині маркування. За своїми властивостями він ідентичний наявності кисню. У разі перевищення певної масової частки одного з цих двох елементів у матеріалу підвищується крихкість. Крім цього, будуть знижуватися і такі характеристики, як в`язкість і витривалість.

Спірною домішкою є вуглець (У). Якщо в складі його міститься до 1,2% то він може надавати позитивний вплив, збільшуючи твердість, міцність, межа плинності. Якщо ж спостерігається навіть невелике перевищення даного показника, то починає стрімко погіршаться як міцність, так і пластичність.

Марганець (Г) і сірка також належать до домішок. Марганець, як і вуглець надає різний вплив в залежності від масової частки в структурі. Якщо зміст елемента "Г" не перевищує 0,8 %, то його можна назвати технологічною домішкою. Він збільшує ступінь розкислення сталі, знижує негативний вплив сірки на товар.

Якщо масова частка другого елемента перевищує 0,65 %, то він має значний згубний вплив. Істотно падає пластичність, стійкість до корозії і ударна в`язкість. Підвищення сірки в складі буде погіршувати ще й можливість зварювання сталі.

Останньою шкідливою домішкою є водень. Збільшення масової частки цього компонента веде до значного підвищення крихкості.

Огляд маркування

Умовні позначення легуючих елементів в сталях по ГОСТу 4543-71 було викликано тим, що поліпшених таким чином матеріалів дуже багато. Згідно з даними правилами, спочатку позначається буква, а після неї цифра, що вказує на кількість цього елемента. Можна розглянути це на прикладі такої марки, як X5CrNi18-10.

Відразу варто сказати, що маркування не завжди відбувається російськими буквами, іноді на іншій мові, як зазначено на прикладі. В даному випадку розшифровка виглядає таким чином: буква "Х" вказує на те, що сплав належить до нержавіючої категорії сталей з магнітної або хромової групи; цифра 5-Це вміст вуглецю, якого в даному випадку 0,05%; Cr і Ni-це хром і нікель відповідно, а 18 і 10 це їх процентний вміст відповідно. Тобто в структурі даного виду товару міститься 0,05% вуглецю, 18% хрому і 10% нікелю.

Маркування інших груп

Позначення легуючих елементів, що входять до складу сталі, також може вказувати на їх приналежність до певної категорії виробів. Так, нержавіюча хромонікелева матиме букву "Я" на початку свого маркування. Шарикопідшипникові і швидкорізальні інструментальні сталі на початку матимуть, відповідно, маркування "Ш" і "Р".

Леговані сталі можуть бути високоякісними або навіть особливо високоякісними. В такому випадку в кінці маркування до них додається "А" або "Ш" відповідно. Звичайні леговані стали на кінці своєї маркування таких позначень просто не мають.

Тут варто відзначити, що іноді до легованих сталей додається спеціальне позначення, якщо матеріал був отриманий методом прокату. В цьому випадку в маркуванні є або "Е" - нагартований прокат або "ТЕ" - термічно оброблений прокат.

Послідовність позначення елементів

Щоб визначити максимально точний хімічний склад виробу доведеться переглядати його документацію, проте здатність розбиратися в маркуванні може допомогти визначити основні легуючі добавки і домішки.

Так, якщо спочатку маркування стали вказана будь-яка цифра, то вона визначає масову частку вуглецю в складі в сотих частках відсотка. Після цього починається перерахування добавок, що входять до складу легованої сталі. Відразу після кожної літери в позначенні буде вказуватися цифра, що показує кількісний вміст хімічного елемента в складі у відсотках. Однак буває і так, що відразу після букви не йде ніякої цифри зовсім. Це означає, що вміст цього елемента в складі не перевищує 1,5% що досить мало.

Різні леговані сталі

В кінці варто відзначити, для чого зазвичай використовуються такі типи металу. Існує легована сталь інструментального типу. Як випливає з назви, вона широко використовується для виробництва будь-яких інструментів. Її зазвичай порівнюють зі звичайною вуглецевою сталь. Хімічно покращений склад має більшу твердість і міцність, але у всіх легованих складів спостерігається більша крихкість, ніж у звичайної вуглецевої.

Відмінно зарекомендувала себе сталь, що належить до групи швидкорізальних. Такий матеріал характеризується великою твердістю і красностойкостью до 600 градусів за Цельсієм.

Окремою великою групою стоять конструкційні леговані сталі з особливими характеристиками. Тобто це можуть бути нержавіючі вироби, метал з поліпшеними електричними і магнітними показниками та інші.

Як видно з усього вище сказаного, легований матеріал на сьогоднішній день використовується вкрай активно і в багатьох галузях. З цієї причини знати і вміти розбиратися в позначенні такого роду стали варто всім, хто збирається мати з нею справу.