ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Современное машиностроение предъявляет повышенные тре-бования к физическим и механическим свойствам сталей. Угле-родистая сталь, бывшая еще недавно основным материалом ма-шиностроения, теперь уже не пригодна для изготовления ответ-ственных деталей современных машин.
Углеродистые стали не обладают необходимым сочетанием механических свойств — с увеличением содержания углерода их прочность и твердость растут, а пластичность и вязкость резко падают. При высоких температурах прочность углеродистой ста¬
ли значительно снижается, что не позволяет применять ее для изготовления деталей современных мощных энергетических уста¬новок, таких, как котлы высокого давления, паровые и газовые турбины и др. Прокаливаемость углеродистой стали невелика, поэтому нельзя применять при изготовлении крупных изделий та¬кую термическую обработку, как закалка с высоким отпуском. Режущий инструмент из углеродистой стали при относительно невысоком нагреве в процессе резания теряет твердость и ре-жущие свойства, что ограничивает скорости резания, а следо¬вательно, и производительность обработки. Углеродистые стали не обладают достаточной стойкостью против коррозии. Наконец, в ряде случаев от металла требуются особые физико-химические свойства, например высокие магнитные свойства, незначитель¬ный коэффициент теплового расширения и др. Удовлетворить эти требования углеродистая сталь также не может. Лучшими ка¬чествами обладают легированные стали.
Путем легирования стали различными элементами, вводимы¬ми в различных количествах, при соответствующей термической обработке можно получить по сравнению с углеродистой сталью более высокую вязкость при одинаковой прочности, а при оди¬наковой вязкости — большую прочность или одновременно то и другое. Добавка в сталь одного или нескольких легирующих эле¬ментов существенно изменяет и физико-химические свойства ста¬ли. Так получают нержавеющие, кислотостойкие, немагнитные, магнитные, жаропрочные, износостойкие и другие стали.
Значение легированных сталей в народном хозяйстве весьма велико. Легированные стали используют при изготовлении де¬талей для мощных паросиловых установок и всех видов транспор¬та, электромеханических сооружений, химической промышлен¬ности и т. д. Высокая прочность легированных сталей позволяет уменьшить вес конструкций и упростить процесс их изготовле¬ния.
Бесспорные преимущества легированных сталей и их значе¬ние в народном хозяйстве подтверждаются непрерывным ростом их производства.
Влияние легирующих элементов на свойства стали. Легирую¬щий элемент, входя в состав стали, вместе с железом и углеро¬дом участвует в образовании ее структуры, а следовательно, влияет на ее свойства.
Никель придает стали наряду с высокой прочностью пла¬стичность и вязкость. Никель не повышает твердости. В значи¬тельных количествах он вводится для получения немагнитных и нержавеющих сталей.
Хром повышает твердость и прочность стали, хотя одновре¬менно незначительно понижает ее пластичность и вязкость. Хром придает стали устойчивость против коррозии и окисления при высоких температурах, защищая металл прочной и плотной плен¬кой своих окислов, которые образуются на изделиях при воздей¬ствии на них воздуха, газов и т. п. Хром придает также стали устойчивость магнитных свойств: намагниченные хромистые ста¬ли труднее размагничиваются, чем какие-либо другие.
Молибден повышает предел прочности, а также твердость стали. Основное свойство молибдена заключается в том, что он сообщает стали теплостойкость, т. е. способность сохранять без значительных изменений механические свойства при высокой температуре.
Кремний при содержании его в стали более 0,4—0,6% по¬вышает упругие свойства стали. Этот элемент увеличивает также электросопротивление стали, что делает кремнистые стали цен¬ным материалом для электротехнической промышленности. Крем¬ний повышает и сопротивление сталей разъеданию кислотами, т. е. делает их кислотоупорными.
Марганец повышает прочность и твердость стали; пласти¬ческие свойства и вязкость при этом несколько снижаются, осо¬бенно при повышенном содержании углерода. Марганец в боль¬ших количествах вводится для изготовления износостойких и не¬магнитных сталей.
Вольфрам повышает твердость и теплостойкость стали без существенного изменения других ее механических свойств. Воль¬фрам вводят главным образом в инструментальные и теплостой¬кие стали.
Ванадий повышает твердость, пластичность и вязкость стали, а также является очень энергичным раскислителем. При введении его даже в небольшом количестве сталь получается плотной и мелкозернистой.
Медь повышает устойчивость стали против коррозии и воз¬действия некоторых кислот.
Алюминий и титан самостоятельного значения, как ле¬гирующие элементы, не имеют. Однако оба эти элемента по раз¬ным соображениям добавляют в уже легированные стали. Так, добавка титана придает стали плотное, мелкозернистое строение. Алюминий вводится в сталь, изделия из которой в дальнейшем насыщаются азотом.
Легирование стали одним каким-либо элементом часто ока¬зывается недостаточным, чтобы получить определенные механи¬ческие свойства изделия. В связи с этим сейчас применяются бо¬лее сложные составы стали с двумя, тремя и даже более легиру¬ющими элементами. По общему содержанию легирующих эле¬ментов стали разделяются на низколегированные, содержащие до 2,5% легирующих элементов, среднелегированные — от 2,5 до 10% и высоколегированные — более 10% легирующих эле¬ментов.

Яндекс.Метрика