Конструкционные легированные стали

Тема урока:
Конструкционные легированные стали
Цель урока:
Познакомиться с конструкцион-ными легированными сталями. Понять чем отличаются и как маркируются эти стали.

Конструкционные стали
Углеродистые
Легированные
Специального
назначения

Легированные конструкционные стали

Для улучшения свойств сталей в их состав вводят легирующие элементы
легирующие элементы
Al
Cu
W
Co
Ti
V
Mg
Mo
Ni
Cr

Назначение конструкционной легированной стали
Легированной конструкционной сталью называют сталь, в которой наряду с обычными примесями содержатся специально вводимые легирующие элементы: Cr, Ni, W, V, Co, Mo, Ti и др.
Легирующие элементы определяют название легирующей стали, например, хромистая, никелевая, хромоникелевая и т.п.
Легирование стали значительно повышает механические, технологические и другие свойства стали. Детали машин и изделия, сделанные из легированной стали, долговечнее, обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и др.
При выборе легированной стали важную роль играют экономические соображения. Следует иметь ввиду, что такие элементы, как Mn, Si, Cr, недефицитны и поэтому незначительно удорожают сталь; Ni уже заметно повышает стоимость стали; особенно сильно удорожают сталь такие элементы, как Co, W, Mo (даже при незначительном содержании их в стали).
В современной технике роль легированных сталей чрезвычайно велика.

Влияние легирующих элементов на свойства стали
Хром (Сr) – повышает твердость и прочность, незначительно уменьшает пластичность; большое количество хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных свойств.
Никель (Ni) – сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем .

Влияние легирующих элементов на свойства стали
Вольфрам (W) – образует в стали очень твердые химические соединения- карбиды (WC), резко увеличивающие твердость и красностойкость стали Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный материал.
Ванадий (V) – повышает твердость и прочность, измельчает зерно.
Марганец (Mn) – при содержании более 1% увеличивает твердость, износостойкость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Влияние легирующих элементов на свойства стали
Кремний (Si) – в количестве более 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. При большем содержании Si увеличивается электросоп-ротивление и магнитопроницаемость. Si увеличивает также упругость, кислотостойкость, окалиностойкость.
Кобальт (Со) – повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Молибден (Mо) – увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Влияние легирующих элементов на свойства стали
Титан (Тi) – повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Алюминий (Al) – повышает окалиностойкость.
Медь (Си) – увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.
Ниобий (Ni) – улучшает кислотостойкость и способ-ствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Влияние легирующих элементов на свойства стали
В последнее время в сталь вводят редкоземельные элементы, которые ранее совершенно не использовались в стали.
Лантан (La) и неодим (Nd) – уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно. Эти примеси вводят в нержавеющие, трансформаторные и окалиностойкие стали.
Цирконий (Zr) – влияет на величину и рост зерна в стали (измельчает зерно) и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.
Церий (Се) – повышает прочность и особенно пластичность.

Обозначение легирующих элементов в сталях

Маркировка конструкционных легированных сталей.
Сочетание букв и цифр дают характеристику легированной стали.
Маркировка этих сталей осуществляется по единому алгоритму, т.е.
Первые две цифры показывают процентное содержание углерода в сотых долях.
Буквы в этих марках показывают наличие легирующего элемента. Цифра стоящая за буквой его процентное содержание в целых единицах.
Если в конце марки стоит буква А, то это указывает на качество стали.

Пример маркировки конструкционных легированных сталей
40ХГСН3ВА
Процентное содержание углерода – 0,40%
Хром – 1%
Кремний – 1%
Марганец – 1%
Никель – 3%
Вольфрам – 1%
Сталь высокого качества

Расшифруйте следующие маркировки сталей.
25ХГСА
45ХНМ
12Х18Н10Т
15Х25Т
40Х

Проверь расшифровку марок сталей.
25ХГСА- конструкционная, легированная сталь, высокого качества с % содержанием С=0,25; Cr=1%, Mn=1%, Si=1%
45ХНМ - конструкционная, легированная, качественная сталь, с % содержанием С=0,45; Cr=1%, Ni=1%, Мо=1%
12Х18Н10Т- конструкционная, легированная, качественная сталь, с % содержанием С=0,12; Cr=18%, Ni=10%, Ti=1%
15Х25Т- конструкционная, легированная качественная сталь, с % содержанием С=0,15; Cr=25%, Ti=1%,
40Х- конструкционная, легированная качественная сталь, с % содержанием С=0,40; Cr=1%,

ПРОВЕРКА УСВОЕНИЯ
1. Сталь 10 содержит углерода: а) менее 0,07%
б) 0,1%
в) 0,2-0,3%
2. В маркировке легир. сталей буква Н указывает на: а) ниобий;
б) никель;
в) ванадий.
3. Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т содержит: а) хром
б) ниобий
в) титан
4. Сталь 12ХМФ содержит: а) 12% хрома;
б) 1,2% углерода;
в) 0,12% углерода.
5. 20ХГСА относится к сталям а) высокоуглеродистым;
б) высокопрочным;
в) легированным;