Легированная сталь: что это и как её классифицируют
Легированная сталь — это особый вид стали, в состав которой, помимо железа и углерода, специально вводят другие элементы. Делается это для того, чтобы улучшить её свойства: повысить прочность, пластичность, ударную вязкость, прокаливаемость, а также придать ей химическую или тепловую стойкость (как у нержавеющих или быстрорежущих сталей) и особые магнитные качества.
Классификация сталей
Стали можно классифицировать по нескольким признакам.
По химическому составу:
- Хромомарганцевокремниевые (например, 30ХГС, 30ХГСА)
- Хромоникелевые (12ХН3А, 20ХН, 30ХН)
- Хромоникельмолибденовые (30Х2Н2МА)
- Сильхромы (33ХС, 38ХС) и другие.
Каждый легирующий элемент по-своему влияет на сталь. Например, кремний значительно увеличивает предел текучести и твёрдость, но снижает пластичность. Хром и марганец улучшают прокаливаемость и прочность. Никель делает сталь менее хрупкой при низких температурах и повышает ударную вязкость. Молибден сильно увеличивает вязкость и прокаливаемость. Ванадий измельчает зерно, вольфрам повышает красностойкость, а медь снижает коррозию.
По структуре:
- Ферритные, перлитные, астеничные, мартенситные, двухфазные ферритно-мартенситные, мартенситно-стареющие и другие.
- Астеничные стали отличаются высокой коррозионной и химической стойкостью.
- Мартенситные — твёрдостью, прочностью и магнитными свойствами.
- Двухфазные ферритно-мартенситные — хорошо деформируются и глубоко вытягиваются.
Структура стали может меняться после термообработки, но для каждого состава есть оптимальные режимы, которые дают наилучшие свойства.
По степени легирования:
- Низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов)
- Среднелегированные (от 2,5 до 10 %)
- Высоколегированные (от 10 до 50 %)
По качеству (согласно ГОСТ):
- Обычные (без дополнительной буквы, например, 30ХГС)
- Качественные (с буквой А, например, 30ХГСА). Они содержат меньше вредных примесей, таких как сера и фосфор.
- Высококачественные (с обозначениями -Ш для электрошлакового переплава или -ВД для вакуумно-дугового переплава). Ещё чище по примесям.
- Специальные (с буквой Э и цифровым обозначением). Их состав определяется отдельными техническими условиями.
Вредные примеси (сера, фосфор, кислород, азот) значительно ухудшают механические свойства стали, даже если их немного.
Почему легированные стали дороже и когда их используют?
Легирующие элементы дороже железа, поэтому добавление их в сталь увеличивает её стоимость. К тому же, чем больше разных добавок, тем сложнее контролировать точный химический состав, что может привести к разбросу механических характеристик.
Поэтому легированные стали применяют только тогда, когда обычная углеродистая сталь не может обеспечить нужные свойства. Например, без легирования невозможно добиться сквозной прокаливаемости крупных деталей (как в танковой броне, например, 45Х2НМФБА).
Маркировка сталей по ГОСТ
Обозначение качественных углеродистых и легированных сталей (ГОСТ 1050—2013 и ГОСТ 4543-2016) состоит из цифр и букв, которые показывают химический состав, степень очистки и иногда специальное назначение.
Первые цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента.
Затем идут буквы и цифры, обозначающие легирующий элемент и его долю в процентах. Если цифра пропущена, это означает, что элемента около 1% или меньше.
Примеры маркировки:
110Г13Л: 1,1 % углерода, 13 % марганца, литейная. Используется для зубьев экскаваторов, гусениц танков.
08Х13: 0,08 % углерода, 13 % хрома. Применяется для деталей, подверженных ударным нагрузкам (клапаны прессов, предметы быта).
18ХГТ: 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi.
30ХГСА: 0,30 % С, 0,8—1,1 % Сr, 0,9—1,2 % Мn, 0,8—1,25 % Si.
Обозначения легирующих элементов:
| Маркировка | Элемент | Символ |
| Г | Марганец | Mn |
| С | Кремний | Si |
| Х | Хром | Cr |
| Н | Никель | Ni |
| Д | Медь | Cu |
| А | Азот | N |
| Ф | Ванадий | V |
| Б | Ниобий | Nb |
| В | Вольфрам | W |
| Е | Селен | Se |
| К | Кобальт | Co |
| Л | Бериллий | Be |
| М | Молибден | Mo |
| Р | Бор | B |
| Т | Титан | Ti |
| Ю | Алюминий | Al |
| Ц | Цирконий | Zr |
| П | Фосфор | P |
| Ч | Редкоземельные металлы |
Дополнительные обозначения в начале и в конце марки:
- Р — быстрорежущая
- Ш — шарикоподшипниковая
- А — автоматная
- Э — электротехническая
- Л — полученная литьём
- А (в середине) — содержание азота.
- А (в конце) — сталь чистая по сере и фосфору (их содержание не более 0,03 %).
- АА (в конце) — особо чистая сталь (ещё меньше серы и фосфора).
Исключения в маркировке:
В шарикоподшипниковых сталях (ШХ) цифра после «ШХ» указывает содержание хрома в десятых долях процента (например, ШХ4 — 0,4 % Cr).
В быстрорежущих сталях (Р) цифра после «Р» показывает содержание вольфрама в процентах. Во всех быстрорежущих сталях содержание хрома составляет 4 %.
На нашем сайте находятся различные типы легированной стали, они представлены в разделе Специальные стали. Заказать необходимый сортамент вы можете обратившись через форму обратной связи или положив нужный товар в корзину.
Другие марки стали и их зарубежные аналоги перечислены в общей таблице аналогов.
