Влияние хрома на свойства стали

Промышленное применение хрома для легирования сталей, чугунов и сплавов

В статье рассматривается применение хрома в качестве легирующих элементов сталей, чугунов и сплавов различного назначения.

Легирование хромом сталей

Более 60% всего мирового потребления промышленного хрома используется для нужд черной металлургии, где он, благодаря относительной дешевизне и простоте получения, применяется в качестве одного из основных элементов для легирования сталей и чугунов. При этом легированные хромом стали, сохраняя базовые эксплуатационные характеристики, дополнительно обретают присущие Cr полезные свойства в виде высоких показателей:

  • твердости;
  • коррозиестойкости;
  • жаропрочности.

Легированными называются стали, содержащие, помимо С и других обычных примесей, добавки определенного количества легирующих металлов (Cr, Ni, Mo и др.), а также Mn и Si в дозировках 0,83…1,22 %.

Сообразно объемному содержанию легирующей композиции такие стали подразделяют на три большие группы:

  • низколегированные (суммарное количество легирующего компонента ≤ 2,51 %);
  • легированные (2,51…10,2 %);
  • высоколегированные (> 10 %).

В свою очередь, по признаку целевой эксплуатации, легированные стали могут быть:

  • конструкционными;
  • инструментальными;
  • принадлежать к категории сталей специального назначения.

Конструкционные легированные стали

маркируют при помощи цифр и буквенных аббревиатур (напр. 15Х, 10Г2СД, 20Х2Н4А и т.д.). Двузначное цифровое сочетание в начале марки отображает среднее содержание С в сотых долях %. Большой буквой русского алфавита обозначается название легирующего элемента, в частности: Б – (Nb), Н – (Ni), Ф – (V), В – (W), М – (Mo), Х – (Cr), Г – (Mn), П – (P), Ц – (Zr), Д – (Cu), Р –(B), Ч – редкозем, Е – (Se), С – (Si), Ю – (Al), К – (Co), Т – (Ti), А – (N) только в середине обозначения.

Цифровые значения после буквенной аббревиатуры указывает на процентное содержание легирующего элемента. Если же цифры отсутствуют, то это значит, что концентрация легирующего элемента – ≤ 1,5 %.

Основной объем легированных конструкционных сталей выплавляют в категории качественных (напр. 30ХГС).

Если в конце названия марки расположена буква «А», это значит, что данная сталь причисляется к категории высококачественных легированных сталей (напр. 30ХГСА).

Наличие буквы «А» в середине марки (напр. 16Г2АФ), говорит о том, что данная сталь была также подвергнута легированию азотом.

Буква «Ш» после черточки в конце названия марки свидетельствует о ее принадлежности к категории особовысококачественных легированных сталей (напр. 30ХГС-Ш, 30ХГСА-Ш).

Если конструкционная легированная сталь является литейной, в конце обозначения марки добавляется буква «Л» (напр. 15ГЛ, 40ХНЛ и т.д.).

Конструкционные легированные хромистые стали (0,6…1,6 % Cr), характеризуются повышенными пределами прочности, твердости и пластичности в сочетании с высокой хладостойкостью. Наличие хрома способствует также снижению относительного удлинения. Так, предел прочности обычной стали 40 составляет 580 МПа, текучести – 340 МПа, показатель относительного удлинения – 19 %. В хромистой же стали марки 40Х значения аналогичных показателей изменяются, соответственно, до 1000 МПа, 800 МПа и 13 %. Такие стали незаменимы в производстве валов, зубчатых колес, толкателей, червячных передач, метизов и другой промышленной продукции.

Конструкционные стали легированные хромом

Инструментальные стали, легированные Cr

В марках сталей данного назначения (напр. 9ХФ, 7X3, 3Х2В8Ф и др.) начальная цифра обозначает среднее содержание С в десятых долях %, при условии, что в стали его содержится 10 %).

В зависимости от преобладания содержащихся в составе чугуна элементов легированные чугуны условно подразделяют на классы:

  • хромистых;
  • никелевых;
  • силицидных;
  • алюминиевых и т.д.

Чугуны легированные хромом

Каждый из легирующих элементов обогащает чугун собственными специфическими свойствами.

Cr –– основной легирующий элемент – выполняет ферритообразующую и карбидообразующую функцию, обеспечивая, к тому же, высокие показатели износо-, коррозие- и термостойкости хромистых чугунов.

Придание чугунам износостойких характеристик обеспечивается благодаря наличию в их структуре карбидной упрочняющей фазы. Критерием определения степени износостойкости является обеспечиваемый карбидной фазой уровень твердости. Наивысшая износостойкость присуща чугунам, имеющим в своем составе карбиды (Cr, Fe, Mn)7С3, в два раза более твердые, чем карбиды цементитного типа. Минимальное количество содержащегося в чугуне Cr, необходимое для образования карбидов (Cr, Fe, Mn)7С3 при 3% содержании С, может колебаться в довольно широком диапазоне (11…28%).

В экономно легированных чугунах (до 2,5 % Mn и 1,5 % Ni) при 3% С содержание Cr, необходимое для получения 100 % карбидов (Cr, Fe, Mn)7С3, должно составлять >17 %.

Для того, чтобы придать высокую коррозионную стойкость чугуну, эксплуатируемому без дополнительной термообработки, требуется введение в его состав ≥ 22 % Cr при 3% содержания С.

Ni в составе чугуна, являясь аустенитообразующим элементом, способствует повышению характеристик вязкости, пластичности и устойчивости к коррозии.

Mn в составе легирующей композиции выполняет, главным образом, функцию стабилизирующего элемента и катализатора, делая процессы карбидообразования и аустенитизации более интенсивными и ровными.

Согласно ГОСТ 7769-82 наличие тех или иных специальных свойств чугуна и процентный состав химических элементов в легирующей композиции отображает маркировка. Так, например, ИЧХ4Г7Д – марка износостойкого чугуна, легированного 4% Cr, 7% Mn и до 1% Cu; ЖЧХ2,5 – марка жаростойкого чугуна, легированного 2,5% Cu; ЧХ32 – марка хромистого чугуна с содержанием до 32% Cr; ЧН19Х3Ш – марка чугуна никелевого жаропрочного, в составе которого наличествуют 19% Ni, 3% Cr с шаровидным графитом и т.д.

Читайте также:
Гидрометаллургический способ получения меди

Легированные чугуны со специальными свойствами, в т.ч. хромистые, являются универсальным конструкционным материалом, применяемым во многих отраслях промышленности. Их широко используют при изготовлении работающих в условиях интенсивного коррозионного, абразивного и гидроабразивного износа машин и механизмов для добычи полезных ископаемых и обогащения руд, металлургии, энергетики, производства стройматериалов и строительной спецтехники, другого оборудования сходного назначения.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Влияние хрома на структуру и свойства стали

Влияние хрома на структуру и свойства стали

  • Влияние хрома на структуру и свойства стали Хром является мощным карбидообразующим элементом. Используя углерод, он производит различные карбиды, которые являются гораздо более мощными и стабильными, чем cementite. In сталь, карбид хрома всегда двойной или сложный. Часть хрома в нем заменяется железом или другими элементами. В перлитных сталях с Cr 1-2% следовые количества хрома поступают в карбиды и становятся в основном твердыми растворами.

Однако чем больше содержание хрома, тем больше карбидов образуется хромом. На рисунке 63 показано распределение хрома между карбидом и твердым телом 1535 ′ ^ 1390 Семь 910 ′%1 Восемь& =-» (С) Двенадцать ’1′ Я Простите? _ 1510 ′ Икс м / 820 ′ Ноль шесть является Один —. Один б л * б ИГ ИУС это хорошая вещь. — В 70. В i860 ′ Y) / Сплав на основе Fe-Cr 135 Раствор 0,8% С стали. Здесь горизонтальная ось показывает общее

количество хрома в Стали, а вертикальная ось показывает содержание хрома в карбиде в процентах от общего количества. Людмила Фирмаль

Этот рисунок показывает, что чем больше содержание хрома в стали, тем сложнее она входит в состав карбидов. Например, при содержании 2% Cr стали около 15% ее общего объема составляет карбид, а в твердых растворах-около 2%. * Яв Установка. Диаграмма 62.Высокий хром х 10000 Сигма Вы также можете использовать его в качестве шаблона для вашего сайта. Cg X Диаграмма 63.Распределение hrosh между твердым раствором карбида и стали 0,8% C Если cr в 85% стали составляет 4%, то около 35%доступного хрома связывается с карбидами, а 65% — с твердым веществом solutions.

At 6.0% Cr в карбидах это уже более 50% (конечно, он содержит достаточное количество углерода), в твердых растворах менее 50% и т. д. В таблице. На рисунке показан примерный состав двойных карбидов хрома, образованных сплавом железо-хром. Карбиды Cr3C присутствуют в перлитных сталях с содержанием хрома до 5%.Такие карбиды более стабильны, чем цементит, и при нагревании они растворяются в Fe ^при гораздо более высокой температуре, чем точка Ast. Карбиды Cr7C3 и Cr2zC6 образуются из Мартенситных и карбидных сталей.

  • Температура диссоциации этих карбидов составляет более 1200°.Карбид Cr3C2 главным образом наблюдается в высоких сплавах Хромия, феррохроме, Стеллите, etc. It является очень стабильным и поэтому полностью растворим только в жидком растворе хромистой стали 136 Таблица 26 Состав комплекса карбидов хрома карбид хрома Sg3S Sg7S3 Sg2zSv Sg3S2 Двойной карбид железа (Феррохром) СК (феррохром), Сз (феррохром) СК (феррохром) С2 Приблизительное соотношение железа и хрома в двойном карбиде 80%Фэ + 20%Хрома 40%Фэ + 60%СГ, 30%Фэ + 70%Хрома, 10%Кэ + 90%Пр В железоуглеродистых сплавах с высоким содержанием хрома очень трудно определить точный состав таких карбидов химическим анализом, так как одновременно могут существовать несколько типов карбидов, и результаты анализа фаз карбидных отложений часто очень различны.

В диаграмме состояния системы Fe-Cr, под влиянием углерода, область гамма-твердого раствора значительно увеличивается, близкая с более высоким содержанием, а не 12,8 кг, как двойные железо-хромовые сплавы. Это объясняется тем, что углерод действует противоположно хрому, то есть увеличивает точку А4, понижая точку L3, и даже в присутствии углерода часть хрома связывается с карбидами. Хром был истощен. 図 фиг, это диаграмма влияния углерода на область FET железо-хромового сплава. Schematic схематическое изображение фиг. Из этого рисунка видно, что при 0.3% C область FeT закрывается на 18% Cg, а при 0.4% C она закрывается только на 25% Cg. Влияние хрома на критическую точку железоуглеродистого сплава показано на рисунке. 65.На рисунке показано, что при увеличении содержания хрома точка L4 резко уменьшается, при этом 12%

Cr почти сливается с точкой Az. Феррит, без фазы 700. Рисунок 64. Людмила Фирмаль

Влияние углерода на расширение сплава Fe-Fe-Cr-137 Fe-Cr-Cr Преобразование. Под воздействием хрома точки Е и S увеличиваются и одновременно смещаются влево в сторону низкого содержания углерода. На рисунке 66 представлена структурная схема хромистой стали, которая показывает, что хром снижает концентрацию углерода в перлите и аустените. Например, если Cr равен 12%, то перлит содержит только 0,4° / 0 С, а максимальная растворимость углерода в аустените составляет около 1,0%.Верхний левый угол 1600. Одна тысяча триста -Понятия не имею.1200. Тридцать пять Я- икс 900. / / / ( 4. Один • Мне 1 год / Четыре: oC В • — Я. с — — — — — — — — — — — > В — ^1 •- «-. В £• £00 0 0,2 а * С8 0.6 1.0 1.2 1.У 1.6 1.8 г.0 2.2 с% Диаграмма 65. Влияние хрома на диаграммы Fe-C Угол рисунка — это область Альфа-твердого раствора, не имеющая критической точки.

Читайте также:
Блок управления лебедкой своими руками

Правая сторона рисунка занята областью красного брикета или карбидной стали: в этом составе структура литой стали исчезает (ломается) после ковки, и в структуре кованой стали появляется большое количество избыточных карбидов. При изотермическом превращении аустенита хром значительно увеличивает инкубационный период и время полного разложения аустенита[71].

Кривая изотермического превращения аустенита хромистой стали, внешний вид которого составляет 1,0%Cg, на рисунке показаны 2 минимальных значения аустенитной стабильности: 138 градусов Цельсия в диапазоне температур около 600 градусов на хромистую сталь Сталь красного Брита (карбида) и Sautectoid/сталь В температурном диапазоне образования игольчатых ферм превращение твердых тел составляет приблизительно 350°(рис.67). Основываясь на диаграмме изотермического превращения аустенита, перлит хромистой стали во время изотермического отжига, чтобы уменьшить время разложения аустенита, чтобы сфероидизировать карбид, он должен поддерживаться на уровне около 600°, затем 720-740°, чтобы уменьшить твердость.

Поскольку аустенит обладает наибольшей стабильностью при этой температуре, то при ступенчатом упрочнении эту сталь следует поддерживать на уровне 450°. Когда хромистая сталь нагревается, карбид хрома входит в твердый раствор при температуре выше, чем цементит, который ингибирует рост зерен аустенита. Поэтому хромистая сталь менее подвержена перегреву, чем простая углеродистая сталь. Из диаграммы системы Fe-Cr известно, что в чистых (двойных) железохромистых сплавах с повышенным содержанием хрома 7% критическая точка A3 уменьшается. Однако наличие в сплаве определенного количества углерода, то есть тройного сплава Fe_Cr_C, увеличивает критическую точку Ar даже при 1-2°/ocrr.

При термической обработке хромистой стали класса перлита хромом в каждой пропорции температура нагрева повышается на 20-25°по сравнению с обычной углеродистой сталью. Хром-проектированная сталь клонит облегчить хрупкость. Коэффициент чувствительности к скорости охлаждения при высокотемпературном отпуске закаленной хромистой стали достигает 1,5-2,0, поэтому для увеличения вязкости хромистую сталь после высокотемпературного отпуска следует быстро охлаждать (в масле). Фазовая диаграмма системы Fe-Cr показывает, что область Fe замкнута под воздействием хрома.

То есть хром является «ферритообразующим» элементом. Однако, например, в присутствии сложных сплавов с высоким содержанием углерода или легирующих элементов, расширяющих область FeT, хром значительно снижает скорость перехода Fe- » — Fea и повышает стабильность аустенита. То есть она способствует приобретению аустенитной организации. 1.6 2.0 г, и Диаграмма 66.Чертеж структуры хромовой стали. Сплавы серии Fe-Cr 139 При цементировании стали хром практически не влияет на глубину цементного слоя, но на поверхности цементных изделий из хромистой стали концентрация увеличивается.

Дао. 600. +00 ’J00′ Я Один И затем 1=** -. Конечно. ^ » «(на японском языке). ) >- ^- —. — 500. В0 300. с:^ * 600 400. МИ н (= 1 В О. 5HS С ЮО ч ч ч Рисунок 68. влияние хрома на критическую скорость упрочнения доэвтектоидных и эвтектоидных сталей Семь Десять U 3 Шесть Время Второй S5 х ^^ Один Один / Один / Диаграмма 67. С изотермической конверсии 1.0% хромистых сталей™аустенита диаграммы. 2.3%СГ (а) и 0,5% с; 2.2%СГ(б) Содержание углерода и избыток эвтектоидного карбида выделяется, как правило, в виде отдельных шариков, затвердевшая твердая корочка хорошо прижимается к носу. При закалке стали хром резко увеличивает склонность к переохлаждению аустенита и значительно снижает скорость критического упрочнения (рис. 68).

Так, например, в изделиях диаметром 25-30 мм из машиностроения и инструмента хромистую сталь с содержанием хрома более 1% можно закалить не водой, а маслом. Снижая критическую скорость закалки, хром повышает прокаливаемость стали. На рисунке 69 показан график образца baked™диаметром 50 мм, изготовленного из хромистой стали 30х. Ага. 15 10 S OS s / I расстояние от центра, мм 69. 50X (U) хромистая сталь и 50 (2) углеродистая сталь 140 закаливаемость хромистой стали Из углеродистой стали 50: образцы из хромистой стали получат сквозное упрочнение, образцы из углеродистой стали только затвердеют на глубину 8-10 мм.

При упрочнении хромированной конструкционной стали в перлитном классе 0,3-0,5% с хром оказывает слабое влияние на положение и остаточное количество точки мартенсита Пятнадцать с х х / Рисунок 70. Влияние хрома на количество точечного ми и остаточного аустенита при закалке стали при 1,0% С 200. Куо г Cg.% Аустенит в структуре закаленной стали. Однако в хромистых инструментальных сталях, где Cr больше 1% 0,9-1,0% C, точка мартенсита уменьшается на 30-50°(в зависимости от температуры нагрева перед закалкой), уменьшая количество удерживаемого аустенита.

Читайте также:
Буровые штанги своими руками

С увеличением содержания хрома, он непрерывно increasing. So, в Стали, где Cr составляет 12% , А C — 2%, после закалки при 1100-1150° вы обнаружите до 80% остаточного аустенита (остаточного мартенсита и карбидов). На рис. 70 приведена диаграмма влияния хрома на мартенситную точку превращения и количество остаточного аустенита в инструментальной стали, закаленной при 800-820°с-1,0%.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Влияние химических элементов на свойства стали.

Каталог
Наш Instagram

Влияние хим. элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) — Н
молибден ( Mo ) — М
титан ( Ti ) — Т
медь ( Cu ) — Д
ванадий ( V ) — Ф
вольфрам ( W ) — В
азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) — Ю
бериллий ( Be ) — Л
бор ( B ) — Р
висмут ( Вi ) — Ви
галлий ( Ga ) — Гл
иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) — Кд
кобальт ( Co ) — К
кремний ( Si ) — C
магний ( Mg ) — Ш
марганец ( Mn ) — Г
свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) — Б
селен ( Se ) — Е
углерод ( C ) — У
фосфор ( P ) — П
цирконий ( Zr ) — Ц

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Читайте также:
Вибротрамбовка для уплотнения грунта своими руками

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Влияние химического состава на механические свойства стали

Каждый химический элемент, входящий в состав стали, по-своему влияет на ее механические свойства – улучшает или ухудшает.

Углерод (С), являющийся обязательным элементом и находящимся в стали обычно в виде химического соединения Fe3C (карбид железа), с увеличением его содержания до 1,2% повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости. При этом также ухудшаются обрабатываемость и свариваемость.

Кремний (Si) считается полезной примесью, и вводится в качестве активного раскислителя. Как правило, он содержится в стали в небольшом количестве (в пределах до 0,4%) и заметного влияния на ее свойства не оказывает. Но при содержании кремния более 2% сталь становится хрупкой и при ковке разрушается.

Марганец (Mn) содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве (0,3-0,8%) и серьезного влияния на ее свойства не оказывает. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы, повышает твердость и прочность стали, ее режущие свойства, увеличивает прокаливаемость, но снижает стойкость к ударным нагрузкам.

Сера (S) и фосфор (Р) являются вредными примесями. Их содержание даже в незначительных количествах оказывает вредное влияние на механические свойства стали. Содержание в стали более 0,045% серы делает сталь красноломкой, т.е. такой, которая при ковке в нагретом состоянии дает трещины. От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды (MnS). Содержание в стали более 0,045% фосфора, делает сталь хладноломкой, т.е. легко ломающейся в холодном состоянии. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

Ниобий (Nb) улучшает кислостойкость стали и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Титан (Тi) повышает прочность, плотность и пластичность стали, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии. Повышает прокаливаемость стали при малых содержаниях и понижает при больших.

Хром (Cr) повышает прочность, закаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание, но снижает вязкость и теплопроводность стали. Содержание большого количества хрома (в обычных сортах стали доходит до 2%, а в специальных – до 25%) делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Молибден (Mo) повышает прочностные характеристики стали, увеличивает твердость, красностойкость, антикоррозионные свойства. Делает ее теплоустойчивой, увеличивает несущую способность конструкций при ударных нагрузках и высоких температурах. Затрудняет сварку, так как активно окисляется и выгорает.

Никель (Ni) увеличивает вязкость, прочность и упругость, но несколько снижает теплопроводность стали. Никелевые стали хорошо куются. Значительное содержание никеля делает сталь немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

Вольфрам (W) образуя в стали твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивает твердость и красностойкость. Увеличивает работоспособность стали при высоких температурах, ее прокаливаемость, повышает сопротивление стали к коррозии и истиранию, уменьшает свариваемость.

Ванадий (V) обеспечивает мелкозернистость стали, повышает твердость и прочность. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем. Снижает чувствительность стали к перегреву и улучшает свариваемость.

Кобальт (Co) повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Алюминий (Аl) является активным раскислителем. Делает сталь мелкозернистой, однородной по химическому составу, предотвращает старение, улучшает штампуемость, повышает твердость и прочность, увеличивает сопротивление окислению при высоких температурах.

Медь (Cu) влияет на повышение коррозионной стойкости, предела текучести и прокаливаемости. На свариваемость не влияет.

Для всестороннего понимания и анализа процессов, происходящих при легировании и деформировании сталей, важную роль играет знание зависимостей между химическим составом и механическими свойствами.

Целью настоящих исследований является изучение комплексного влияния химического состава на предел текучести σТ арматурной стали класса А500С.

В течение сентября и октября текущего года в Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций ГБУ «ЦЭИИС» проводились испытания образцов арматурных стержней диаметром от Ø16 до Ø36. Были выполнены более 30 параллельных испытаний. При этом для одной и той же пробы данного типоразмера арматурных стержней определяли фактическую массовую долю химических элементов с помощью оптико-эмиссионного спектрометра PMI-MASTER SORT (рис.1) и механические свойства стали при помощи испытательной машины ИР-1000М-авто (рис.2).

Рис.1 – Испытание арматурного стержня для определения химического состава стали.

Рис.2 – Испытания арматурной стали на растяжение.

Для обеспечения достоверности статистических выводов и содержательной интерпретации результатов исследований сначала определили необходимый объем выборки, т.е. минимальное количество параллельных испытаний. Так как в данном случае испытания проводятся для оценки математического ожидания, то при нормальном распределении исследуемой величины минимально необходимый объем испытаний можно найти из соотношения:

где υ – выборочный коэффициент вариации,

tα,k – коэффициент Стьюдента,

α=1-P – уровень значимости (Р – доверительная вероятность),

k = n-1 – число степеней свободы,

ΔМ – максимальная относительная ошибка (допуск) при оценке математического ожидания в долях математического ожидания (ΔМ = γ*δМ, где γ – генеральный коэффициент вариации, δМ – максимальная ошибка при оценке математического ожидания в долях среднеквадратического отклонения).

Читайте также:
Брусовочный станок своими руками

Как правило, генеральный коэффициент вариации γ неизвестен, и его заменяют выборочным коэффициентом вариации υ, для определения которого нами была проведена серия из десяти предварительных испытаний.

По результатам проведенных испытаний и выполненных расчетов при доверительной вероятности Р=0,95 получен необходимый объем выборки, равной n=26. Фактическое количество испытаний, как было сказано выше, составило 36.

Массив данных, полученных по результатам проведенных параллельных испытаний, был обработан с помощью многофакторного корреляционного анализа.

Уравнение множественной регрессии может быть представлено в виде:

Y = f (β, X) + ε,

где X=(X1, X2,…, Xm) – вектор независимых (исходных) переменных; β – вектор параметров (подлежащих определению); ε – случайная ошибка (отклонение); Y – зависимая (расчетная) переменная.

Разработка множественной корреляционной модели всегда сопряжена с отбором существенных факторов, оказывающих наибольшее влияние на признак-результат. В нашем случае из дальнейшего рассмотрения были исключены три элемента (Аl, Тi, W) по причине их низкой массовой доли (

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Какие свойства стали придает хром

Влияние хрома на свойства высоколегированных сталей

Классификация высоколегированных сталей и сплавов
ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

Согласно ГОСТ 5632-72 к высоколегированным сталям относят сплавы, в которых содержание железа составляет более 45 %, суммарная массовая доля легирующих элементов не менее 10 % при массовой доле одного из элементов не менее 8 %.

v В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяют на группы:

I – Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.

Основным легирующем элементов данных сталей является хром с содержанием более 12 %. Для сталей стойких против атмосферной коррозии содержание хрома увеличивается до 15 %, для кислотостойких сталей более 16 %.

II – Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Стали, обладающие жаростойкостью до 900 °С содержат до 18 % хрома (12Х17, 08Х17Т, 10Х13СЮ и др.), до 1100 °С ­- более 25 % хрома (15Х28, 15Х25Т).

III – Жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Например, жаропрочные стали, работающие при температурах:

· 585…610 °С – 18Х12ВМБФР, 15Х12ВНМФ и др.

· до 650 °С -12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и др.

· до 800 °С – 10Х23Н18, 12Х25Н16 и др.

v В зависимости от основной структуры, полученной при охлаждении сталей на воздухе после высокотемпературного нагрева (в нормализованном состоянии), стали подразделяют на классы:

* Мартенситный – стали с основной структурой мартенсита (20Х13, 30Х13, 40Х13, 15Х11МФ, 18Х11МНФБ, 20Х12ВНМФ и др.).

* Мартенсито-ферритный – стали, содержащие в структуре кроме мартенсита, не менее 10 % феррита (12Х13, 14Х17Н2, 09Х16Н4Б, 15Х12ВНМФ, 18Х12ВМБФР и др.).

* Ферритный – стали, имеющие структуру феррита, без α ®γ превращений (08Х13, 12Х17, 08Х17Т, 15Х25Т, 15Х28 и др.).

* Аустенито-мартенситный – стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменять в широких пределах (07Х16Н6, 08Х17Н5М3, 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю, 20Х13Н4Г9 и др.).

* Аустенито-ферритный – стали, имеющие структуру аустенита и феррита, где феррита более 10 % (08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т, 20Х23Н13, 08Х22Н6Т и др.).

* Аустенитный – стали, имеющие структуру аустенита (08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н9, 17Х18Н9, 10Х14Г14Н4Т, 10Х14АГ15, 03Х17Н14М3, 07Х21Г7АН5, 08Х10Н20Т2 и др.).

v В зависимости от системы легирования высоколегированные стали делятся на:

Основными легирующими элементами высоколегированных сталей являются хром и никель. Они определяют структуру и свойства сталей. Также в качестве легирующих элементов применяются кремний, вольфрам, молибден, никель, титан, бор и др. они способствуют повышению прочности, жаропрочности, стойкости против коррозии.

v Относительно системы упрочнения высоколегированные стали делятся на стали:

– с карбидным упрочнением,

­- с боридным упрочнением,

– с интерметаллидным упрочнением.

Стали, содержащие углерода в пределах 0,2…1,0 %, имеют карбидное упрочнение

. Этот тип упрочнения характерен в основном для жаропрочных и жаростойких сталей. Такое упрочнение достигается при выдержке стали в интервале температур 600…650 °С, в результате выделения сложных карбидов железа, хрома, ниобия, ванадия и вольфрама, типа Me23C6, Me6C, Me2C и др.

Никельсодержащие стали, легированные титаном в пределах 1,0…3,5 % и алюминием до 6% упрочняются вследствие образования при температуре 650…850 °С интерметаллидных фаз

типа Ni3(Ti,Al), (Ni,Fe)2Ti и др.

Упрочнении аустенита боридных сталей достигается в результате образования боридов

железа, хрома, ниобия, углерода, молибдена и вольфрама.

В связи с тем, что стали в большинстве случаев содержат несколько легирующих элементов, упрочнение их бывает чаще всего комплексным.

v В зависимости от химического состава сплавы подразделяют на классы по основному составляющему элементу:

– сплавы на железоникелевой основе;

Читайте также:
Вредна ли медь для организма

– сплавы на никелевой основе.

К сплавам на железоникелевой основе

отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа более 65 % при приблизительном отношении никеля к железу 1:1,5).

К сплавам на никелевой основе

отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержания никеля не менее 50%).

Хром – основной легирующий элемент для получения коррозионностойких, жаропрочных сталей и жаростойких сталей.

В коррозионностойких и кислотостойких сталях хром играет двоякую роль. При его содержании более 12 % резко повышается электрохимический потенциал стали, сталь «облагораживается» и становится более устойчивой в растворах электролитов. В то же время хром способствует образованию на поверхности металла плотной и достаточно прочной оксидной плёнки, защищающий металл от воздействия коррозионно-активной среды. Эта же стойкая плёнка хрома защищает сталь от окисления при высоких температурах – повышает её жаростойкость. Таким образом, высокохромистые стали оказываются стойкими против химической и электрохимической коррозии в окислительных средах.

Наряду с высокой коррозионной стойкостью стали, содержащие 12 % Cr, имеют высокие прочность и жаропрочность (значительно выше, чем у низко- и среднелегированных хромистых и хромомолибденовых сталей).

При высоких механических и антикоррозионных свойствах высокохромистые стали имеют пониженные технологические свойства, в том числе пониженную свариваемость. Это связано с особенностями фазового состояния высокохромистых сталей и особенностями структурных и фазовых превращений, происходящих при нагреве и охлаждении.

Три типа хромистых нержавеющих сталей

Применяют три типа хромистых сталей: с номинальным

содержанием хрома 13, 17 и 25-28 %. Состав основных химических элементов хромистых сталей по ГОСТ 5632-72 представлен в таблице 1.


Таблица 1 — Состав основных химических элементов хромистых коррозионностойких сталей по ГОСТ 5632-72

Хромистые стали в зависимости от содержания углерода могут относиться к различным структурным классам: ферритному, мартенситному и смешанному — феррито-мартенситному. Принадлежность к тому или иному классу определяется диаграммой тройной системы железо-углерод-хром.

Стали с номинальным содержанием хрома 17, 25 и 28 % – 12Х17, 08Х17Т, 15Х25Т и 15Х28 – относятся к сталям ферритного класса. Их структурой является феррит и они не имеют фазовых превращений.

У сталей с содержанием хрома 12-14 % все немного сложнее. Они нестабильны по свойствам и небольшие отклонения в химическом составе переводят сталь из одного класса в другой. Так, сталь 08Х13 при минимальном содержании углерода и максимальном хрома является ферритной, а при минимальном содержании хрома имеет гамма-альфа превращение.

Охлаждение сталей 20Х13, 30Х13 и 40Х13 на воздухе приводит к образованию в них мартенсита. Твердость мартенсита повышается с увеличением содержания углерода, а также температуры нагрева под закалку, от которой зависит степень растворения карбидов в аустените.

Влияние хим. элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) —
Н
молибден ( Mo ) —
М
титан ( Ti ) —
Т
медь ( Cu ) —
Д
ванадий ( V ) —
Ф
вольфрам ( W ) —
В
азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) —
Ю
бериллий ( Be ) —
Л
бор ( B ) —
Р
висмут ( Вi ) —
Ви
галлий ( Ga ) —
Гл
иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) —
Кд
кобальт ( Co ) —
К
кремний ( Si ) —
C
магний ( Mg ) —
Ш
марганец ( Mn ) —
Г
свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) —
Б
селен ( Se ) —
Е
углерод ( C ) —
У
фосфор ( P ) —
П
цирконий ( Zr ) —
Ц

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

Читайте также:
Верстак металлический своими руками

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость

, высокую прочность и пластичность,
увеличивает прокаливаемость
, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость

, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали

, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Влияние химического состава на механические свойства стали

Каждый химический элемент, входящий в состав стали, по-своему влияет на ее механические свойства – улучшает или ухудшает.

Углерод (С), являющийся обязательным элементом и находящимся в стали обычно в виде химического соединения Fe3C (карбид железа), с увеличением его содержания до 1,2% повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости. При этом также ухудшаются обрабатываемость и свариваемость.

Кремний (Si) считается полезной примесью, и вводится в качестве активного раскислителя. Как правило, он содержится в стали в небольшом количестве (в пределах до 0,4%) и заметного влияния на ее свойства не оказывает. Но при содержании кремния более 2% сталь становится хрупкой и при ковке разрушается.

Стойкость нержавеющей стали против межкристаллитной коррозии

Способность сопротивляться межкристаллитной коррозии у хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей в первую очередь зависит от содержания углерода в твердом растворе. Углерод способствует выделению в твердом растворе карбидных фаз, тем самым способствую ускорению проявления межкристаллитной коррозии с повышением температуры.

Хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали при выдержке в интервале 750-800 ºС теряют способность сопротивляться межкристаллитной коррозии:

  • при содержании углерода 0,084 % — в течение 1 минуты;
  • при содержании углерода 0,054 % — в течение 10 минут;
  • при содержании углерода 0,021 5 – через более чем 100 минут.

Содержание азота в составе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей так же оказывают влияние на склонность к межкристаллитной коррозии, но в значительно меньшей степени. наличие азота в составе может быть даже полезно для повышения прочности.

Повышение концентрации никеля в составе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей способствует снижению растворимости углерода, но отрицательно влияет на ударную вязкость хромоникелевой стали после отпуска и способствует межкристаллитной коррозии.

Растворимость углерода в твердом растворе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей происходит и при увеличении содержания хрома. В этом случае так же происходит снижение ударной вязкости стали, но при этом стойкость против межкристаллитной коррозии возрастает.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

прочности приобретает после отпуска при 550°; между тем сопротивление удару в первом случае 10, а во втором — 7 кгм/см 2 .

Таким образом, следует считать, что кремний в количестве примерно до 1,5% оказывает скорее положительное влияние на свойства улучшенной стали; кремнистые стали, содержащие до 1,5% Si, при обработке на одинаковую твердость с нелегированными обладают несколько более высоким запасом вязкости, а при равной температуре отпуска превосходят нелегированную сталь по показателям прочности, уступая ей, однако, в отношении вязкости. Вместе с тем введение в улучшаемую сталь значительного количества кремния (более 2% Si) сопровождается ухудшением ее вязкости и температурного запаса вязкости.

Марганец. На рис. 191 показано влияние марганца на предел прочности и относительное удлинение улучшенной стали с различным содержанием в ней углерода. Из рисунка видно, что с увеличением содержания в стали марганца предел прочности несколько возрастает, а относительное удлинение, наоборот, снижается. Характерно, что чем ниже содержание в стали углерода, тем заметнее действие марганца.

Читайте также:
Гидравлический насос своими руками

Влияние марганца на общий комплекс механических свойств улучшенной стали с одинаковым содержанием углерода показано по данным автора в табл. 68. Увеличение содержания марганца с 0,45 до 1,35% сравнительно слабо отражается на механических свойствах стали, содержащей 0,25—0,28% С; при более высоком содержании марганца (до 2,79%) наблюдается существенное повышение показателей прочности при одновременном значительном снижении пластичности и ударной вязкости.

Более заметно влияние марганца в случае испытания на удар при отрицательных температурах. На рис. 192 по данным автора показано влияние марганца на ударную вязкость образцов, обработанных на твердость 228—217 Нв при различных температурах испытания. Как видно из приведенных данных, увеличение содержания марганца с 0,45 до 1,35% вызывает некоторое повышение температурного запаса вязкости, но и в этом случае сталь с 2,79% Мп обнаружила высокую склонность к хрупкому разрушению.

Отрицательный эффект влияния повышенных количеств марганца на вязкость термически улучшенной стали с 0,35—0,40 % С был установлен также В. Д. Садовским и Н. П. Чупраковой, которые сделали вывод, что «только при содержании марганца, не превышающем 1,5%, можно рассчитывать на хорошую ударную вязкость».

Существуют, однако, указания о том, что при низком содержании в стали углерода присутствие значительных количеств марганца (до 3—5%) не вызывает ухудшения вязкости термически улучшенной стали.

На рис. 193 показано влияние марганца на механические свойства стали с различным содержанием углерода после закалки с 900° и высокого отпуска при одинаковой температуре. В случае содержания углерода в пределах 0,09—0,14%, даже при 4% Мп, ударная вязкость неизменно сохраняется на весьма высоком уровне, в то время как предел прочности и предел текучести возрастают.

В стали с 0,25—0,37% С увеличение содержания марганца выше 3% сопровождается снижением вязкости. И. Е. Конторович считает, что: «стали с низким содержанием углерода (0,12—0,15%) и 3—5% марганца имеют высокие механические -свойства. Резкое снижение вязкости обнаруживается только у сталей с более высоким содержанием углерода при таком же содержании марганца».

Аналогичного мнения придерживаются и некоторые другие авторы.

Таким образом, в термически улучшаемых сталях отрицательное влияние больших количеств марганца обнаруживается только в присутствии значительного количества углерода, при

чем чем ниже содержание углерода, тем выше может быть допущено содержание в стали марганца. По крайней мере, при содержании до 1,8—2,0% Мп еще нельзя констатировать вредного его действия на среднеуглеродистую конструкционную сталь

(0,2—0,4% С). Это подтверждается также широким опытом использования марганцовистых сталей в промышленности.

Хром. Влияние хрома на механические свойства стали после закалки и высокого отпуска показано в табл. 69. Из данных таблицы видно, что в стали, отпущенной при 600°, увеличение содержания хрома сопровождается повышением прочности и некоторой потерей вязкости при сохранении пластичности примерно на одном уровне. Влияние хрома несколько ослабевает в случае отпуска стали при 650°. Это объясняется тем, что хром замедляет выделение и коагуляцию карбидов при отпуске, несколько повышает температуру рекристаллизации а-фазы и потому заметно задерживает разупрочнение стали при 600°. Однако эффект его действия резко ослабляется при 650°, поскольку температурный район отпуска в этом случае оказывается сильно смещенным от тех зон, в которых развивается карбидообразование (500—550°), а также рекристаллизация (550—600°) ос-фазы в хромистых сталях при отпуске.

Ввиду того, что с повышением содержания хрома при одинаковой температуре отпуска показатели прочности возрастают, истинное влияние хрома на ударную вязкость оказывается «замаскированным». Более надежные представления о действии хрома на ударную вязкость могут быть получены путем сравнения свойств при условии одинаковой прочности или твердости стали.

На рис. 194 показано влияние хрома на ударную вязкость стали с различным содержанием углерода, обработанной на предел прочности, равный 100 кг/мм 2 . Из рисунка видно, что при

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Полезное

Обозначение легирующих элементов в нержавеющих сталях

  • В начальной части марки находятся цифры (две или одна), показывающие содержание углерода.
  • Две цифры указывают на его среднее содержание в сплаве в сотых долях процента, а одна – в десятых.Есть и стали, не имеющие в начале названия марки цифр. Это означает, что углерод в этих сплавах содержится в пределах 1%.
  • Буквы, которые можно увидеть за первыми цифрами названия марки, указывают на то, из чего состоит данный сплав.
  • За буквами, дающими информацию о том или ином элементе в его составе, могут стоять или не стоять цифры.Если цифра есть, то по ней определяется (в целых процентах) среднее содержание указанного буквой элемента в составе сплава, а если цифры нет, значит, данный элемент содержится в пределах от 1 до 1,5%.

Х- хром
Н — никель
К — кобальт
М — молибден
В — вольфрам
Т — титан
Д — медь
Г — марганец
С — кремний
Ф — ванадий
Р — бор
А — азот
Б — ниобий
Е — селен
Ц — цирконий
Ю — алюминий

Читайте также:
Гидравлический дровокол своими руками

Влияние основных легирующих элементов на свойства нержавеющих сталей

Хром (Cr):

  • является основным элементом стали, определяющей её стойкость к окислению (коррозии). Хром резко повышает коррозионную стойкость стали при увеличении его в сплаве выше 12,5%, начиная с этой концентрации на поверхности образуется плотная оксидная плёнка Cr2O3 (хром собственно и делает сталь нержавеющей, например, стали 20Х13, 30Х13, 40Х13 и т.п.);
  • при содержании хрома в стали 12—14% теплопроводность стали в 2 раза меньше чистого железа, а электросопротивление возрастает в 3 раза;
  • обеспечивает повышенную прочность при повышенных температурах, добавка хрома повышает твёрдость и прочность стали, не снижая её пластичности;
  • снижает ударную вязкость стали.

Никель (Ni):

  • основная функция никеля – стабилизация аустенитной структуры стали, такая структура является особо прочной и эластичной. Минимальное количество никеля способное стабилизировать аустенитную структуру – 8% (именно столько никеля находится в наиболее распространённой импортной стали AISI 304);
  • наличие в стали от 8-10% никеля обеспечивает ей хорошую пластичность и хорошие формовочные свойства;
  • улучшает свариваемость стали и дополнительно увеличивает сопротивление стали к окислению (коррозии) в районе сварного шва;
  • никель увеличивает жаропрочность стали (в особенности по отношению к устойчивости к деформации);
  • благодаря никелю нержавеющая сталь лучше полируется и более устойчива к царапинам, чем обычные стали (шлифованные и зеркальные поверхности).

Молибден (Mo):

  • повышает сопротивление стали к окислению (коррозии) при высоких температурах, снижает стойкость сталей к точечной (питтинговой) коррозии;
  • увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение;
  • обеспечивает дополнительное термическое упрочнение.

Титан (Ti):

  • повышает прочность стали;
  • титан добавляют в нержавеющие стали для предотвращения межкристаллитной коррозии.

Углерод (C):

  • при увеличении углерода до 0,8% растёт твёрдость и прочность стали, однако приводит к увеличению порога хладноломкости (например, стали 40Х13 и 95Х18 используются для производства ножей);
  • чем больше в стали углерода, тем она труднее обрабатывается резанием, хуже деформируется и хуже сваривается (так наиболее распространённые в продаже импортные стали 300-ой серии AISI304/321/316 имеют в своём составе 0,8% углерода, что даёт им большую область применения по сравнению с отечественной сталью 12х18н10т).

Соответствие зарубежных стандартов российскому ГОСТу.

В настоящее время почти весь нержавеющий металлопрокат, поставляемый к нам в страну маркируется по стандартам AISI, DIN, либо EN. Рассмотрим соответствие этих стандартов российскому ГОСТу.

AISI (American Iron and Steel Institute), Американский Институт Чугуна и Стали

Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали.
Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ. В то время как ферритные и мартенсистные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:

xxxL – Низкое содержание углерода стандарты принятые European Committee for Standartization (CEN) Европейским Комитетом по Стандартизации
В них марка стали представляется в виде 1.XXXX, где:

  • 1. определяет, что данный материал относится к сталям;
  • Следующие две цифры после 1. определяют номер группы сталей, а две последние – порядковый номер стали в группе.

По номеру группы можно однозначно определить к какому типу относится та или иная сталь.

1.40ХХ – 1.45ХХ – нержавеющие стали
1.46ХХ – 1.49ХХ – жаропрочные и кислотостойкие стали

1.4016 — AISI 430 (12Х17)
1.4301 — AISI 304 (03Х18Н10)
1.4541 – AISI 321 (08х18Н10Т)
1.4842 – AISI 410S (10Х23Н18)

Таблица соответствия марок стали гост со стандартами других стран.
ГОСТ Евронормы (EN) AISI
12Х15Г9НД ______ AISI 201
12Х17Г9АН4 1.4373 AISI 202
15Х17Н7 1.4310 AISI 301
12Х18Н9 ———- AISI 302
08Х18Н10 1.4301 AISI 304
03Х18Н11 1.4306 AISI 304L
03Х18АН11 1.4311 AISI 304LN
12Х18Н12 1.3955 AISI 305
06Х18Н11 1.4303 AISI 305L
08Х20Н11 1.4331 AISI 308
20Х23Н13 1.4833 AISI 309
03Х24Н13Г2С 1.4332 AISI 309L
20Х23Н18 1.4843 AISI 310
10Х23Н18 1.4842 AISI 310S
20Х25Н20С2 1.4841 AISI 314
08Х17Н13М2 1.4436 AISI 316
03Х17Н13М2 1.4404 AISI 316L
03Х17Н14М3 1.4435 AISI 316S
03Х17Н13АМ3 1.4429 AISI 316LN
1Х16Н13М2Б 1.4580 AISI 316Сd
08Х17Н13М2Т 1.4571 AISI 316Ti
08Х19Н13М3 1.4449 AISI 317
03Х19Н13М3 1.4438 AISI 317L
08Х18Н14М2Б 1.4583 AISI 318
08Х18Н10Т 1.4541 AISI 321
12Х18Н10Т 1.4878 _________
08Х25Н4М2 1.4462 AISI 329
15Х12 _____ AISI 403
08Х12Т1 1.4512 AISI 409
10Х13 1.40006 AISI 410
08Х13 1.4000 AISI 410S
15Х13Н2 _______ AISI 414
20Х13 1.4021 AISI 420
12Х15 1.4001 AISI 429
12Х17 1.4016 AISI 430
08Х17Т 1.4510 AISI 430Ti
20Х17Н2 1.4057 AISI 431
12Х17М 1.4113 AISI 434
12Х17Б 1.4522 AISI 436
15Х5М 1.7362 AISI 501
15Х9М 1.7386 AISI 504
09Х17Н17Ю 1.4503 AISI 631
06ХН28МДТ 1.4503 AISI 904L
Читайте также:
Газовый горн кузнечный своими руками

Почему одна марка нержавейки магнитится , а другая нет?

Немного теории: Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их.

Ферромагнетики — это такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт и никель способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля. Мы привыкли определять нержавеющую сталь при помощи магнита. Считается, что «настоящая нержавейка» не должна магнитится, но на практике такой способ диагностики не всегда позволяет получить достоверный результат. Почему так происходит?

Под термином «нержавейка» понимают различные материалы, состав которых может содержать в своей структуре феррит, мартенсит или аустенит, а также их различные комбинации. Характеристики нержавеющей стали зависят от фазовых составляющих и их соотношения. Итак, какая нержавейка магнитится, а какая нет?

Нержавеющие стали, которые магнитятся.

Мартенситы и ферриты – сильные ферромагнетики. Таким материалам не страшна коррозия, но при этом магнит на них воздействует, как и на обычную углеродистую сталь. К представленной группе нержавейки относятся хромистые или хромоникелевые стали следующих групп:

  • Мартенситные – является ферромагнетиком в чистом виде. Это в основном без никелевые стали 20Х13, 30Х13, 40Х13, а также некоторые стали легированные никелем, например сталь 14Х17Н2;
  • Ферритные – Распространенной магнитной сталью ферритного типа, которая из-за невысокого содержания углерода в своем химическом составе отличается более высокой мягкостью, чем мартенситные сплавы, является 08Х13 и её импортный аналог AISI 410;
  • Мартенситно-ферритные – Популярной маркой магнитной нержавейки, внутренняя структура которой состоит из мартенсита и свободного феррита, является 12Х13 и её относительный импортный аналог AISI430.
Нержавеющие стали, которые не магнитятся.

Чаще всего для производства нержавеющей стали используется хромоникелевый или хромомаргенцевоникелевый сплав. Эти материалы являются немагнитными.

  • Аустенитные – Наиболее популярной маркой таких нержавеющих сталей, которые занимают ведущее место среди немагнитных стальных сплавов, является 08Х18Н10Т, а так же стали данного типа 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т и их зврубежные аналоги 300-ой серии AISI 304/321/316 и другие;
  • Аустенитно-ферритные – В основе таких материалов используются хром и никель, ав качестве дополнительных легирующих элементов может применяться марганец.

При добавлении в сплав марганца свыше 9% он становится немагнитным.

Примером являются импортные стали AISI 201 (12Х15Г9НД) и AISI 202 (12Х17Г9АН4).

Что такое «Пищевая нержавейка»?

Нередко нам приходится слышать термин «пищевая нержавейка». Разберёмся, что за этим кроется. Ни где в Российском ГОСТе такого термина мы не найдём, так как это название было придумано в быту.
«Пищевая нержавейка» это то, с чем мы ежедневно сталкиваемся у себя на кухне (окантовка поверхности многих кухонных плит, вытяжка, камера микроволновой печи и т.п.), в ванной комнате (барабан стиральной машины), в торговых центрах (лестничные перила) и т.д. и т.п.

В целом «пищевая нержавейка» — универсальный продукт для многих сфер деятельности, где требуется определённая коррозионная стойкость, кислотостойкость, жаростойкость и жаропрочность. Вот некоторые наиболее распространённые и востребованные на сегодняшний день марки пищевой «нержавейки» и сферы их применения:

  • 08Х18Н10/08Х18Н10Т (AISI304/AISI321) – пожалуй самая распространенная марка «пищевой нержавейки», используемая в пищевой промышленности, и имеет состав, который превосходно противостоит межкристаллитной коррозии, отличается высоким уровнем свариваемости и универсальности для многих типов производств.
    — 08Х13 (AISI 409) — используют для изготовления кухонной посуды и столовых принадлежностей. Из неё делают камеры микроволновых печей, кухонные вытяжки, окантовку кухонных плит;
  • 12Х13 (AISI 410) – используется для производства элементов оборудования, применяемого в сфере виноделия и переработки пищевых отходов, для изготовления спирта и напитков из него. Эта сталь имеет высокую жаропрочность в слабоагрессивных средах, отличную стойкость против коррозии;
  • 20Х13–40Х13 (AISI 420) – часто используют для изготовления любых видов моек (и бытовых, и производственных), посуды для тепловой, а также для гигиенической обработки пищевых продуктов. Данные сплавы прекрасно противостоят высокотемпературному ржавлению, они имеют хорошие показатели пластичности и износостойкости;
  • 08Х17 (AISI 430). Они незаменимы в тех случаях, когда требуется изготовить посуду, в которой пища будет подвергаться термической обработке. В средах, содержащих серу, демонстрирует высокий уровень противокоррозионной устойчивости, характеризуется хорошей деформируемостью и прочностью, имеет повышенный коэффициент теплопроводности;
  • 08Х17Т (AISI 439), из которой производят раковины и иные санитарно-технические устройства, машины для стирки белья, а также холодильные агрегаты. Но в целом данный сплав считается вполне универсальным и годным для использования в разных эксплуатационных условиях.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: