Легированные конструкционные стали

Классификация и применение легированных конструкционных сталей

Легированные конструкционные стали классифицируются по следующим признакам:

1. Основные легирующие элементы. Согласно данному признаку конструкционные легированные стали делятся на хромистые, хромомарганцевоникелевые с титаном и молибденом, марганцовистые, хромомарганцевоникелевые с молибденом, хромомарганцевые, хромоалюминиевые, хромокремнистые, хромоникельванадиевые, хромомолибденовые, хромоникельмолибденовые, хромоникелевые, никельмолибденовые, хромоникелевые с бором и т. п.
2. Свойства и химический состав. Согласно данному признаку конструкционные легированные стали делятся на качественные, высококачественные, особо высококачественные.
3. Качество поверхности. Согласно данному признаку конструкционные легированные стали делятся на стали первой, второе и третьей группы.
4. Вид обработки. Согласно данному признаку конструкционные легированные стали делятся на калиброванные, стали со специальной отделкой поверхности и прокат кованый и горячекатаный.
5. Состояние материала. Согласно данному признаку конструкционные легированные стали делятся на стали без термической обработки, нагартованные и термически обработанные стали.

Конструкционные легированные стали особо широко применяются в изготовлении:

• рессор толщиной от 3 до 16 миллиметров,
• пружинной ленты,
• тяжелонагруженных пружин ответственного назначения,
• ответственных пружин, которые работают при высокой температуре,
• кулачковых муфт,
• втулок,
• направляющих планок,
• шпинделей,
• зубчатыx колес,
• крупных малонагруженных деталей,
• деталей, которые работают на большой скорости,
• различных видов валов,
• деталях, которые подвергаются цементации,
• мелких деталей высокой прочности,
• ответственных деталей, которые подвергаются высокому отпуску и закалке,
• деталей турбин.

Сварка легированных конструкционных сталей затруднена, потому что они склонны к образованию хрупких структур и закалке околошовной зоны.

Недостатки и преимущества легированных конструкционных сталей

Для того, чтобы придать сплаву необходимые свойства, он подвергается термической обработке. После термообработки легированная конструкционная сталь приобретает высокий уровень хладноломкости, высокую стойкость к пластической деформации, оптимальный запас вязкости, способность к сильному прокаливанию, стойкость к трещинам и короблению, как правило, это достигается благодаря использованию мягких охладителей в процессе термической обработки. Благодаря термической обработке легированные конструкционные стали обладают долговечностью и надежностью, что существенно увеличивается производительность оборудования, высокими технологическими параметрами, хорошей прокаливаемостью, стойкостью к износу, экономичностью, стойкостью к воздействию агрессивной среды, перепадам температуры, появлению ржавчины и стойкостью к повышенной влажности. Легирование тормозит распад аустенита, что способствует уменьшению критической скорости закалки, снижению брака по закалочным трещинам, уменьшению температурного порога, увеличению предела текучести.

Но, несмотря на все преимущества конструкционных легированных сталей, им свойственны некоторые недостатки. В их числе:

1. Утрата однородности в области деформирования.
2. Склонность к обратимой отпускной хрупкости.
3. Увеличенный уровень мягкости в результате термической обработки.
4. Высокая стоимость.
5. Плохая обрабатываемость резанием.
6. Склонность к дендритной ликвации из-за небольшой скорости процесса диффузии легирующих компонентов, что в свою очередь становится причиной анизотропии свойств сплава после пластической деформации.
7. Снижение предела выносливости из-за большого содержания в структуре остаточного аустенита после закалки.

Основное назначение легирования конструкционных сталей заключается в обеспечении улучшения механических характеристик, в первую очередь пластичности и прочности. Параллельно процессу внесения легирующих добавок изменяются эксплуатационные, физические и химические качества стали. Необходимо учитывать, что легирование увеличивает стоимость сплава. Большинство марок легированных конструкционных сталей являются сложнолегированными сталями, в которых помимо основных легирующих элементов присутствуют специальные компоненты, например, ванадий, титан, вольфрам, алюминий и т.п. Такие компоненты способствуют образованию упрочняющих дисперсных частиц и интерметаллидных фаз, которые повышают упрочнение сплава.