Особенности легированных конструкционных сталей

Для того чтобы улучшить технологические и механические свойства сплава железа с углеродом, в его состав добавляют ряд химических веществ, именуемых легирующими элементами. Такой процесс является легированием, в результате которого получаются легированные стали. В большинстве случаев в роли легирующих элементов выступают никель, алюминий, марганец и ванадий. Легированные стали характеризуются антикоррозийной стойкостью и прочностью, благодаря чему они нашли широкое применение в промышленности. Например, марку 40Х используют в качестве заготовок для многих деталей в машиностроении.

Каждый легирующий компонент оказывает свое положительное влияние на свойства изделий. Хром нацелен на повышение прочности и твердости, немного снижая при этом уровень пластичности. Молибден и вольфрам, также, способны повысить данные показатели. Никель превозносит вязкость и пластичность. Марганец значительно повышает износостойкость. Помимо повышения упругости стали, кремний способен увеличить ее магнитные свойства.

Сфера применения и классификация изделий

Существует несколько классификаций изделий. По назначению выделяют 2 основные группы: строительные (применяемые для изготовления сварных металлоконструкций) и машиностроительные (применяемые для изготовления корпусных конструкций и механизмов). Они отличаются в отношении к тепловой (термической обработке) – ей подвергаются только машиностроительные стали. В соответствии со структурой после охлаждения различают следующие классы изделий: карбидный, мартенситный, перлитный, аустенитный.

Наряду с входящими в состав легированными компонентами различают хромовые (к примеру, марка 40Х), хромоникелевые, хромоалюминиевые, хромокремнемарганцовые, хромомарганцевые, хромоникельмолибденовые (к примеру, марка 38Х2Н2МА), хромоникельванадиевые и другие стали. В зависимости от численности добавленных металлов по отношению к общей массе сплава, выделяют следующие виды сталей: низколегированные (менее 3%, к примеру, марка 40Х), среднелегированные (3-10%, к примеру, марка 38ХН3МА), высоколегированные (более 10%). Если в сплаве содержится более 12% хрома, то марку признают нержавеющей. В большинстве конструкционных легированных сталей содержится не более 2% хрома.

Невозможно найти сферу промышленности, где не использовали бы легированную сталь для тех или иных целей. Ее улучшенные свойства позволяют применять сталь для изготовления фрез, шерстней, растяжек, измерительных устройств и других инструментов. Жаропрочную легированную сталь активно используют при производстве деталей, эксплуатируемых в области энергетики.

Маркировка

Для того чтобы получить подробную информацию о составе любого вида стали, была разработана система условных обозначений. Каждый вид стали имеет свою маркировку в соответствии с назначением. В ней используется определенный порядок чисел и букв. Первоначально в обозначении стоит число, указывающее на количество углерода в сотых долях. На этом фоне различают низкоуглеродистые (меньше 0,25%), среднеуглеродистые (от 0,25% до 0,65%) и высокоуглеродистые стали (больше 0,65 %).В марке 38Х2МЮА – 0,38%, значит, она относится к среднеуглеродистым сталям. Буква «А» на конце дает понять, что она является высококачественной.

Буквы в маркировке являются обозначением металла, который входит в состав сплава. Наиболее распространены такие компоненты, как:

1. Алюминий – (Ю);
2. Ванадий – (Ф);
3. Кремний (С);
4. Никель – (Н);
5. Хром – (Х);
6. Цирконий – (Ц);
7. Молибден (М);
8. Фосфор – (П).

Рядом с этим обозначением может стоять число, которое указывает на его количество в сплаве (в процентах). Его отсутствие говорит о том, что содержание данного металла не превышает 1,5%.В марке 38ХН3МФА хрома, ванадия и молибдена меньше 1,5%, а никеля – 3%.

Сталь марки 38ХН3МА

В стали марки 38ХН3МА содержится углерод (0,38%) и полезные легированные элементы, такие как, хром (меньше 1,5%), никель (3%), молибден (меньше 1,5%). Суммарно выходит около 5%, что позволяет отнести ее к среднелегированным и высококачественным (на конце стоит буква «А») сталям. Марка 38ХН3МА не склонна к отпускной хрупкости, но чувствительна к флокенам.

Марку 38ХН3М подвергают стандартной тепловой обработки – закалки и отпуску. Смысл закалки состоит в перекристаллизации сплава при нагревании до высокой температуры. Отпуск проводят сразу после нее, что позволяет понизить остаточные напряжения. Сталь марки 38ХН3МА не применяют для сварных конструкций.

Сталь марки 38ХН3МФА

В стали марки 38ХН3МФА содержится 0,38% углерода, до 1,5 хрома, 3% никеля, до 1,5% молибдена и ванадия. Суммарно получается не более 7%, поэтому сталь является среднелегированной и высококачественной (в конце обозначения расположена буква «А»).

В качестве термической обработки марки 38ХН3МФА используют закалку (с маслом и при температуре 850^oC) и отпуск (на воздухе при 600^оС). Марку 38ХН3МФА активно используют в различных областях промышленности при изготовлении деталей, эксплуатируемых при высоких температурах (до 400 °С).

Сталь марки 38Х2МЮА

На конце маркировки жаропрочной стали 38Х2МЮА стоит буква «А», что позволяет считать ее высококачественной. Она относится к среднелегированным сталям, поскольку содержит не более 5% добавленных компонентов: 0,38% углерода, 2% хрома, менее 1,5% молибдена и алюминия.

В металлопрокате марка 38Х2МЮА поступает в виде кованых заготовок, поковок или  серебрянок. Сталь марки 38Х2МЮА активно используется для производства многих азотируемых деталей, эксплуатируемых при высоких температурах, например, втулок, распределительных валов и валиков.

Сталь марки 38Х2Н2МА

Хромоникельмолибденовая марка 38Х2Н2МА относится к разновидности высококачественных и среднелегированных сталей. Об этом свидетельствует буква «А» на конце маркировки и ее состав: 0,38% углерода, 2% хрома, 2% никеля, меньше 1,5% молибдена. В качестве обработки прибегают к закалке и отпуску.

Снижение ударной вязкости стали при отпуске для марки 38Х2Н2МА не присуща. Но при этом она характеризуется чувствительностью к флокенам. Сталь марки 38Х2Н2МА широко используется для изготовления болтов, гильз, валов и многих других конструктивных деталей. Вид поставки – сортовой прокат.

Сталь марки 40Х

В хромистой стали марки 40Х содержится 0,4% углерода и меньше 1,5% хрома. Помимо них, в состав стали входят марганец и никель, которые не отражаются в маркировке. Сталь марки 40Х способна противостоять воздействию влаги, агрессивных химических веществ и коррозии (вследствие значительного количества хрома). Благодаря проведению термической обработки, ее характеристики значительно улучшаются.

К основным недостаткам марки 40Х относят отпускную хрупкость, флокеночувствительность и плохую свариваемость. Не смотря на это, она нашла широкое применение в промышленности. Ее поставляют в виде труб, листов, поковок. После осуществления теплой обработки ее используют для получения насадок, сверл и корпусов метчиков.