Отличие низколегированной стали от высоколегированной

Разница между Низколегированной сталью и Высоколегированной сталью

Основное различие между Низколегированной сталью и Высоколегированной сталью состоит в том, что Низколегированные стали содержат менее 0,25% легирующего элемента, тогда как Высоколегированные стали имеют более 10% легирующего элемента. Кроме разделения на низколегированную и высоколегированную сталь, она ещё подразделяется по степени легирования на среднелегированную. В этой стали количество легирующих элементов составляет от 2,5 до 10 %)
Сплав представляет собой смесь двух или более элементов. Он производится путем смешивания расплавленного металла с некоторыми другими элементами (металлами или неметаллами или обоими), для получения материала, который обладает улучшенными свойствами по сравнению с исходным металлом. Низколегированная и высоколегированная сталь – это два типа сплавов железа с легирующими элементами. Наиболее популярные легирующие элементы в этих сталях применяются такие: никель (Ni) , медь (Cu) , титан (Ti) и ванадий (V), азот (N) и др.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Низколегированная сталь
3. Что такое Высоколегированная сталь
4. В чем разница между Низколегированной сталью и Высоколегированной сталью
5. Заключение

Что такое Низколегированная сталь?

Низколегированная сталь – это тип легированной стали, свойства которой улучшены по сравнению с углеродистой сталью. Например, этот сплав обладает лучшими механическими свойствами и большей коррозионной стойкостью, чем углеродистая сталь. Содержание углерода в низколегированной стали составляет менее 0,2%. Наиболее распространённые л егирующие элементы в этой стали такие: Никель (Ni), Хром (Cr), Молибден (Мо), Вольфрам (V), Бор (B), Вольфрам (W) и Медь (Cu).

В большинстве случаев процесс изготовления этих легированных сталей включает термическую обработку и отпуск (для нормализации). Но теперь, появилась тенденция производить закалку и отпуск. Кроме того, почти все материалы из низколегированной стали являются свариваемыми. Однако материал иногда требует обработки до или после сварки (чтобы избежать растрескивания).

Некоторые преимущества низколегированной стали:

1. Предел текучести выше
2. Высокий предел прочности
3. Более высокая стойкость к окислению и коррозии
4. Низкий порог хладноломкости

Этот материал применяется в промышленности, но до максимальной температуры 580 °C. Если температура выше, чем 580 °C, этот материал не подходит из-за отсутствия достаточной стойкости к окислению, чтобы справиться с высокими температурами.

Что такое Высоколегированная сталь?

Высоколегированная сталь – это тип легированной стали, в котором более 10% легирующих элементов. В отличие от низколегированной стали, легирующими элементами для высоколегированной стали являются хром (Cr) и никель (Ni). Н аиболее известным примером этой стали – является нержавеющая сталь.

Хром обеспечивает сталь тонким оксидным слоем на поверхности стали. Это называется скрытым слоем, потому что этот слой задерживает коррозию металла. Кроме того, производители обычно добавляют большое количество углерода и марганца, чтобы придать стали аустенитный характер. Кроме того, этот материал дороже, чем низколегированная сталь.

В чем разница между Низколегированной сталью и Высоколегированной сталью?

Как низколегированная, так и высоколегированная сталь обладают улучшенными свойствами, чем углеродистая сталь. Однако ключевое различие между низколегированной сталью и высоколегированной сталью состоит в том, что низколегированные стали содержат менее 0,25% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 10% легирующих элементов. В химическом составе низколегированная сталь содержит железо, углерод (менее 0,2%) и другие легирующие элементы, такие как Никель (Ni), Хром (Cr), Молибден (Мо), Вольфрам (V), Бор (B), Вольфрам (W) и Медь (Cu), в то время как высоколегированная сталь содержит железо, хром, никель, углерод, марганец и др.

Заключение – Низколегированная сталь против Высоколегированной стали

Как низколегированная, так и высоколегированная сталь обладают улучшенными свойствами, чем углеродистая сталь. Основное различие между Низколегированной сталью и Высоколегированной сталью состоит в том, что Низколегированные стали содержат менее 0,25% легирующих элементов, тогда как Высоколегированные стали имеют более 10% легирующих элементов.

Источник статьи: https://raznisa.ru/raznica-mezhdu-nizkolegirovannoj-stalju-i-vysokolegirovannoj-stalju/

Жаропрочные стали

Жаропрочные стали – основные отличительные особенности – высокие длительная прочность и ползучесть. Сталь, выдерживая нагрузки, не деформируется и не разрушается. Используются при производстве оборудования и конструкций, работающих долгое время под воздействием высоких температур — турбин, роторов для электростанций, оборудования для котельных, печей с высокими температурами, всевозможных клапанов двигателей, при сооружении особо ответственных конструкций на открытом воздухе, где нельзя допускать коррозию металла. Такие уникальные свойства получают за счет добавки в сплав хрома.

Содержание:

В ключевое отличие между низколегированной сталью и высоколегированной сталью заключается в том, что низколегированные стали содержат менее 0,2% легирующего элемента, тогда как высоколегированные стали содержат более 5% легирующего элемента..

Сплав — это смесь двух или более элементов. Его получают путем смешивания металла с некоторыми другими элементами (металлами, неметаллами или обоими) для получения материала, который имеет улучшенные свойства по сравнению с исходным металлом. Низколегированная и высоколегированная сталь — это два типа сплавов железа.

Актуальность

Высокая износостойкость и жаростойкость нержавеющего проката, невосприимчивость к действию агрессивной среды, позволяет его применять там, где работа связана с контактом с горячими агрессивными средами. Уникальные рабочие характеристики дают возможность применять его для производства теплообменного оборудования, тепловых экранов, деталей термических печей, камер сгорания. Коррозионная стойкость делает его актуальным в промышленной химии, для сварного химического оборудования. Эстетическая привлекательность такого листа важна в строительстве и дизайне.

Что такое низколегированная сталь?

Низколегированная сталь — это тип легированной стали, свойства которой улучшены по сравнению с углеродистой сталью. Например, этот сплав имеет лучшие механические свойства и большую коррозионную стойкость, чем углеродистая сталь. Содержание углерода в низколегированной стали менее 0,2%. Легирующие элементы, кроме углерода, включают Ni, Cr, Mo, V, B, W и Cu.

В большинстве случаев процесс производства этой легированной стали включает термообработку и отпуск (для нормализации). Но теперь это, как правило, включает закалку и отпуск. Кроме того, практически все материалы из низколегированной стали пригодны для сварки. Однако материал иногда требует обработки перед сваркой или после нее (во избежание растрескивания).

Некоторые преимущества низколегированной стали включают следующее:

1. Предел текучести
2. Сила ползучести
3. Стойкость к окислению
4. Водородостойкость
5. Низкотемпературная пластичность и др.

Кроме того, этот материал очень полезен в промышленности, но при температурах ниже 580 ° C. Если температура выше, этот материал больше не подходит из-за недостаточной стойкости к окислению, чтобы выдерживать высокие температуры.

Цементируемые стали

Цементируемые – стали, у которых поверхностный слой под воздействием высокой температуры обогащается атомами углерода. При этом получая прочную, антикоррозийную поверхность, внутренний слой сплава остается вязким, пластичным. Используют такую сталь для производства валов, зубчатых передач, мелких незначительных запчастей. Если добавляют никель, марганец, титан, получают более прочную сталь и из нее изготавливают уже более сложные конструкции и детали, хорошо переносящие резко меняющее, длительное механическое напряжение.

Что такое высоколегированная сталь?

Высоколегированная сталь — это тип легированной стали, в которой легирующая сталь составляет более 5%. В отличие от низколегированной стали легирующими элементами для высоколегированной стали являются хром и никель. Одним из хорошо известных примеров материала этого типа является нержавеющая сталь.

Хром обеспечивает сталь тонким оксидным слоем на поверхности стали. Мы называем это скрытым слоем, потому что он задерживает коррозию металла. Более того, производители обычно добавляют большое количество углерода и марганца, чтобы придать стали аустенитный характер. Кроме того, этот материал стоит дороже, чем низколегированная сталь.

В чем разница между низколегированной сталью и высоколегированной сталью?

И низколегированная, и высоколегированная сталь обладают улучшенными свойствами, чем углеродистая сталь. Однако ключевое различие между низколегированной сталью и высоколегированной сталью состоит в том, что низколегированные стали содержат менее 0,2% легирующего элемента, тогда как высоколегированные стали содержат более 5% легирующего элемента. При рассмотрении химического состава низколегированная сталь содержит железо, углерод (менее 0,2%) и другие легирующие элементы, такие как Ni, Cr, Mo, V, B, W и Cu, а высоколегированная сталь содержит железо, хром, никель, углерод, марганец и др.

Инфографика ниже предоставляет дополнительную информацию о разнице между низколегированной сталью и высоколегированной сталью.

Описание основных марок высоколегированной стали

Целью внесения легирующих компонентов является изменение физических свойств стали — повышение прочности, противодействие коррозии, повышение гибкости. В зависимости от концентрации легирующих элементов различают три вида — низколегированная (дополнительных компонентов менее 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%) и высоколегированная сталь (от 10 до 50%).

Какими основными отличиями обладает высоколегированная сталь? Какие марки высоколегированных сталей существуют? И о чем нужно помнить при проведении сварочных работ? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.

Инструментальные стали

Инструментальные сталиимеют достаточную прочность, твердость и износостойкость, используется для изготовления высокоточного оборудования, измерительных приборов и различных инструментов. Эта сталь должна легко обрабатываться, шлифоваться, обладать устойчивостью к перегреву, прокаливанию, образованию трещин. Обладая небольшой вязкостью и значительной хрупкостью, сталь не переносит резких ударных воздействий, материал может разрушиться.

В данной подгруппе выделяется быстрорежущая сталь, имеющая высокий коэффициент твердости, красностойкости (до 600°C), высокое сопротивление к разрушению. Она позволяет изготавливать инструменты, осуществляющие резку на высоких скоростных оборотах без причинения вреда режущему оборудованию. Такие уникальные свойства создает ряд специально подобранных легирующих компонентов, введенных в сплав.

Основные особенности

Высоколегированная сталь помимо углерода и железа содержит большое количество легирующих добавок (от 10 до 50%). В качестве дополнительных компонентов: хром, никель, кремний, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий, кобальт, титан, а также различные редкоземельные металлы.

Чаще всего в качестве дополнительных компонента выступает хром и никель — остальные компоненты обычно содержатся в небольших количествах. Хотя есть и некоторые исключения: простой пример — аустенитные марки высоколегированных сталей могут содержать марганец в концентрации от 1 до 15%.

Причины внесения легирующих добавок очень простые — они изменяют структуру и физические свойства стального сплава, что позволяет человеку получить металл с нужными свойствами.

Категории

Категории высоколегированных сталей в зависимости от их физических свойств:

• Окалиностойкие (жаростойкие) высоколегированные стали. Основная особенность подобных сплавов — полная устойчивость к умеренно-высоким температурам (до 550 градусов по Цельсию) окружающей среды в ненагруженном состоянии. Иными словами, подобные стали хорошо выдерживают перегрев в течение длительного времени в том случае, если им не нужно держать какой-либо тяжелый вес. Обратите внимание, что помимо высоких температур окалиностойкие стали также хорошо переносят длительное воздействие химических реагентов средней степени токсичности.
• Жаропрочные высоколегированные стали. По названию можно подумать, что жаропрочные и жаростойкие сплавы — это одно и то же, однако это не совсем так. Жаропрочные сплавы выдерживают высокие температуры (до 800 градусов и выше) в состоянии высокой нагрузки, но в течение короткого времени. Иными словами, подобные сплавы выдерживают большой нагрев в течение небольшого срока (тогда как жаростойкие сплавы выдерживают средний нагрев в течение долгого времени). Кратковременная устойчивость также распространяется и на высокотоксичные химические реагенты.
• Антикоррозийные (нержавеющие) стальные сплавы. Обладают полной устойчивостью ко всем основным видам коррозии (поверхностная, кристаллическая, электрохимическая и так далее). Обратите внимание, что в состав подобных сплавов легирующие компоненты равномерно распределяются по всему стальному сплаву, что делает материал равномерно устойчивым ко всем антикоррозийным воздействиям. Почему это так важно? Простой пример: при хромировании формируется только внешнее антикоррозийное покрытие, которое может повреждаться или стираться по естественным причинам — высоколегированные сплавы содержат антикоррозийные добавки по всему металлу, что делает подобные сплавы более устойчивыми.

Маркировка легированной стали

Согласно ГОСТ для маркировки легированной стали (низко-, средне- и высоколегированной) используются специальные шифры, которые отображают примерный состав той или иной марки. В техническом смысле шифры имеют вид буквенно-числовой последовательности, которая имеет следующую структуру: XXXYYYZZZ (все символы пишутся слитно и без отступлений). Расшифровка кода следующая:

• XXX — специальный буквенный префикс, отображает тип стального сплава (расшифровку мы дадим ниже).
• YYY — этот фрагмент представляет собой число, которое отображает количество углерода в сплаве. Если стоит два числа — это значит, что содержание углерода выражается в сотых долях процента. Если стоит одно число — содержание углерода в десятых долях процента.
• ZZZ — буквенно-числовая последовательность, которая отображает легирующие компоненты и их приблизительное количество (расшифровку мы тоже дадим ниже).

Расшифровка

Давайте теперь разберемся с префиксом XXX — этот код указывает на особые свойства стали. В техническом смысле он представляет собой одну или несколько букв (чаще всего одну), которая обозначает то или иное свойство. Префикс XXX практически вышел из употребления и на практике он используется редко. Основные значения, которые может принимать префикс, представлены в таблице ниже:

Последовательность ZZZ показывает наличие в стальном сплаве дополнительных легирующих компонентов. Если какой-либо компонент в стальном сплаве содержится в концентрации более 1%, то в таком случае рядом с буквой указывается процентное содержание этого элемента. Буквы расшифровываются следующим образом:

Все это звучит достаточно устрашающе, однако ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем расшифровать несколько популярных марок высоколегированной стали:

• А10Х13СЮ — автоматная сталь, которая содержит 0,10% углерода, 13% хрома, а также кремний и алюминий в концентрации менее 1%
• Л12Х17 — литая сталь, которая содержит 0,12% углерода и 17% хрома.
• 12Х18Н12Т — сталь, которая содержит 0,12% углерода, 18% хрома, 12% никеля, а также титан в концентрации менее 1%.

Виды и марки высоколегированной стали

Обозначения по типам

Конструкционная сталь обыкновенного качества и не содержащяя легирующих элементов по требованиям ГОСТ 380-94 обозначается буквами «Ст» и зависимо от состава цифрами от 0 до 6. Металл более высокого качества получает меньший номер. Буквой «Г» отмечается высокая доля Mn в металле. Перед собственно маркой указывается группа металла.

Чем больше наличие углерода в металле и прочность стали, тем больше указанная цифра. Для указания подкатегории стали к знаку марки прибавляется номер в конце определённой категории, первая из них, как правило, не указана После указания вида и номера марки прописана степень раскисления. Например, Ст1кп2 означает:

• Ст – углеродистая обычного качества
• Марки – первой
• кп – кипящая
• 2 – вторая категория

Иногда маркировка бывает более длинной, например, химически стойкая легированная сталь 12Х18Н10Т. Расшифровка:

• 12 в начале обозначает содержание углерода – 0.12%. При отсутствии цифр подразумевается, что углерода больше 1%.
• Х18 – значит, что хрома в сплаве 18%
• Н10 – 10% никеля
• Т – это титан, отсутствие цифрового индекса означает массовую долю меньше 1%

Сварка высоколегированных сталей

Сварка высоколегированных сталей отличается от сварки обычных сортов стали. Дело все в том, что большинство высоколегированные сплавы обладают повышенной теплопроводностью и увеличенным линейным расширением металла, что вынуждает вносить в процедуру сварки ряд важных изменений:

• Повышенная теплопроводность приводит к тому, что на поверхности металла собирается лишнее тепло, которое значительно легче проплавяет сталь в глубину. Поэтому при проведении сварки нужно снизить величину сварочного тока на 15-25%, чтобы избежать повреждения детали.
• Из-за увеличенного коэффициента расширения металла при нагреве также происходит более серьезная деформация металла. В случае работы с объемными жесткими объемными конструкциями также увеличивается риск образования трещин. Поэтому при осуществлении сварки нужно соблюдать повышенную осторожность.

Советы

Помимо этого существует и масса других особенностей сварки высоколегированных сталей. При работе со сплавами, которые не содержат титан или ниобий, нужно помнить о температуре нагрева сварочной дуги. При нагреве металла до температуры выше 500 градусов такие сплавы теряют свои антикоррозийные свойства.

Если же во время сварки вы по какой-либо причине довели фрагмент металла до температуры выше 500 градусов, то в таком случае необходимо выполнить закалку либо нагреть фрагмент до температуры 850 градусов. В таком случае легирующие скопления растворяются и равномерно распределятся по всему сплаву.

Из-за наличия легирующих добавок значительно повышается риск растрескивания стали во время сварки. Чтобы этого избежать, нужно использовать электроды с покрытием на основе молибдена, марганца или вольфрама. В случае применения таких инструментов место шва приобретает мелкозернистую структуру, которая препятствует образованию трещин.

Также снижает риск растрескивания шва предварительный нагрев стали до температуры 100-300 градусов по Цельсию. В таком случае тепло будет равномерно распределяться по всей толщине металла и препятствовать образованию трещин.

Стальные сплавы с содержанием углерода в концентрации менее 0,12% перед сваркой нужно обязательно нагревать. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности после сварки на месте шва образуются трещины и коррозионные наросты.