Легированная сталь

При выборе материала для изготовления металлического изделия необходимо учитывать несколько характеристик, в том числе и его модуль жесткости. Этот структурно нечувствительный показатель зависит только от природы материала, из которого изготовлены силовые элементы – стрингеры, шпангоуты, плоские пластины и т.д.

Самый высокий модуль жесткости имеет сталь, которая, в свою очередь, по своему химическому составу бывает двух видов. Во-первых, это легированная сталь, в которую специально добавляются легирующие элементы для получения каких-либо необходимых свойств.

Основные элементы, которые влияют на свойство стали – это углерод, кремний и марганец. Углерод при увеличении его содержания делает сталь прочнее и тверже, уменьшая при этом ее пластичность. Кремний вводят в качестве раскислителя, однако при содержании его более одного процента намного ухудшается свариваемость стали: сварной шов делается хрупким. А такой элемент как марганец повышает хладноломкость и ударную вязкость стали, тоже являясь хорошим раскислителем.

Как правило, помимо железа и углерода, добавляется какой-либо один компонент, поэтому легированная сталь классифицируется как трехкомпонентная, четырехкомпонентная и т. д. Иногда она различается по названию легирующего элемента, например, хромистая, хромоникелевая, хромоникельмолибденовая и т.д.

Легированная сталь содержит более одного процента хрома или никеля. Если в ней присутствует более 0,5 % ванадия, титана, молибдена, ниобия, азота, меди и др., то она считается легированной именно этими элементами.

В зависимости от количества добавленных компонентов, легированная сталь подразделяется на следующие подклассы:

- высоколегированная сталь, в которой суммарное содержание легирующих элементов не менее десяти процентов;

- среднелегированная – не более восьми процентов;

- низколегированная сталь, в которую добавлен всего один элемент с содержанием по верхнему пределу не более двух процентов.

Обычно легирующие элементы значительно повышают себестоимость стали, тем более что некоторые добавляемые элементы уже сами по себе являются дефицитными дорогостоящими металлами. Исходя из этого, их добавление в сталь должно быть обязательно обосновано.

Легированная сталь имеет следующую маркировку: первые две цифры показывают содержание углерода (сотые доли процента), буквы условно обозначают добавленный легирующий элемент, цифра после них – содержание этого элемента в процентах. Буква «А», которая стоит в конце маркировки, означает, что данная сталь высокого качества с пониженным содержанием фосфора и серы.

Другая разновидность стали по химическому составу – углеродистая. Ее из-за простоты производства и дешевизны чаще используют во многих отраслях промышленности.

Одним из предназначений стали является ее применение при изготовлении измерительных и режущих инструментов, деталей машин, штампов с холодным и горячим деформированием.

Инструментальная сталь бывает и легированной, и углеродистой, и в зависимости от норм, регулируемых ГОСТом, для каждой конкретной металлопродукции нужно использовать сталь, имеющую определенный химический состав.

Например, для хирургических инструментов, сверл, зубил, молотков, отверток, пил, фрез и др. используется сталь определенной категории – высоколегированная, быстрорежущая. Она обладает высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Эти уникальные свойства получаются путем специального легирования с добавлением карбида вольфрама, а также сложной термообработки.

Для молотовых, холодных и горячих штампов, пресс-форм и др. используется сталь таких марок, как Х6ВФ, 9Х, 5ХНМ и т.д.