3. Легированные стали

Если в процессе выплавки углеродистой стали к ней добавляют, так называемые, легирующие элементы – хром, никель, вольфрам, ванадий и другие, а также марганец и кремний в повышенном количестве, то такую сталь называют легированной.

Наличие легирующих элементов определяет название легированной стали: хромистая, никелевая, ванадиевая, хромоникелевая, хромомарганцевомолибденовая.

Легирование стали – введение в расплав специальных элементов оказывает влияние на механические свойства стали: повышает твердость, предел текучести, улучшает пластические свойства стали, а также придает стали специальные свойства: теплопроводность, электропроводность, электросопротивление, магнитную проницаемость, коррозионную устойчивость и другие физические и химические свойства сплавов.

Одновременное легирование стали несколькими элементами позволяет получить сплавы с определенным сочетанием механических, физических, химических свойств.

Присутствующие во всех сталях элементы принято считать легирующими только в том случае, если их количество превышает содержание, принятое для углеродистой стали.

Легированная сталь подразделяется на низколегированную, среднелегированную, и высоколегированную сталь.

Низколегированная сталь.

Сталь с содержанием легирующих элементов до 2.5%. В качестве легирующих элементов применяют: Cr, Ni, Mn, Ti, Si и Cu. Эти примеси считаются легирующими, если содержание каждой из них не менее 0.4% (для Mn не менее 0.8%).

Низколегированную сталь поставляют в г/к и т/о состоянии, применяется как обыкновенная конструкционная сталь в промышленности и строительстве.

Среднелегированная сталь.

Содержание легирующих элементов 2.5-10%.

В качестве легирующих элементов применяют: Cr, Ni, Wo, Mo, V, Ti, Si, Mn, AI.

Различают следующие виды среднелегированных сталей:

1. конструкционная легированная сталь (содержание C до 0.5%). Применяется в т/о состоянии в промышленности.

1. инструментальная легированная сталь (содержание C от 0.35 до 0.8%). Легирующий элемент стали – Cr. Применяется в закаленном состоянии. Основные требования к стали – определенная твердость после закалки.

2. легированная сталь определенного назначения. К ней относятся стали имеющие специальную область применения. Например, шарикоподшипниковая, рессорно-пружинная, магнитная и другие.

Высоколегированная сталь.

Содержание легирующих элементов больше 10%.

Эти стали обладают особыми свойствами и имеют определенную область применения.

Различают след виды:

1. инструментальная высоколегированная сталь с содержанием C до 1.7% и Cr или W более 5%.

2. быстрорежущая сталь с содержанием C от 0.7 до 1.5% и обязательно легированной примесью W или Co от 0.8 до 30%, Cr около 4%.

3. автоматная высоколегированная сталь с содержанием Cr около 13%, P до 0.15%, S до 35%)

4. нержавеющая и окалиностойкая с содержанием C до 0.5%, Cr от 5 до 30%.

5. маломагнитная высоколегированная сталь, Mn до 9%.

4. Электротехнические стали

Электротехнические стали по поведению в магнитном поле делятся на:

• немагнитные

• магнитотвердые стали

• магнитомягкие стали

Немагнитные – многие детали приборов должны быть изготовлены из немагнитного материала.

Магнитотвердые стали и сплавы применяют для постоянных магнитов. Легирующие элементы повышают прокаливаемость стали, коэрцитивную силу (это сопротивление размагничиванию), остаточную индукцию, улучшают стойкость постоянного магнита к механическим ударам.

Мощность постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная индукция и коэрцитивная сила.

Магнитомягкие стали применяют для изготовления сердечников магнитных устройств, работающих в переменных полях.

Для уменьшения потерь на перемагничивание стали должны иметь низкое значение коэрцитивной силы - Н_С, высокую магнитную проницаемость -  (это способность намагничиваться), малые потери на перемагничивание.

Для получения минимальной коэрцитивной силы - Н_С и высокой магнитной проницаемости - , ферромагнитные материалы должны быть очищены от примесей и включений.

Наиболее вредными примесями являются углерод (в виде Fe₃C), O₂, S.

Магнитная проницаемость возрастает, если зерно крупное. Для этого дают критические обжатия, и они вызывают рост зерна. Например, на дрессировке дают обжатие 5-15%.

Наиболее широко применяются низкоуглеродистые стали, легированные кремнием. Кремний увеличивает электросопротивляемость, то есть гасит вихревые токи, снижает ваттные потери.

Например, релейные стали (Si до 0.30%)

10832, 10860, 10880, 10895, 20832, 20860 и т.д.

Первая цифра – это класс по структурному состоянию и виду прокатки.

1 - г/к изотропная

2 - х/к изотропная

Вторая цифра - тип по содержанию Si.

0 - нелегированная, без нормирования коэффициента старения

1 - легированная с коэффициентом старения

Третья цифра - группа по основной нормируемой характеристике -

коэрцитивной силе.

Четвертая и пятая – количественное значение Н_С.

Стали, содержащие от 1 до 2% Si – динамные. Используются для роторов электродвигателей.

Железо имеет резко выраженную анизотропию магнитных свойств (неоднородность свойств в различных направлениях).