Стали с особыми свойствами
Коррозионностойкие стали. Коррозионностойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в агрессивных средах. Коррозионностойкие стали получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем. Антикоррозионные свойства сталям придают введением в них большого количества хрома или хрома и никеля. Наибольшее распространение получили хромистые и хромо-никелевые стали.
Хромистые стали более дешевые, однако хромоникелевые обладают большей коррозионной стойкостью. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12% (см. табл.). При меньшем количестве хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал становится отрицательным.
Наибольшая коррозионная стойкость сталей достигается после соответствующей термической и механической обработки. Так, для стали 12X13 лучшая коррозионная стойкость достигается после закалки в масле (1000 — 1100°С), отпуска (700—750°С) и полировки. Эта сталь устойчива в слабоагрессивных средах (вода, пар). Сталь 40X13 применяют после закалки в масле с температурой 1000—1050°С и отпуска (180—200°С) со шлифованной и полированной поверхностью. После термической обработки эта сталь обладает высокой твердостью (НRС 52—55).
Жаропрочные стали.
Под жаропрочностью принято понимать способность материала выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний,'молибден, никель и др. Они сохраняют свои прочностные свойства при нагреве до 650°С и более Из таких сталей изготовляют греющие элементы теплообменной аппаратуры, детали котлов, впускные и выпускные клапаны автомобильных и тракторных двигателей (см. табл. 8). В зависимости от назначения различают клапанные, котлотурбинные, газотурбинные стали, а также сплавы с высокой жаропрочностью.
Жаростойкие стали.
Жаросто́йкая (окалиносто́йкая) сталь - это сталь, обладающая стойкостью против коррозионного разрушения поверхности в газовых средах при температурах свыше 550 °C, работающая в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.
Жаростойкость (окалиностойкость) стали характеризуется сопротивлением окислению при высоких температурах. Для повышения окалиностойкости сталь легируют элементами, которые изменяют состав и строение окалины. В результате введения в сталь необходимого количества хрома (Cr) или кремния (Si), обладающих бо́льшим родством с кислородом (O), чем железо (Fe), в процессе окисления на поверхности образуются плотные оксиды на основе хрома или кремния. Образовывающаяся тонкая плёнка из этих оксидов затрудняет процесс дальнейшего окисления. Чтобы обеспечить окалиностойкость до температуры 1100 °C в стали должно быть не менее 28% хрома (например сталь 15Х28). Наилучшие результаты получаются при одновременном легировании стали хромом и кремнием.
Маркировка легированных сталей
Для обозначения сталей принята система цифр и букв. Содержание углерода показано цифрами, стоящими в начале обозначения марки. Его содержание указывают так же, как и в углеродистых сталях: в сотых долях процента в конструкционных ив десятых долях в инструментальных сталях. Если цифры в начале марки отсутствуют, что характерно для инструментальных сталей, содержание углерода — около 1%.
Легирующие элементы обозначаются буквами кириллицы (русскими): X — хром, Н — никель, К — кобальт, С — кремний, М — молибден, Г — марганец, В — вольфрам, Ф — ванадий, Т — титан, Б — ниобий, Д — медь, Р — бор, Ю — алюминий. Цифра, стоящая за буквой, означает среднее содержание данного элемента в процентах. Если цифра отсутствует, то содержание элемента составляет около 1%. Исключение представляют элементы, присутствующие обычно в конструкционных сталях в малых количествах, — это вольфрам и молибден (0,25… 0,5%), титан и алюминий (до 0,1%), ванадий (0,1 …0,2%). При таком содержании их наличие в марке обозначается, а цифра не ставится. Буква А, стоящая в конце обозначения марки, так же как и для углеродистых сталей, указывает на то, что сталь является высококачественной. Если буква А стоит в середине марки, то она указывает на присутствие в стали азота в качестве легирующего элемента.
Примеры обозначения конструкционных и инструментальных сталей: сталь 40Х — легированная качественная, содержит (в среднем) 0,4% углерода и 1% хрома; сталь 12ХНЗА — легированная высококачественная, содержит около 0,12% углерода, 1% хрома и 3% никеля; сталь ХВГ — инструментальная легированная, содержит (в среднем) 1% углерода, 1% хрома, 1% вольфрама и 1% марганца.
Особовысококачественные стали, получаемые электрошлаковым переплавом, часто индексируют буквой Ш в конце обозначения марки. Обозначение некоторых легированных сталей специального назначения несколько отличается от общепринятого. Эти отличия рассмотрены в соответствующих разделах.