Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это тип стали, изготовленный путем объединения углеродистой стали с одним или несколькими элементами, известными как сплавы. Физические и химические свойства различаются в зависимости от их состава.
Легированная сталь обычно содержит такие элементы, как углерод, хром, никель, молибден, марганец и ванадий, которые в сочетании с железом улучшают прочность стали, коррозионную стойкость, износостойкость, долговечность и обрабатываемость.
Легированную сталь можно производить различными способами, но обычно ее получают путем смешивания железа и добавляемых элементов при высоких температурах с последующим охлаждением.
Также может потребоваться последующая обработка, такая как термообработка и изготовление.
Применение легированной стали
1. Самолеты
Легированная сталь, такая как нержавеющая сталь и титановые сплавы, используется, поскольку требуются высокая прочность и высокая коррозионная стойкость. Примерами служат детали реактивных двигателей и шасси.
2. Автомобили
Высокопрочные стали особенно используются из-за требуемой высокой прочности и твердости. Примерами являются шасси и панели кузова.
3. Строительство
Поскольку требуются прочность и долговечность, используются стальные материалы с высокой сейсмостойкостью. Примерами являются высотные здания и мосты.
4. Энергия
Легированная сталь с высокой термостойкостью и устойчивостью к давлению используется, поскольку она должна использоваться в условиях высоких температур и давления. Примерами являются атомные электростанции и тепловые электростанции.
5. Медицинские инструменты
Используются легированные стали, такие как нержавеющая сталь и титановые сплавы. Примерами являются искусственные суставы и зубные имплантаты.
Имплантаты — это тип медицинских устройств, которые имплантируются внутрь тела и изготавливаются из искусственно созданных материалов.
6. Инструменты
Легированные стали, такие как быстрорежущая сталь и молибденовая сталь, используются из-за их износостойкости и термостойкости. Примерами являются сверла и режущие инструменты.
Быстрорежущая сталь (HSS) — это тип высокопроизводительной стали, изготавливаемой путем добавления в железо легирующих элементов, таких как хром, молибден и ванадий, и широко используемая в режущих и станочных инструментах, поскольку она может выдерживать высокие температуры, а также резать и обрабатывать на высоких скоростях.
Свойства легированной стали
Основные свойства легированной стали следующие:
1. Прочность
Легированная сталь прочнее чистого железа и может выдерживать высокие нагрузки и удары. Она используется в таких конструкциях, как мосты, небоскребы и самолеты, а также в автомобильных шасси, деталях двигателей и инструментах.
2. Твердость
Легированная сталь прочна и имеет высокую твердость. Она используется для деталей с высокой нагрузкой, таких как инструменты, детали машин и шестерни.
3. Стойкость к истиранию
Высокая стойкость к истиранию предотвращает износ из-за шлифования и истирания и используется для деталей с высокой нагрузкой, таких как инструменты, детали машин, шестерни и подшипники.
4. Стойкость к коррозии
Коррозионная стойкость повышается за счет добавления легирующих элементов. Легированные стали, такие как нержавеющие стали, используются в таких областях, как пищевое оборудование и медицинские инструменты.
5. Термостойкость
Легированная сталь обладает высокой термостойкостью благодаря добавленным легирующим элементам. Они используются для деталей, используемых в высокотемпературных средах и на атомных электростанциях.
6. Коррозионная стойкость
Легированная сталь обладает высокой коррозионной стойкостью, поскольку легирующие элементы, добавляемые в сталь, предотвращают образование оксидов и продуктов коррозии и защищают поверхность. Легированные стали используются на химических заводах и т. д., используя их высокую коррозионную стойкость.
Типы легированной стали
Существует много типов легированной стали. Ниже приведены типичные примеры:
1. Углеродистая сталь
Углеродистая сталь — это легированная сталь, в которой углерод является основным легирующим элементом и состоит только из железа и углерода. Она широко используется из-за своей высокой прочности и низкой себестоимости производства.
2. Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь — это сталь, в которую в качестве основного легирующего элемента добавлен хром. Она обладает превосходной коррозионной стойкостью. Подходит для таких применений, как пищевая промышленность и медицинское оборудование.
3. Инструментальная сталь
Инструментальная сталь — это сталь, в которую добавлены углерод, хром, ванадий и другие легирующие элементы, что обеспечивает высокую твердость и долговечность. Она широко используется для режущих инструментов, штампов и станков.
4. Никелевая сталь
Никелевая сталь — это сталь, в которую в качестве основного легирующего элемента добавлен никель, которая характеризуется высокой прочностью и жаропрочностью. Она используется в высокотемпературных средах, таких как самолеты и атомные электростанции.
5. Хромомолибденовая сталь
Хромомолибденовая сталь — это сталь, в которую в качестве основных легирующих элементов добавляют хром и молибден, и которая характеризуется высокой прочностью и долговечностью. Она используется для конструкционных деталей автомобилей, подвижного состава, судов и т. д., а также для гидравлического оборудования и т. д.
6. Марганцевая сталь
Марганцевая сталь — это сталь, в которую в качестве основного легирующего элемента добавляется марганец, и которая характеризуется высокой износостойкостью. Она используется для железнодорожных рельсов, строительной стали, деталей машин и т. д.
7. Алюминиевая сталь
Алюминиевая сталь — это сталь, в которую алюминий добавлен в качестве основного легирующего элемента, она легкая и имеет отличную коррозионную стойкость и обрабатываемость. Она используется для автомобильных деталей, деталей самолетов, строительных материалов и т. д.
Другая информация о легированной стали
1. Ударопрочность
Легированная сталь может стать хрупкой из-за своей высокой твердости и прочности. Это связано с тем, что смешивание элементов в легированной стали приводит к тому, что кристаллическая структура становится менее однородной, и более вероятно возникновение локальных дефектов кристалла. Эти дефекты могут расширяться по мере приложения напряжения, в конечном итоге приводя к трещине.
Легированная сталь также тверже и хрупкее обычной стали и может быть легко повреждена ударом.
2. Устойчивость к атмосферным воздействиям
Легированная сталь обычно содержит такие элементы, как хром, медь, фосфор, кремний и алюминий. Эти элементы образуют оксидную пленку на поверхности стали, предотвращая коррозию и ухудшение состояния. В частности, при добавлении хрома в больших количествах оксидная пленка становится очень прочной и чрезвычайно устойчивой к коррозии.
Поэтому легированная сталь подходит для использования на открытом воздухе. Например, ее используют для деталей автомобилей, экстерьеров зданий, мостов и других конструкций, кораблей и башен ветрогенераторов. Она также используется для деталей и оборудования, используемых в суровых условиях, таких как районы с сильным солевым воздействием и тропические регионы.
Однако устойчивость к атмосферным воздействиям варьируется в зависимости от среды, в которой она используется, поэтому следует выбирать соответствующую легированную сталь.
Периодическое обслуживание и ремонт необходимы, поскольку коррозия прогрессирует при повреждении оксидной пленки на поверхности.
