Материал: Хан Б.Х. Раскисление, дегазация и легирование стали

188 Легирование стали

Стали этих марок наряду с жаропрочностью при указанных температурах обладают также окалиностойкостью.

К группе сплавов с высоким омическим сопротивлением относятся сплавы Х13Ю4, 1Х17Ю5, 1Х25Ю5 ОХ25Ю5, Х15Н60,

Х20Н80. Эти сплавы обладают высоким электросопротивлением,

низким температурным коэффициентом и высоким сопротивле­ нием окислению, поэтому они широко применяются в электрона­ гревателях.

Химический состав некоторых высоколегированных сталей и сплавов приведен в табл. 52.

Развитие современной промышленности и техники немысли­ мо без применения высоколегированных сталей и сплавов. Нер­ жавеющие и кислотостойкие стали широко используются в хи­ мической, пищевой, нефтеперегонной, авиационной, горной и других отраслях промышленности. Окалиностойкие и жаропроч­ ные стали применяются в котлостроении, турбостроении, мото­ ростроении, в установках для пиролиза газов, конверсии метана,

в теплотехнической промышленности. Сплавы с высоким оми­ ческим сопротивлением используются в качестве материала для

нагревательных печей и электротехнических приборов.

К легированным сталям относятся элетротехнические стали,

предназначенные для изготовления постоянных магнитов, а

также трансформаторов, электрических двигателей и генерато­ ров.

Сталь для постоянных магнитов выплавляют в электропечах и поставляют в виде проката круглого, квадратного и полосо­ вого сечений.

Электротехническая тонколистовая сталь, применяемая в магнитных цепях электрических машин, аппаратов и приборов, по степени легирования ее кремнием, а также по магнитным и

электрическим свойствам разделяется на отдельные группы в соответствии с ГОСТ 802—54;

1)слаболегированная сталь от 0,8 до 1,8% Si;

2)среднелегированная сталь от 1,8 до 2,8 Si;

3)повышеннолегированная сталь:

горячекатаная от 2,8 до 4,0% Si;

холоднокатаная от 2,5 до 3,5% Si;

4)высоколегированная сталь от 4,0 до 4,8% Si.

Остальных элементов (С, S, Р, О, N и Н) в этих сталях должно быть как можно меньше.

К листам электротехнической стали предъявляют весьма высокие требования.

Электромеханическую кремнистую сталь выплавляют в мар­

теновских и дуговых печах.

За последние годы в СССР нашли широкое применение низ­

колегированные стали, которые заменяют во всевозможных со­

вышенной прочностью в горячекатаном состоянии, пониженной чувствительностью к старению и пониженной склонностью к хладноломкости, особенно в толстых сечениях, и лучшему со­ противлению абразивному износу. Низколегированные стали, предназначенные для ответственных сварных конструкций, об­

ладают хорошей свариваемостью.

Замена углеродистых сталей низколегированными дает эко­ номию металла; кроме того, конструкции, машины и оборудо­ вание из низколегированных сталей имеют меньший вес (на

15—30%).

ВСССР нашли широкое применение низколегированные стали следующих марок: 10Г2, 14ХГС, МК, СХЛ1, НЛ2, СХЛ4, MCI [113]. На низколегированную конструкционную сталь име­ ется ГОСТ 5058—57.

Вотличие от нашей классификации легированные и высоко­

лей относятся все стали, содержащие один или больше легиру­

ющих элементов, независимо от их назначения. Например, в эту группу входят шарикоподшипниковая, рессорно-пружинная и

конструкционная стали. Легированные стали США, в отличие ют наших сталей того же состава, имеют другие содержания

марганца (0,7—1,0%) и кремния (0,2—0,35%). Легированные

стали в США обозначают четырьмя цифрами; как правило, обозначения не содержат букв. Первая цифра означает группу стали (хромистая, хромоникелевая, марганцовистая и т. д.), вторая — среднее содержание главного легирующего элемента, а две последних — заданное содержание углерода. В последнее время в США нашли распространение легированные стали с бором (содержание бора не ниже 0,0005%). Большинство кон­ струкционных сталей содержит молибден (около 0,2%) и ва­

надий (около 0,1 %)•

К категории качественных сталей относятся стали тех же марок, что и к категории ‘ легированных сталей, но имеющие расширенные пределы по содержанию углерода, марганца,

кремния и хрома.

Нержавеющие и жаростойкие стали подразделяются на три группы: аустенитные, мартенситные и ферритные. По своему со­ ставу эти стали во многом совпадают с отечественными, но име­

ют некоторые существенные особенности [115].

В группе аустенитных сталей имеются нержавеющие хромо-

никельмарганцовистые стали с пониженным содержанием никеля

сталей не производит. В США выпускается серия высоколегиро­

ванных сталей, в состав которых входит селен, тантал и ниобий;, стали многих марок содержат молибден, цирконий. В США вы­

плавляют нержавеющие стали с низким (0,08 и даже 0,03%)

содержанием углерода.

Выплавка и производство сталей новых марок вызывается

развитием таких отраслей техники, как авиация, турбостроение^

атомная энергетика, машиностроение и др.

Повышенные требования, предъявляемые к металлам, вызы­ вают необходимость создания новых сталей; в связи с этим сор­ тамент сталей непрерывно изменяется.

ТЕРМОДИНАМИКА ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

Во время легирования в жидкой стали протекает сложный фи­ зико-химический процесс расплавления ферросплавов, растворе­ ния легирующих элементов в металле, окисление элементов кис­

лородом, содержащимся в шлаке и металле, изменение темпера­

туры системы, а также образование соединений легирующих эле­ ментов с примесями, растворенными в металле.

При температурах сталеплавильного процесса элементы, со­ держащиеся в стали в качестве примесей, или добавляемые в ка­ честве легирующих и раскислителей, растворяются в чистом же­ лезе в различной степени (табл. 53).

Таблица 55

Растворимость элементов в чистом железе

Металлы, полностью растворимые . . . Al, Си, Мп, Ni, Со, Si, Sb, Ti, Сг

Металлы, частично растворимые .... V, Mo, W, Sn, Pt

Металлы, практически нерастворимые . Pb, Ag, Bi

Неметаллы, частично растворимые ... С, S, Р, О, Н, N, As, Se

Металлы, находящиеся в газообразном состоянии при температурах сталепла­ вильного процесса (растворимость не­