Легированная сталь – это вид стали, в составе которой помимо железа, углерода, неизбежных примесей, входят различные специальные легирующие добавки.

Легирующие добавки. Если их добавить в определенной пропорции, позволяет значительно изменять эксплуатационные характеристики стали и создавать материал, наилучшим образом отвечающий предъявляемым к нему требованиям.

В качестве легирующих добавок применяют:
Н — никель,
Х — хром,
Г — марганец,
С — кремний,
В — вольфрам,
Ф — ванадий,
М — молибден,
Д — медь,
К — кобальт,
Б — ниобий,
Т — титан,
Ю — алюминий,
Р — бор,
А — азот.

Сталь делится на низколегированную, среднелегированную и высоколегированную, в зависимости от того, какой процент легирующих добавок в ней содержится.

В низколегированной стали количество легирующих добавок не превышает 2,5%.
В среднелегированной стали доля добавок лежит в диапазоне от 2,5% до 10%,.

К высоколегированным сталям относятся те, процент легирующих примесей в составе которых превышает 10%.

При маркировке легированной стали используются буквы для обозначения входящего в состав легирующего элемента, и цифры, которые указывают его примерное процентное содержание.

Легированные стали – стали с добавлением различных компонентов, придающих стали необходимые свойства и меняющие её структуру. Доля легированных сталей в общем производстве стали – 25%.

Легирующие элементы – это химические элементы, которые используются для улучшения механических свойств стали.

Легированные стали применяют для ответственных узлов и сооружений, которые подвергаются большой нагрузке. Основная отрасль применения легированных сталей – строительство.

При маркировке легированных сталей буквами обозначают основные легирующие элементы. Сталь, легированная бором обозначается буквой «Р», сталь, легированная хромом – «Х», марганцем – «Г», кремнием – «С».

По свойствам стали делят на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами (жаростойкие, нержавеющие и износостойкие).

Легирующие элементы оказывают большое влияние на свойства стали. При легировании присадки начинают взаимодействовать с углеродом и железом. При этом, легирующие элементы образуют фазы, выражающиеся в комбинации двух или более металлов.

Легированные стали требуют особого отношения при сварке, из-за своей высокой чувствительности к напряжениям и нагрузкам. Особое внимание уделяют выбору защитных средств и сварочным материалам. Для того, чтобы избежать сварочных напряжений, следует избегать жестких узлов и скопления швов.

Достоинства легированных сталей - высокое качество и хорошие эксплуатационные характеристики.

Сталь - самый жесткий материал из существующих. Свойства этого материала позволяют делать то, что другим материалам не под силу, например , перекрывать большие пролеты.

Современные конструктивные формы этого материала существуют благодаря широкому выбору прокатных профилей, которые позволяют создавать самые разные сочетания, исходя из фантазии конструктора и технических требований конкретных условий. В арсенале конструктора различные изделия, производимые современной металлургической промышленностью: листовая сталь, холодноштампованные профили. При штамповке, холодной прокатке или изгибании, можно получить тонкостенные профили сложного сечения, которые найдут применение в облегченных конструкциях.

Сталь - один из самых распространенных материалов. Ежедневно производится свыше 500 млн. тонн стали. Оказалось, что на свойства стали влияет химический состав и методы обработки.

Сталь при своих огромных достоинствах имеет и много недостатков, из-за которых, её применение в ряде случаев вообще невозможно. Главный недостаток – стали подвержена коррозии, которая возникает в результате атмосферных воздействий. В связи с этим, стальные конструкции требуют постоянного ухода, их необходимо покрывать антикоророзийными составами на протяжении всей эксплуатации.

Сталь обладает различными свойствами, которые при изменении которых получаются различные марки стали.

Одно из самых важных свойств стали – полиморфизм, то есть способность кристаллической решетки менять свое строение при охлаждении или нагреве. Это свойство используют для получения нужной структуры при обработке стали. Например, с помощью закалки добиваются высокой твердости стали, но при этом она теряет свою пластичность. Если сочетать закалку с последующим нагревом, то можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

Основные физические свойства стали:
Плотность стали – 7,8*103 кг/м3. Плотностью вещества называют отношение массы к объему.
Удельный вес стали – 7,8г/см3. Удельный вес – отношение силы тяжести к объему тела.

Одно из важнейших свойств металлов – температура плавления, то есть температура при которой твердое вещество становится жидким. Сталь относится к тугоплавким металлам, её температура плавления 1300-1400 градусов.

Остальные свойства стали:
Удельная теплоемкость при 20°C - 0,11 кал/град;
Удельная теплоемкость плавления -49 кал/град;
Коэффициент теплопроводности - 39ккал/м*час*град.
Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20°C) :
- сталь 3 (марка 20) - 11,9 (1/град);
- сталь нержавеющая - 11,0 (1/град).

Предел прочности при растяжении – ещё одна важная характеристика, которая учитывается при выборе стали для конкретного вида промышленности.

Предел прочности стали для конструкций – 38-42 кГ/мм2, углеродистая 32-80 кГ/мм2, рельсовая 70-80 кГ/мм2.

При химико-термической обработке стали меняются не только структуры, но и поверхностные слои металла. Химических состав поверхностных слоев меняется за сет насыщения углеродом, бором, азотом и другими элементами.

Самые распространенные способы химико-термической обработки – цементация, азотирование, диффузионная металлизация.

Цементация – это насыщение поверхностных слоев углеродом. При этом повышается износостойкость, твердость, а сердцевина остается мягкой и вязкой.

Азотирование – насыщение стали азотом в атмосфере распадающегося аммиака. В результате азотирования повышается коррозионная стойкость, износостойкость.

Диффузионная металлизация – это насыщение поверхностного слоя алюминием (алитирование), хромом (хромирование), бором (борирование).

Старение углеродистой стали применяется для достижения повышенной прочности, снижения ударной вязкости и пластичности. При старении свойства металла меняются. А микроструктура практически остается без изменений.

Есть 2 вида старения: термическое и деформационномеханическое.