Легированная сталь — это сталь , легированная различными элементами в общем количестве от 1,0% до 50% по весу для улучшения ее механических свойств .
Легированные стали делятся на две группы: низколегированные и высоколегированные стали. Разница между ними оспаривается. Смит и Хашеми определяют разницу в 4,0%, а Дегармо и др. , определим его на уровне 8,0%. [1] [2] Чаще всего словосочетание «легированная сталь» относится к низколегированным сталям.
Строго говоря, каждая сталь является сплавом, но не все стали называются «легированными сталями» . Простейшие стали — это железо (Fe), легированное углеродом (C) (около 0,1–1%, в зависимости от типа) и ничем другим (за исключением незначительных следов небольших примесей); они называются углеродистыми сталями . Однако термин «легированная сталь» является стандартным термином, относящимся к сталям с другими легирующими элементами, добавленными намеренно в дополнение к углероду. Обычные сплавы включают марганец (Mn) (наиболее распространенный), никель (Ni), хром (Cr), молибден (Mo), ванадий (V), кремний (Si) и бор (B). Менее распространенные сплавы включают алюминий (Al), кобальт (Co), медь (Cu), церий (Ce), ниобий (Nb), титан (Ti), вольфрам (W), олово (Sn), цинк (Zn), свинец . (Pb) и цирконий (Zr).
Ниже приводится ряд улучшенных свойств легированных сталей (по сравнению с углеродистыми): прочность , твердость , ударная вязкость , износостойкость , коррозионная стойкость , прокаливаемость и жаркая твердость . Для достижения некоторых из этих улучшенных свойств металлу может потребоваться термическая обработка .
Хотя легированные стали производились на протяжении веков, их металлургия не была хорошо изучена до тех пор, пока развивающаяся химическая наука девятнадцатого века не раскрыла их состав. Легированные стали с прежних времен были дорогим предметом роскоши, изготавливаемым по образцу «секретных рецептов» и перекованным в такие инструменты, как ножи и мечи. Современные легированные стали машинного века были разработаны как улучшенные инструментальные стали и как новые нержавеющие стали . Сегодня легированные стали находят применение в широком спектре применений: от повседневных ручных инструментов и столовых приборов до крайне требовательных применений, таких как турбинные лопатки реактивных двигателей и ядерные реакторы.
Из-за ферромагнитных свойств железа некоторые стальные сплавы находят важные применения там, где их реакция на магнетизм очень важна, в том числе в электродвигателях и трансформаторах.
Несколько распространенных низколегированных сталей:
Легирующие элементы добавляются для достижения определенных свойств материала. Легирующие элементы могут изменять и персонализировать свойства — их гибкость, прочность, формуемость и прокаливаемость. [4] Рекомендуется добавлять легирующие элементы в меньшем процентном содержании (менее 5%) для повышения прочности или прокаливаемости или в более высоком процентном содержании (более 5%) для достижения особых свойств, таких как коррозионная стойкость или устойчивость к экстремальным температурам. [2]
Легирующие элементы имеют тенденцию образовывать либо твердые растворы, либо соединения, либо карбиды.
Легирующие элементы также оказывают влияние на эвтектоидную температуру стали.