Общие положения
Устойчивость стали к повреждениям является одним из решающих факторов для применения её в многих сферах производства. Это обуславливается отличными показателями прочности и пластичности, и носит отдельное название – конструкционные стали. Они также делятся на легированные и углеродистые.
Легирование – это процесс добавления в сплав других элементов, помимо железа, для изменения их физико-механических свойств. Из обозначения «низколегированные» следует, что такие стали имеют в себе низкий процент содержания легирующих элементов (до 2,5%, не считая углерода). При наименовании таких сплавов, содержание элементов пишется в порядке убывания (например, хромомолибденовая сталь содержит в себе больше всего хрома, и затем идет молибден).
Легирующие элементы и маркировка
Наиболее распространённые легирующие элементы:
- Кремний (Si) и никель (Ni) – увеличивает ударное и электрическое сопротивление;
- Марганец (Mn) – увеличивает твердость материала, не уменьшая пластичность;
- Ванадий (V) – обеспечивает равномерную структуру стали;
- Молибден (Mo) – повышает устойчивость к высоким температурам;
- Ниобий (Nb) – увеличивает прочностные свойства;
- Азот (N) и вольфрам (W) – повышает теплостойкость;
- Титан (Ti) – добавляет износостойкостные характеристики;
- Кобальт (Co) – увеличивает пластичность, прочность, а также магнитные характеристики.
Маркировка стали состоит из цифр и букв, указывающих на содержание углерода и легирующих элементов, в процентном соотношении. Например, сталь 09Г2С содержит 0,09% углерода, 2% марганца, и менее 1% кремния. Наиболее распространенными марками являются 09Г2С, 12Х18Н10Т, 20Х13, сталь 3, сталь 20, но также существует множество других наименований.
Низколегированные стали представлены черным металлопрокатом. Производится такая сталь в форме листового, сортового, фасонного и трубного проката, и регламентируется ГОСТ 19281-89.
Свойства стали, свариваемость
Такие стали легко свариваются, причём, чем меньше в них содержание углерода, тем лучше проходит процесс сварки (содержание в металле углерода более 0,25% может привести к образованию трещин и пор в сварочном шве). Низколегированные стали свариваются, в основном, методом ручной дуговой сварки. Они не флокеночувствительны (не чувствительны к поражению флокенами – дефектам разрыва металла), а также не склонны к отпускной хрупкости (уменьшение характеристики вязкости после отпуска).
Помимо сварки, обработка низколегированных сталей может производиться термическим способом: для придания повышенной прочности, пластичности, устойчивости к высоким или низким температурам, а также коррозионностойкости. Также обрабатываться такие сплавы могут механо-термическими способами: ковка, и последующий отжиг. Это придаст стали дополнительное сопротивление к разрушениям, за счёт исправления мелких дефектов в структуре металла.
Применение низколегированной стали
Применяться низколегированная сталь может в области судостроения, магистральных трубопроводов, мостостроения. Также возможно её применение для возведения железобетонных конструкций, изготовления сосудов, шахтного оборудования и т.д. Такая широкая область использования обуславливается высокой механической прочностью стали при малом весе, что значительно повышает срок службы изделий из такой стали, и снижает стоимость.
