Легированной называют сталь, в которой наряду с обычными примесями и технологическими добавками содержатся специально вводимые легирующие элементы: марганец (более 0,8%), кремний (более 0,5%), хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и др. Часто легирующие элементы определяют название легированной стали: хромистая, никелевая, хромоникелевая, кремнистая и т.д. Легирующие элементы значительно повышают механические свойства (прочность, вязкость, износостойкость), технологические (прокаливаемость), физические (электросопротивление, магнитные) и специальные эксплуатационные характеристики: коррозионную стойкость, красностойкость, жаростойкость, жаропрочность и т.д. По назначению легированные стали делятся на три группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами.
В основу обозначения марок легированных сталей положена буквенно-цифровая система. Буквенное обозначение легирующих элементов не совпадает с химическими символами.
Таблица 6.1 Обозначение легирующих элементов в сталях
Название
Химический символ
Маркировочное обозначение
Название
Химический символ
Маркировочное обозначение
Марганец
Мn
Г
Кобальт
Со
К
Кремний
Si
С
Алюминий
АI
Ю
Хром
Сr
Х
Медь
Сu
Д
Никель
Ni
Н
Бор
В
Р
Вольфрам
W
В
Ниобий
Nb
Б
Ванадий
V
Ф
Цирконий
Zr
Ц
Титан
Тi
Т
Фосфор
Р
П
Церий
Cе
Ч
Азот
N
А (внутри марки)
Молибден
Мо
М
Для конструкционных марок первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание легирующего элемента больше 1%, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если содержание легирующего элемента около 1% или меньше, то после соответствующей буквы цифра не ставится.
В качестве основных легирующих элементов в конструкционных сталях применяют хром до 2%, никель 1-4%, марганец до 2% , кремний до 2%. Такие легирующие элементы, как Мо, W, V, и Тi, обычно вводят в сталь в сочетании с Сr и Ni с целью дополнительного улучшения физико-механических свойств. Их количество в конструкционных сталях не превышает 1%. Суммарное количество легирующих элементов в конструкционных сталях обычно не превышает 7-8%.
Поставляются конструкционные легированные стали по ГОСТ4543-71. По количеству углерода они делятся на две группы: малоуглеродистые цементуемые стали, содержащие углерода до 0,2% и подвергаемые поверхностному насыщению углеродом, и среднеуглеродистые улучшаемые стали, содержащие 0,25-0,5% углерода и подвергаемые упрочнению путем закалки и высокого отпуска (улучшению). Выплавляются легированные стали по количеству вредных примесей только качественными, содержащими серы и фосфора меньше 0,035% каждого и высококачественными, содержащими этих элементов менее 0,025%. Высококачественные обозначаются буквой "А" в конце марки.
Таблица 6.2 Состав некоторых конструкционных легированных сталей (ГОСТ 4543-71)
Марка
стали
Содержание элементов. %
С
Мn
Si
Сr
Ni
S
Р
Другие
не более
Цементуемые стали
15ХФ
0,12-0,18
0,40-0,70
0,17-0,37
0,80-1,10
до 0,30
0,035
0,035
0,06-0,12V
20ХН
0,17-0,23
²
"
0,45-0,75
1,0-1,4
²
²
-
18ХГТ
²
0,80-1,10
"
1,0-1,3
до 0,30
²
²
0,03-0,09Тi
18Х2Н4МА
0,14-0,20
0,25-0,55
"
1,35-1,65
4,0-4,4
0,025
0,025
0,30-0,40 Мо
Улучшаемые стали
40Х
0,36-0,44
0,50-0,80
"
0,80-1,10
До 0,30
0,035
0,035
-
30ХГС
0,28-0,35
0,80-1,10
0,9-1,2
²
"
"
"
-
40ХНМА
0,37-0,44
0,50-0,80
0,17-0,37
0,6-0,9
1,2-1,6
0,025
0,025
0,15-0,25 Мо
38ХН3МФА
0,30-0,42
²
"
1,2-1,5
3,0-3,4
"
"
0,35-0,45 Мо
0,1-0,2V
В инструментальных сталях в начале ставится цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента: 7ХФ, 3Х2В8Ф и т.д. Как правило, это однозначная цифра. Если углерода 1% или больше, то начальная цифра не ставится: ХГ, ХВГ. Исключение из этого правила составляют 2 марки: 11ХФ и 13Х.
Стали с особыми свойствами (жаростойкие, жаропрочные, нержавеющие) не имеют особого способа обозначения. Они маркируются по схеме, разработанной для конструкционных легированных сталей (в начале марки стоит двухзначная цифра, обозначающая процент углерода в сотых долях процента): 08Х13, 12Х17, 12Х18Н10Т, 40Х10С2М, 55Х20Г9АН4 и т.д.
Если суммарная доля легирующих элементов в конструкционной машиностроительной стали не превышает 7-8%, то стали с особыми свойствами имеют суммарную долю легирующих элементов выше 10%, причем в большинстве случаев намного выше. Поставляются стали с особыми свойствами по стандарту: ГОСТ 5632-72.
Таблица 6.3 Состав некоторых легированных инструментальных сталей (ГОСТ5950-73)