Легирование сталей.

Легирующими называют элементы, специально вводимые в сталь для повышения её свойств. Легирующие элементы подразделяют по их влиянию на структуру:

- ферритизаторы (Al, Si, Сг, Мо и др.)$

- аустенитизаторы (Mn, Ni, Сu, N и др.)$

- карбидообразующие (Cr, V, Ti, Mn, W, Мо и др.)

- некарбидообразующие или графитизирующие (Si, Al, Сu, Ni)$

- перлитизаторы (Mn, Ni, Си, Сг и др.).

Легированные стали обладают лучшими механическими свойствами после термической обработки (особенно в изделиях крупных сечений), более высокой прокаливаемостью, имеют дисперсную структуру. Они более технологичны при термической обработке (при закалке их охлаждают в масле или на воздухе). Легирующие элементы повышают устойчивость мартенсита⁷ против отпуска и задерживают коагуляцию карбидов. Это приводит к повышению теплостойкости стали.

Рациональное легирование сталей обеспечивает и необходимый уровень специальных свойств: окалиностойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости, износостойкости и др.

Сильное влияние на повышение прочностных свойств и прокаливаемость оказывают комплексы Cr+Ni, Cr+Ni+Mo, Cr+Mn+Si и др. Дополнительное использование в комплексах небольших количеств ванадия, ниобия или титана обеспечивает получение более мелкой структуры и повышение механических свойств стали. Высокое легирование стали комплексами Сг+А1, Сr+Al+Si придаёт ей повышенную окалиностойкость. Получение в сталях однофазной структуры за счёт высокого легирования ферритизаторами (Сг, Si, Al, Мо) или аустенитизаторами (Ni, Mn) или сочетания элементов (Ni+Сг, Mn+Ni+Сr, Mn+ Ni+ Сr+Ti и др.) обеспечивает их высокую антикоррозионную стойкость (нержавеющие стали).

При маркировке сталей легирующие элементы обозначают следующими буквами: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, Н — никель, М — молибден, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ч — редкоземельные элементы, Ю — алюминий. Цифры после букв указывают примерное содержание соответствующего элемента в целых процентах; отсутствие цифры означает, что оно составляет 1,0–1,5 % и менее. Легированные стали выплавляют качественными (до 0,035% Р и до 0,035% S) или высококачественными (до 0,025% Р и до 0,025 % S). Высококачественные стали обозначают буквой А в конце марки. Примерами марок качественных сталей могут служить стали 20Х, 12ХН2, 18ХГТ, 40ХН и др. К высококачественным относятся стали 12Х2Н4А, 30ХМА, 38Х2МЮА и др.

Легирование чугунов.

Жаростойкость серых чугунов и ВЧШГ может быть повышена легированием кремнием (ЧС5) и хромом (ЧХ28, 4X32). Эти чугуны характеризуются жаростойкостью (окалиностойкостью) до 800 °С на воздухе, в топочных и генераторных газах. Высокой термостойкостью и сопротивляемостью окалинообразованию обладают аустенитные чугуны: высоколегированный никелевый серый ЧН15Д7 и с шаровидным графитом ЧН15ДЗШ. В качестве жаропрочных чугунов используют аустенитные чугуны с шаровидным графитом ЧН19ХЗШ и ЧН11Г7Ш.

В качестве коррозионно-стойких применяют чугуны, легированные кремнием (ферросилиды ЧС13, ЧС15, ЧС17) и хромом (ЧХ22, 4X28, 4X32). Они обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот. Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их легируют молибденом: 4С15М4, 4С17МЗ (антихлоры). Высокой коррозионной стойкостью в щелочах обладают никелевые чугуны, например аустенитный чугун 4Н15Д7.