3.6 Специальные стали

К специальным относят стали, имеющие одно или несколько необходимых свойств, резко отличающих их от обычных сталей возможностью эксплуатации в каких-то отдельных (не во всех сразу) экстремальных условиях. Для этого в их состав вводят легирующие элементы, повышающие эти свойства.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали классифицируются на: атмосферокоррозионностойкие и собственно коррозионностойкие.

Атмосферокоррозионностойкие стали по своему составу являются низколегированными, но хром (Cr), фосфор (P) и медь (Cu) обеспечивают образование на поверхности деталей защитные оксидные плёнки, то есть такие стали становятся практически инертными по отношению к кислороду, и, в то же время, остаются достаточно дешёвыми. Невысокое содержание углерода обеспечивает таким сталям хорошую свариваемость, что важно для строительства. Им также свойственна повышенная адгезия лакокрасочных покрытий, что увеличивает срок службы окраски на поверхностях конструкций вдвое.

Марки: 10ХДП; 10ХСНД; 15ХСНД.

Указанные марки сталей применяются в слабоагрессивной атмосфере для металлических конструкций: мостов, опор ЛЭП, мачт, в промышленных зданиях, домнах. По сравнению с изготовленными из обычных конструкционных сталей срок службы таких конструкций примерно в 3 раза выше.

Коррозионностойкие стали по своему составу являются высоколегированными. Содержание хрома более 12% обеспечивает образование на поверхности защитного электрохимического потенциала, предотвращающего химическое соединение с кислородом. Остальные легирующие элементы изменяют у стали соответствующие им свойства (смотри п.п. 3.3).

Марки: 12Х13; 40Х13; 12Х18Н10Т. Сталь 95Х18, имеющая высокую контактную прочность (0,95% С), используется для работы в азотной кислоте.

Указанные марки сталей применяются в условиях слабоокислительной окружающей среды в быту (малоуглеродистые стали: посуда, приборы), в медицине и производстве (среднеуглеродистые стали: режущий и измерительный инструмент, ёмкости, приборы), при изготовлении ёмкостей для перевозки и хранения агрессивных жидкостей (малоуглеродистые стали с добавками никеля и титана), например, железнодорожных цистерн.

Тепло- и жаростойкие стали применяются для изготовления деталей, испытывающих нагрузки при повышенных (теплостойкие до 600 °С) и высоких (жаростойкие – свыше 600 до 1100 °С) температурах эксплуатации.

Обычные конструкционные стали теплостойки до 450 °С.

Большинство теплостойких сталей являются низколегированными и, следовательно, они более дешёвыми, чем высоколегированные.

Марки: 12ХМ; 15Х5М; 20Х3МВФ. Стали 15Х11МФ, 20Х13 – высоколегированные теплостойкие – для более ответственных деталей: лопаток турбин, клапанов гидравлических агрегатов.

Жаростойкие стали все – высоколегированные.

Марки: 15Х28; 10Х13СЮ; 45Х14Н14В2М.

Применение: печная арматура, детали установок пиролиза, клапаны двигателей внутреннего сгорания.

Износостойкие (шарикоподшипниковые) стали имеют высокие показатели твёрдости (HRC 61...66 при содержании углерода 1%). Детали из них долговечны в процессе контактной работы в смазке с защитой от пыли и статической и динамической нагрузке в пределах допустимых значений.

Марки: ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ – с объёмной закалкой.

Буква «Ш», стоящая впереди в марке, обозначает, что сталь является износостойкой шарикоподшипниковой, а число после буквы «Х» – содержание хрома в десятых долях процента.

Вследствие лучшей прокаливаемости при термообработке сталь ШХ15СГ используется при изготовлении деталей шарико- и роликоподшипников крупногабаритных размеров (шарики диаметром более 30 и ролики – более 50 мм), ШХ15 – для меньших размеров, а ШХ4 – для мелких и с относительно невысокой частотой вращения при эксплуатации.

Для всех деталей шарико- и роликоподшипников с высокой динамической нагрузкой применяют стали марок 18ХГТ и 20Х2Н4А – с поверхностной закалкой.

Кроме указанных из таких сталей изготовляют втулки плунжеров, ролики толкателей, ползуны и подобные детали, которым требуется высокая износостойкость.