23_Стали с особыми свойствами

1. Стали и сплавы с особыми свойствами.

СТАЛИ И СПЛАВЫ С
ОСОБЫМИ
СВОЙСТВАМИ.
Преподаватель:
Князева С.М.

2.

К ним относятся сплавы на основе железа, отличающиеся от
обычных сталей особыми свойствами, обусловленными либо их
химическим составом, либо особым способом производства, либо
способом их обработки.
Стали и сплавы с особыми свойствами благодаря своим
уникальным свойствам находят широкое применение в
электроэнергетике, станкостроении, машиностроении и др.
Необходимые свойства у сталей обеих групп достигаются в
результате специального легирования, что также учитывается при
назначении режимов термической обработки.
Стали и сплавы с особыми свойствами делят на две группы:
с особыми химическими свойствами
с особыми физическими свойствами

3. Стали и сплавы с особыми химическими свойствами

СТАЛИ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ
ХИМИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
Стали и сплавы с особыми химическими свойствами
предназначены для работы в агрессивных средах при высоких
температурах.
Они подразделяются:
Коррозионностойкие
Жаростойкие
Жаропрочные

4. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

СТАЛИ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ
ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
Эти стали получают в результате специального легирования
и термической обработки. Их применяют в основном в
приборостроении, электронной, радиотехнической
промышленности.
Они подразделяются:
Стали и сплавы с высоким электросопротивлением
Стали и сплавы с заданным температурным коэффициентом
линейного расширения
Магнитные стали и сплавы

5. Коррозионностойкие стали

КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ
СТАЛИ
Стали, устойчивые против электрохимической коррозии,
называются коррозионностойкими (нержавеющими).
Устойчивость стали против коррозии достигается введением в
нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно
связанные с основой защитные пленки, препятствующие
непосредственному контакту стали с агрессивной средой, а также
повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде.
Нержавеющие стали, разделяют на две основные группы:
хромистые
хромоникелевые

6. хромистые стали

ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
Содержат от 13 до 30% Cr.
Легирование стали Cr значительным образом повышает
защитные характеристики материала. Это выражается:
При наличии 13% хрома и выше сплавы не ржавеют в обычных
условиях и в средах, которые принято относить к
слабоагрессивными.
Если в составе хрома 17% и больше, коррозионностойкие
качества проявляются в агрессивных окислительных, щелочных
и др. растворах.

7. хромоникелевые стали

ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ
СТАЛИ
Содержат большое количество Cr и Ni от 9%, но мало углерода,
применяют марки 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 04X18Н10. Эти стали
применяются в химической, нефтяной, пищевой
промышленностях, в транспортном машиностроении.
Для экономии дорогостоящего Ni, его частично заменяют Mn к
примеру сталь 10Х14Г14Н3. Она используется как заменитель
стали 12Х18Н9. Эти стали применяются для тяжело нагруженных
деталей, работающих в различных атмосферных условиях, в
растворах солей и растворах уксусной кислоты.

8.

Mo, Cu – дополнительные легирующие компоненты,
повышающие стойкость в хлоридах и кислотах, Ti –
повышает стойкость к межкристаллитной коррозии.
Например, 12Х18Н9Т – хромо-никелевая коррозионностойкая
сталь, с содержанием 0,12% C, Cr – 18%, Ni – 9% и Ti ⁓1%.
Например, 08Х23Н23М3Д3Т – хромо-никелевая
коррозионностойкая сталь, с содержанием 0,08% C, Cr – 23%,
Ni – 23%, Mo – 3%, Cu – 3% и Ti ⁓1%.
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали
узнаются по содержанию Cr, его должно быть
13 и более %.

9. жаростойкие стали

ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ
Жаростойкость стали повышают легированием
Cr, Al и Si, которые образуют на поверхности
плотные оксидные пленки, с хорошими защитными
свойствами.
Жаростойкие стали узнаются по содержанию
Cr, его должно быть 5 и более %.
Например, 40Х9С2Ю – жаростойкая сталь, с
содержанием 0,4% C, Cr – 9%, Si – 2%, Al ⁓ 1%.

10.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ
Эти стали, используются при работе под нагрузкой и
обладают достаточной жаростойкостью при температурах выше
500⁰С.
Достигается дополнительным легированием сталей W, Mo, V,
Co, Nb, B.
Например, 18Х12ВМБФР – жаропрочная сталь, с содержанием
0,18% C, Cr – 12%, W, Мо, Nb, V и P ⁓ 1% каждого.
Жаропрочные стали узнаются по содержанию Cr, его
должно быть 5 и более % и по наличию элементов
жаропрочного легирования.

11.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ
При более высоких температурах применяют
жаропрочные сплавы на никелевой основе, нимоники,
(например, ХН35ВТ, ХН35ВТЮ, ХН77ТЮР,
ХН55ВМТФКЮ и др.) для лопаток турбин, жаростойкость
их до 1200⁰С.
Жаропрочные сплавы дополнительно легированы
хромом, титаном, вольфрамом, алюминием, бором.
Например, ХН55ВМТФКЮ – нимоник, с содержанием
Ni – 55%, Cr, W, Мо, Ti, V, Co и Al ⁓ 1% каждого.

12. с заданным температурным коэффициентом линейного расширения

С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ
КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Стали и сплавы с заданным температурным
коэффициентом линейного расширения предназначены для
впаивания изделий на их основе в стеклянные и
керамические корпуса вакуумных приборов.
Химический состав этих сплавов базируются на системе
Fe + Ni + Co с небольшим количеством Сu.
Промышленное значение имеет сплав инвар – 36К и
ковар – 29НК (29% Ni, 18% Со, остальное Fe).

13. СТАЛИ И СПЛАВЫ С ВЫСОКИМ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕМ

Материалы с высоким сопротивлением (МВС) - материалы, у которых
удельное электросопротивление, в нормальных условиях, составляет ρ ≥
0,3 мкОм*м.
Из МВС производят элементы образцовых резисторов, электрических
измерительных и нагревательных приборов и устройств.
Проводники в электронагревательных приборах должны длительно
работать на воздухе при температурах порядка 1000°С.
Наибольшее распространение получили:
Нихромы
Фехрали

14. нихром

НИХРОМ
Сплав системы Ni-Cr или Ni-Cr-Fe, содержащий 55-78%
Ni, 15-23% Cr, с добавками Mn, Si, Fe, Al.
Нихромы используют для изготовления
нагревательных элементов электрических печей, плиток,
паяльников и т. д.
Например, Х20Н80 – нихром с содержанием Ni - 80%,
Cr – 20%;
Х15Н60 – ферронихром с содержанием Ni - 60%, Cr –
15%, остальное Fe

15. Фехраль

ФЕХРАЛЬ
Жаростойкий сплав, состоящий из: Cr (12-27%); Al
(3,5-5,5%); Si (1%); Mn (0,7%); остальное – Fe.
Фехраль используется для изготовления
нагревательных элементов промышленных и
лабораторных печей с максимальной рабочей
температурой 1400 °C.
Например, Х27Ю5Т – фехраль с содержанием Cr –
27%, Al – 5%, Ti ≈ 1%, остальное – Fe.

16. Магнитные стали и сплавы

МАГНИТНЫЕ СТАЛИ И
СПЛАВЫ
Магнитные стали и сплавы классифицируют на магнитотвердые, магнито-мягкие.
Магнито-твердые стали и сплавы по своим потребительским
свойствам характеризуются высокими коэрцитивной силой и
остаточной индукцией, и соответственно высокой магнитной
энергией.
Магнито-мягкие стали и сплавы отличаются легкой
намагничиваемостью в относительно слабых магнитных полях.
Магнитные сплавы имеют очень высокую твердость, но хрупки,
поэтому обрабатываются только шлифованием. Магниты из этих
сплавов изготавливают либо литьем, либо спеканием из порошков

17. Магнито-твердые

МАГНИТО-ТВЕРДЫЕ
Для изготовления наиболее сильных магнитов используют хромистые
стали.
Например, ЕХ5К5 – электротехническая сталь с содержанием C – 1%, Cr –
5%, Co – 5%.
В последнее время широко распространены Fe-Ni-Al сплавы для
постоянных магнитов.
Ални - Fe-Ni-Al
Алниси - Fe-Ni-Al + Si
Алнико - Fe-Ni-Al + Co и Cu
Например, ЮНДК15 – алнико, с содержанием Cu ⁓ 1% и Co – 15%.

18. Магнито-мягкие

МАГНИТО-МЯГКИЕ
Они должны отличаться очень малой коэрцетивной силой, что необходимо для
уменьшения потерь энергии при их перемагничивании.
К ним относятся:
Электротехническое железо (Э, ЭА,ЭАА)
Кремнистые стали – электротехнические стали
Э11, Э12, Э21,Э22 – динамные стали, для изготовления деталей динамомашин,
генераторов тока
Э31,Э32, Э41,Э42 – трансформаторные стали- для изготовления сердечников
трансформаторов
1-я цифра - % кремния
2-я цифра - гарантированные электрические и магнитные свойства
Fe-Ni сплавы – пермаллои - содержат 45-80% Ni , дополнительно Cr, Si, Mo. Их
применяют в аппаратуре связи.
Например, 72НМДХ