§ 41. ГРУППЫ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ

Простые углеродистые стали не могут удовле­творить потребности народного хозяйства, поэтому в на­стоящее время широкое распространение получили леги­рованные стали. К ним относятся стали, в состав которых введены легирующие элементы, отсутствующие в обычных углеродистых сталях или имеющие повышенное против допустимого в углеродистых сталях содержание мар­ганца и кремния. Марганец считается легирующим эле­ментом при содержании его более 1,0 %, а кремний — бо­лее 0,8 %. Благодаря применению легированных сталей появляется возможность снижения массы изделия, что экономит значительное количество металла и повышает грузоподъемность судов, вагонов и других конструкций. В зависимости от содержания легирующих элемен­тов легированные стали делятся на три основные группы:

1) низколегированные, в которых суммарное содержа­ние легирующих элементов не более 2,5 %;

2) легированные — с содержанием легирующих эле­ментов от 2,5 до 10%;

3) высоколегированные — с содержанием легирующих элементов более 10%.

Для более четкого уяснения трудностей, с которыми приходится сталкиваться при сварке легированных ста­лей, рассмотрим влияние углерода и других элементов на механические свойства и свариваемость стали.

Углерод повышает прочность, чувствительность к пере­греву, закаливаемость, понижает пластичность и вязкость. Поэтому в низколегированных сталях содержание угле­рода не должно превышать 0,25 %, а в тех случаях, когда к свариваемости стали предъявляются более высокие тре­бования, верхний предел по углероду ограничивается 0,14 %, а при наличии в стали повышенного количества марганца, хрома и других элементов содержание угле­рода должно быть еще меньше.

Марганец в сталях повышает прочность и мало влияет на пластичность, а при содержании до 1,2 % повышает и ударную вязкость. Рационально повысить его содержание до 1,8 % при ограничении содержания углерода в стали до 0,14 %.

Кремний повышает предел прочности, при малом со­держании углерода пластичность стали снижается незна­чительно. У стали, содержащей кремния более 0,6 %, увеличивается хладноломкость. С дальнейшим увеличе­нием содержания кремния свариваемость стали ухуд­шается.

Хром усиливает закаливаемость стали особенно при увеличении содержания углерода. В небольших количе­ствах он способствует повышению ударной вязкости при комнатных и повышенных температурах. При малом со­держании углерода и в присутствии марганца и кремния хром в количестве до 1 % не ухудшает свариваемость стали.

Никель повышает прочность и коррозионную стойкость стали, незначительно снижая ее пластичность. Введение в сталь никеля до 1,5 % уменьшает склонность к росту зерна и хладноломкость стали, не оказывая заметного влияния на ее закаливаемость и свариваемость. Но значительная стоимость и дефицитность никеля за­ставляют ограничивать его применение для легирования стали.

Молибден в количестве до 0,6 % повышает прочность и пластичность стали; его вводят в состав всех жаростойких и жаропрочных сталей в качестве упрочнителя феррита: он способствует повышению сопротивления ползучести стали при повышенных рабочих температурах. Молибден также повышает сопротивление отпускной хрупкости стали.

Ванадий повышает прочность и жаропрочность стали, так как обладает большим сродством к углероду, чем упрочнители феррита хром и молибден. Поэтому при на­греве стали образование карбидов будет происходить за счет ванадия, а хром и молибден останутся в твердом рас­творе, сохраняя сопротивление ползучести. В жаростой­ких сталях содержится 0,25—0,40 % ванадия.

Вольфрам повышает прочность стали при повышенных температурах, способствует образованию мелкозернистой структуры и снижает склонность стали к отпускной хруп­кости.

Титан способствует образованию мелкозернистой струк­туры и подавляет вредное влияние углерода в отношении приобретения высоколегированной сталью склонности к межкристаллитной коррозии.