Стали повышенной прочности иначе называют износостойкими. Категория включает марки стали. Производство высокопрочных сталей регламентировано ГОСТ 17066-94 и 19281-89.
Преимущества высокопрочных сталей
Главное преимущество высокопрочной стали следует из названия. Прокат выдерживает:
- абразивное воздействие песка, грунта, технических составов;
- механические нагрузки, обладают повышенной несущей способностью;
- сжимающие нагрузки: удары, давление;
- трение: применяются в подвижных конструкциях и механизмах.
Высокая устойчивость к износу определяется химическим составом и внутренней структурой.
Особенности высокопрочных сталей
Ключевая особенность — повышенные твердость и прочность ( 1500–2000 МПа). Высокие показатели обеспечиваются за счёт легирующих элементов: марганца, хрома.
Структура металла не разрушается под нагрузкой, а уплотняется. Изделия долго служат, металл не разрушается на поверхности и в толще. Дополнительное упрочнение достигается закалкой.
Легированным сталям обычного качества с добавлением хрома и молибдена свойственна хрупкость. Высокопрочные стали пластичны и успешно выдерживают ударные нагрузки.
Лёгкая свариваемость и ковкость замыкают перечень преимуществ данного вида проката.
Виды и марки
Существует три вида износостойких сталей:
- среднеуглеродистые;
- мартенситно-стареющие;
- метастабильные аустенитные.
Примеры износостойких марок:
- 30ХГСН2А, 40ХГСНЗВА — среднеуглеродистые;
- 03X11Н10М2Т, 03II18K9M5T, 03Н18К14М5Т — мартенситные;
- 30Х9Н8М4Г2С2 — аустенитная.
Среднеуглеродистые марки содержат 0,3–0.4% углерода, 1% хрома, марганец, никель и кремний. В небольших количествах присутствуют вольфрам, ванадий, молибден. Производственный процесс включает в себя закалку и нижний отпуск, что повышает стабильность структуры.
Мартенситно-стареющие стали представляют собой безуглеродный сплав железа с никелем. Мартенсит — игольчатая структура, которая образуется при закалке и обладает повышенной прочностью. Сталь легируют хромом, алюминием и титаном для сочетания прочности и пластичности.
Аустенитные ПНП сплавы содержат 0,3% углерода, легируются хромом, никелем, кремнием, молибденом. Аустенит — кубическая структура, свойственная большинству сталей. Высокопрочные марки отличаются стабильностью и высокой пластичностью.
Другие критерии классификации сталей:
- По сфере применения: инструментальные, конструкционные.
- По составу: графитизированные (высокоуглеродистые), высокомарганцовистые.
Высокоуглеродистые марки легируются хромом, никелем, графитом. Изделия устойчивы к динамической нагрузке, но плохо поддаются обработке.
Марки с высоким содержанием марганца легируются хромом и имеют наиболее высокую износостойкость.
Сфера применения
Высокопрочные стали применяются во всех отраслях промышленности для деталей, подверженных сверхвысоким нагрузкам, трению, агрессивному влиянию внешней среды.
- в строительстве: для возведения жилых домов, офисных центров;
- в дорожном строительстве — при производстве опорных конструкций мостов, эстакад;
- в машиностроении — подъемные и судовые краны;
- в судостроении — корпусы ледоколов, буровые платформы, причалы, терминалы;
- в автомобилестроении: ролики и шарики подшипников, поршневые кольца, коленвалы, бронированные элементы кузова;
- в лесозаготовках: механизмы лесопогрузчика, элементы пресса, плужное оборудование.
Конструкции выдерживают экстремально низкие температуры и применяются в условиях Крайнего Севера для строительных и дорожных конструкций, машин и механизмов. Устойчивость к трению и механическому износу позволяет использовать их в ледостойких буровых платформах, испытывающих воздействие льдин, а также мостовых и строительных конструкций, подвергающихся воздействию песка, ветра, мелких камней. Другие примеры применения: зубья ковшей карьерных экскаваторов, горное оборудование, бетономешалки, дробилки.
