Легированными называют стали, в которые специально вводят те или иные химические элементы (хром, никель, кобальт, молибден, титан, вольфрам и др.). Эти элементы вводят с целью воздействия на структуру и получения требуемых свойств.
По своему воздействию на структуру стали легирующие элементы делятся на 2 класса:
- первые расширяют гамма-область и сужают альфа-область
- вторые наоборот – сужают гамма-область и расширяют альфа-область
Легированные стали классифицируют:
- по структуре в равновесном состоянии и после охлаждения на воздухе
- по типу легирующих элементов и их процентному содержанию
- по качеству
- по назначению
По структуре в равновесном состоянии разделяют на:
- доэвтектоидные
- эвтектоидные
- заэвтектоидные
После охлаждения на воздухе структура стали может измениться. По структуре в нормализованном состоянии легированные стали подразделяют на:
- перлитные
- аустенитные
- мартенситные
По типу легирующих элементов стали подразделяют на хромовые, никелевые и т.д.
Современные легированные стали – сложнолегированные.
По общему процентному содержанию легирующих элементов легированные стали разделяют на:
- низколегированные – 5-10%
- среднелегированные – 10%
- высоколегированные – более 10%
Все легированные стали являются качественными сталями. Но бывают высококачественные и особо высококачественные.
Все легированные стали подвергаются термообработке, которая существенно улучшает структуру и форму. Использование без термообработки нерационально.
По назначению стали делят на:
- конструкционные
- инструментальные
- стали специального назначения
Маркировка легированных сталей
Маркировка легированных сталей зависит от их назначения.
В основе маркировки легированных сталей лежит буквенно-цифровой метод.
В начале марки конструкционных легированных сталей (гост 4543-71) ставятся цифры, обозначающие содержание углерода в сотых долях процента.
Далее идут большие буквы, обозначающие тот или иной легирующий элемент:
| Х – хром | Б - ниобий |
| Н – никель | Д – медь |
| К – кобальт | Г – марганец |
| М – молибден | Р – бор |
| Т – титан | Ю – алюминий |
| В – вольфрам | Ф – ванадий |
| А – азот | С - кремний |
После буквы может стоять цифра, которая обозначает среднее округленное до целого процентное содержание соответствующего легирующего элемента.
Если цифры нет, то содержание легирующего элемента около 1% (или менее).
Если буква А стоит в середине марки стали – она означает присутствие в стали азота как легирующего элемента.
Если буква А стоит в конце марки – сталь высококачественная. У особо высококачественной стали ставится буква Ш в конце марки.
40ХН3МФА – конструкционная легированная сталь со средним содержанием углерода 0,4%, ~1% хрома, ~3% никеля, ~1% молибдена, ~1% ванадия, высококачественная.
18ХГТ – конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,18% и по 1% (приблизительно) хрома, марганца и титана.
В начале марки инструментальных легированных сталей (ГОСТ 5950-2000) первая цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если цифра не стоит, то содержание углерода в этой стали 1% и более.
Затем следуют буквы и цифры, обозначающие тоже самое, что и у конструкционных легированных сталей.
Легирующие элементы, которые вводят в инструментальные стали увеличивают теплостойкость, закаливаемость, вязкость, износостойкость.
ХВГ – инструментальная легированная сталь, углерода более 1%, приблизительно около 1% хрома, вольфрама, марганца.
Стали специального назначения маркируются несколько иначе. В начале марки – большая буква русского алфавита, обозначающая назначение стали:
| А – автоматная |
| Э – электротехническая |
| Ш – шарикоподшипниковая |
| Р - быстрорежущая |
После буквы ставятся цифры, обозначающие среднее, округленное до целого, содержание ведущего легирующего элемента. Для электротехнических сталей это кремний, для быстрорежущих (используются для изготовления режущего инструмента) – вольфрам.
Р18 – быстрорежущая сталь, 18% вольфрама
Р6М5К4 – быстрорежущая сталь, содержание вольфрама 6%, молибдена 5%, 4% кобальта.
Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся по времени и по направлению. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. В том случае, если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, направление его считают противоположным направлению движения частиц.
Наиболее распространенные источники постоянного тока — гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока и выпрямительные установки.
Для количественной оценки тока в электрической цепи служит понятие силы тока.
Сила тока — это количество электричества Q, протекающее через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Если за время I через поперечное сечение проводника переместилось количество электричества Q, то сила тока I=Q/t
Единица измерения силы тока — ампер (А).
Плотность тока — это отношение силы тока I к площади поперечного сечения F проводника δ = I/F. (12)
Единица измерения плотности тока — ампер на квадратный миллиметр (А/мм2).
В замкнутой электрической цепи постоянный ток возникает под действием источника электрической энергии, который создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов, измеряемую в вольтах (В).
Зависимость между разностью потенциалов (напряжением) на зажимах электрической цепи, сопротивлением и током в цепи выражается законом Ома. Согласно этому закону для участка однородной цепи сила тока прямо пропорциональна значению приложенного напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению I = U/R,
где I — сила тока. A, U— напряжение на зажимах цепи В, R — сопротивление, Ом
Это самый важный электротехнический закон. Подробнее о нем смотрите здесь: Закон Ома для участка цепи
Работу, совершаемую электрическим током в единицу времени (секунду), называют мощностью и обозначают буквой Р. Эта величина характеризует интенсивность совершаемой током работы.
Мощность P=W/t= UI
Единица измерения мощности - ватт (Вт).
Выражение мощности электрического тока можно преобразовать, заменив на основании закона Ома напряжение Uпроизведением IR. В результате получим три выражения мощности электрического тока P = UI= I2R= U2/R
Большое практическое значение имеет то, что одну и ту же мощность электрического тока можно получить при низком напряжении и большой силе тока или при высоком напряжении и малой силе тока. Этот принцип используют при передаче электрической энергии на расстояния.
Ток, протекая по проводнику, выделяет теплоту и нагревает его. Количество теплоты Q, выделяющейся в проводнике определяют формулой Q = I2Rt.