Высоколегированной называется сталь, в которой содержание одного из легирующих элементов составляет не менее 5%, а сумма их всех превышает 10%.
Для большинства высоколегированных сталей характерны:
- пониженная теплопроводность,
- большой коэффициент теплового расширения при нагреве,
- повышенная линейная усадка при затвердевании.
- высокое омическое сопротивление,
Это важнейшие конструкционные материалы, широко используемые при изготовлении оборудования для химической и нефтяной промышленности, в авиации, атомной, реактивной, ракетной технике и пр. Отрасли с новейшими технологическими и конструктивными решениями – хай-тек.
По назначению высоколегированные стали делят на инструментальные высококачественные, шарикоподшипниковые, магнитные, коррозионностойкие, жаростойкие, маломагнитные и немагнитные, жаропрочные с высоким омическим сопротивлением и т. д.
По структуре их подразделяют на мартенситные, ферритные и аустенитные.
Стали мартенситного класса — это коррозионностойкие нержавеющие (2X13, 1Х17Н2, 1Х12Н2ВМФ и др.) и жаростойкие стали (4Х10С2М и пр.).
Это закаливающиеся стали с высоким содержанием мартенсита и карбидов (твердые, но хрупкие структуры), что опасно образованием холодных трещин.
Коррозионностойкой называют сталь, которая обладает стойкостью к электрохимической коррозии в атмосфере, в среде влажного пара, в некоторых кислотах и в растворах щелочей.
Жаростойкими, или окалиностойкими, называют стали, стойкие против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре более 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.
Коррозионная стойкость сталей мартенситного класса объясняется наличием в них хрома. При этом на поверхности металла появляется тончайшая плотная пленка оксидов хрома, способная надежно защитить металл от разрушения коррозией.
С той же целью, а также для повышения жаростойкости, полезно применять добавки Ni, Мо и W.
Легирующие добавки существенно влияют на структуру металла. Как видно из диаграммы состояния системы железо — хром, при содержании хрома около 12,8% область твердых растворов g-Fe замыкается, а при большем содержании хрома образуется a-Fe.
Весьма существенное влияние на структуру металла оказывает углерод. Под влиянием углерода в железохромистых сталях область g-Fe расширяется и замыкается при более высоком содержании хрома.
Являясь сильным карбидообразующим элементом, хром может давать несколько типов карбидов, которые прочнее и устойчивее цементита. Эти карбиды всегда сложные, или двойные, причем часть атомов хрома в них замещена железом. Чем больше в стали хрома, тем большее его количество входит в состав сложных карбидов.
В сталях мартенситного класса обычно образуются карбиды, имеющие температуру диссоциации около 1200 °С.
Следует отметить, что наличие хрома значительно замедляет все превращения в стали, а увеличение устойчивости аустенита значительно повышает чувствительность стали к закалке ( и, соответственно, повышает опасность возникновения холодных трещин.
