Високоміцними називають сталі, з межею міцності понад 1500 МПа, який досягається підбором хімічного складу та оптимальної термічної обробки. Такий рівень міцності можна отримати в середньовуглецевих легованих сталях, (30ХГСН2А, 40ХН2МА), застосовуючи загартування з низьким відпусткою (при температурі 200 ... 250oС) або ізотермічну загартування з отриманням структури нижнього бейнита.
Після ізотермічного загартування середньовуглецеві леговані стали мають дещо меншу міцність, але большуюпластічность і в'язкість. Тому вони більш надійні в роботі, ніж загартовані і нізкоотпущенние. При високому рівні міцності загартовані і нізкоотпущенние середньовуглецеві стали мають підвищену чутливість до концентраторів напруги, схильністю до крихкого руйнування, тому їх рекомендується використовувати для роботи в умовах плавного навантаження.
Легування вольфрамом, молібденом, ванадієм ускладнює разупрочняется процеси при температурі 200 ... 300 оС, сприяє отриманню дрібного зерна, знижує поріг хладоломкості, підвищує опір крихкому руйнуванню.
характеризуються високою стійкістю проти стирання. У цю групу входять шарікоподшипниковиє, високомарганцовие і інші стали.
Зносостійкі стали здатні чинити опір процесу зношування.
Зносостійкі стали можуть бути дуже різними за своїми механічними властивостями і будовою. Розрізняють знос контактний і абразивний. Контактний знос має місце при терті одного поверхні об іншу, супроводжуваному тиском або ударами. Абразивним зносом називають стирання металевої поверхні в результаті тертя об неї твердих частинок, що рухаються в струмені рідини або газу уздовж цієї поверхні. [3]
Зносостійкі стали володіють великим опором зносу. Зносостійкість сталь набуває в результаті легування її марганцем. Найбільш поширеною маркою стали є високомарганцевая сталь Г13 містить 1 0 - 1 3% вуглецю, 12 - 14% марганцю і інші елементи. Ця зносостійка і одночасно високопластична сталь застосовується для виготовлення ланок гусениць (траки), козирків ковшів екскаваторів і землечерпалок, стрілок і хрестовин рейок, а також інших деталей, що працюють на удар і схильних до інтенсивного зносу. [4]
Зносостійкі стали володіють великим опором зносу. Зносостійкість сталь набуває в результаті легування її марганцем. [5]
Стійкість проти корозії підвищується при введенні до складу стали хрому, алюмінію, кремнію. Ці елементи утворюють безперервну міцну оксидну плівку і підвищують електродний потенціал, т. Е. Збільшують електропозитивний стали. Алюміній і кремній підвищують крихкість стали і застосовуються рідше хрому. При вмісті хрому більше 12% сталь різко змінює електродний потенціал з електронегативного (-0,6 В) на електропозитивний (+0,2 В). На поверхні утворюється щільна захисна плівка оксиду Сr2О3.
Сталь, що містить 12 - 14% Сr, стійка проти корозії в атмосфері, морській воді, ряді кислот, лугів і солей. Крім хрому, до складу корозійностійких сталей вводять також інші елементи - частіше нікель. З ростом вмісту хрому корозійна стійкість стали зростає.
Хромисті стали корозійностійкої при температурі до 300 ° С у водопровідній воді, вологому атмосфері, розчинах азотної кислоти і багатьох органічних кислотах. У морській воді хромисті стали схильні до корозійного розтріскування під напругою.
Ti = (С - 0,02) * 5 - (6.9)
Стали, не схильні до міжкристалітної корозії, називають стабілізованими. Ефект стабілізації може бути досягнутий, крім введення сильних карбидообразующих елементів, зниженням вмісту вуглецю нижче 0,04%.
Хромонікелеві корозійностійкі стали містять дефіцитний і дорогостоящійнікель і тому мають високу вартість. У ряді випадків застосовують дешевші стали, в яких весь нікель або частина його замінені марганцем. Наприклад, до температур -196 ° С і в слабоагресивних середовищах замість стали 12Х18Н10Т може бути використана сталь 10Х14Г14Н4Т.
Азот підвищує стабільність аустеніту, тому для підвищення корозійної стійкості можна використовувати більш високі концентрації хрому і молібдену, не збільшуючи схильність стали до виділення інтерметаллідних фаз. Прикладом може служити сталь 03Х20Н16АГ6, використовувана в кріогенної техніки.
Жароміцний сталь - це вид стали, який використовується в умовах високих температур (від 0,3 частини від температури плавлення) протягом певного часу, а також в умовах слабонапряжённого стану.
Головною характеристикою, що визначає працездатність стали, є жароміцність.
Жароміцність - це здатність стали працювати під напругою в умовах підвищених температур без помітної залишкової деформації і руйнування. Основними характеристиками жароміцності є повзучість і тривала міцність. Опір стали руйнування при тривалому впливі температури характеризується тривалою міцністю.
Тривала міцність - це умовне напруга, під дією якого сталь при даній температурі руйнується через заданий проміжок часу
Жароміцні властивості в першу чергу визначаються температурою плавлення основного компонента сплаву, потім його легуванням і режимами попередньої термообробки, що визначають структурний стан сплаву. Основою жароміцних сталей є тверді розчини або пересищенниё розчин, здатні до додаткового зміцнення внаслідок твердіння.
Для короткочасної служби застосовуються сплави з високодисперсним розподілом другої фази, а для тривалої служби - структурно-стабільні сплави. Для тривалої служби вибирається сплав несхильний до дисперсионному твердненню.
Найпоширенішим легирующим елементом в жароміцних сталях є хром (Cr), який сприятливо впливає на жаростійкість жаропрочность.
Високолеговані жароміцні стали через різних систем легування відносяться до різних класів:
ферритні (08Х17Т, 1Х13Ю4, 05Х27Ю5),
Усередині кожного класу розрізняються сталі з різним типом зміцнення:
Для котельних установок, які працюють тривалий час (10 000-100 000 годин) при температурах 500-580 ° C, рекомендуються сталіперлітного класу, введення молібдену в які підвищує температуру рекристалізації фериту і тим самим підвищує його жароміцність.
Однак більшу частину жароміцних сталей, що працюють при підвищених температурах, складають аустенітні стали на хромонікелевої і хромомарганцевих засадах з різним додатковим легуванням. Ці стали поділені на три групи:
гомогенні (однофазні) аустенітні сталі, жароміцних яких забезпечується в основному легування твердого розчину;
стали з карбідним зміцненням;
стали з інтерметаллідним зміцненням.