Легированные стали имеют ряд преимуществ по сравнению с углеродистыми сталями:

1) положительные особенности легированных сталей обнаруживаются в термически обработанном состоянии. Поэтому из легированных сталей изготавливаются детали, обязательно подвергаемые термической обработке;

2) в термически обработанном состоянии (закалка + отпуск) все легированные стали обнаруживают более высокие показатели сопротивления пластическим деформациям по сравнению с углеродистыми сталями при равном содержании углерода;

большинство легирующих элементов стабилизируют аустенит (увеличивают его устойчивость). В связи с этим при прочих равных условиях прокаливаемость легированных сталей выше, чем углеродистых. Поэтому нагруженные детали крупного

1) сечения следует изготавливать из легированной конструкционной стали, выбирая при этом сталь такого состава, которая в заданном сечении прокаливается насквозь;

4) в связи с тормозящим действием легирующих элементов на распад аустенита выявляется и другая положительная особенность легированных сталей – возможность применения при закалке «мягких» охладителей (масла). Закалка в масле в значительной степени снижает брак по калочным трещинам и короблению. Поэтому при необходимости проведения термической обработки изделий сложной форм даже когда эти изделия имеют небольшое сечение, применение легированных сталей предпочтительно, так как уменьшается вероятность брака;

5) после закалки и отпуска за счет легирования (особенно никелем) повышается запас вязкости и сопротивления хладноломкости легированной стали, вследствие чего увеличивается эксплуатационная надежность деталей машин.

Однако легированные стали имеют и специфические недостатки:

1) многие легированные стали подвержены обратимой отпускной хрупкости;

2) в высоколегированных сталях после закалки имеется повышенное количество остаточного аустенита, что снижает твердость, сопротивление усталости;

3) легированные стали больше углеродистых сталей склонны к дендритной ликвации, так как скорость диффузии легирующих элементов в железе мала. Поэтому при кристаллизации дендриты обедняются легирующими элементами, междендритный материал обогащается ими. После ковки, прокатки таких сталей образуется характерная строчечная структура и увеличивается неоднородность свойств стали вдоль и поперек направления деформирования. Сталь с такой структурой обладает также плохой обрабатываемостью резанием;

4) легированные стали, будучи прочными, по сравнению с углеродистыми, в большинстве случаев при равном содержании углерода имеют худшую обрабатываемость резанием. Это же затрудняет обработку давлением легированных сталей. Результат ликвации сказывается и после термической обработки стали;

5) весьма опасным пороком легированных сталей являются флокены (особенно в сталях, легированных никелем). Флокены представляют собой светлые пятна в изломе. В поперечном сечении флокены обнаруживаются в виде мелких трещин с различной ориентацией. Причиной возникновения флокенов является выделение водорода, растворенного в стали. Мерами борьбы с флокенами являются уменьшение содержания водорода в стали при ее выплавке и медленное охлаждение слитков в области температур флокенообразования (от 200°С и ниже), а также изотермический отжиг слитков. Сталь, в которой флокены уже образовались, можно исправить прокаткой или ковкой заготовки на более мелкие сечения. При горячей обработке давлением флокены свариваются;

6) легированные стали дороже углеродистых. Стали, содержащие никель, кроме того, являются дефицитными.

Низколегированные стали содержат до 0,2 % С и до 2…3 % недефицитных легирующих элементов. По сравнению с углеродистыми сталями эти стали имеют более высокий предел текучести, они имеют пониженную склонность к механическому старению; после закалки и отпуска характеризуются повышенной прочностью, вязкостью и малой чувствительностью к надрезу.

Низколегированные стали имеют хорошую свариваемость и низкий порог хладноломкости при достаточной ударной вязкости (KCU ~ 30 Дж/см²). Стали имеют высокий запас пластичности, поэтому изготовление изделий из них может осуществляться разными способами обработки давлением. Обрабатываемость резанием этих сталей хорошая. Наличие в сталях азота, ванадия, алюминия при термической обработке увеличивает их упрочнение за счет дисперсных частиц. Другая причина упрочнения этих сталей – измельчение аустенитного зерна при термической обработке.

Низколегированные стали используются в машиностроении, особенно в таких отраслях, как судостроение, вагоностроение, сельхозмашиностроение, при создании тяжелонагруженных сварных конструкций.

Высокая хладностойкость низколегированных сталей делает перспективным их использование в районах Севера и Сибири. Особо высокими эксплуатационными свойствами обладаютстали, легированные малым количеством карбидо- и нитридообразующих элементов в термически обработанном состоянии (например, сталь 12ГН2МФАЮ).