Классификация и обозначение различных марок сталей

Классификация

Требования к сталям строительным регламентирует ГОСТ 27772-88* «Прокат для строительных стальных конструкций». Документ определяет сортамент сплавов, приводит классификацию, правила производства, приёмки и применения металла.

Согласно ГОСТ, стали делятся на 2 основных вида по составу:

• Углеродистые.
• Легированные.

Углеродистые

Количество химического элемента углерода определяет прочность стальной конструкции. Чем его больше, тем крепче металл. Углеродистые сплавы делятся на 3 группы:

• Строительные низколегированные стали с содержанием углерода менее 0,25%;
• Среднеуглеродистые содержат 0,25-0,60% углерода;
• Высокоуглеродистые имеют в составе более 0,60% химического элемента.

Применяются металлы с разным количеством углерода в изготовлении строительных конструкций нормальной напряженности.

Легированные

Для повышения прочности в сплав железа вводят различные металлы в разных количествах. Этот процесс называется легирование. По количеству добавок различают 3 группы сплавов:

• Низколегированная – до 2,5% дополнительных металлов;
• Среднелегированная – около 2,5-10% добавок;
• Высоколегированная – более 10% примесей.

Строительные стали с добавками (легированные) считаются наиболее качественными, чем углеродистые. Они применяются для изготовления ответственных конструкций в строительстве, в космической отраслях, в машиностроении и на железной дороге.

Выбор типа стали определяется ГОСТом и конструктивными расчётами.

Конструкционные стали

Любая сталь, как правило представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.

Свойства конструкционных строительных сталей определяются в основном механическими и технологическими характеристиками. К механическим относятся предел прочности, относительное удлинение, твердость, ударная вязкость;

к технологическим —
жидкотекучесть, свариваемость, ковкость
и др.

Для конструкционных сталей используются в основом углеродистые (0,10…0,20% С) и низколегированные (Si, Mn, Сг и др.) (ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-72). Они, как правило, обыкновенного качества и поставляются по механическим свойствам.

Конструкционные стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном, без дополнительной термической обработки. Так марки стали 14Г2, 18Г2, 16ГС, 10Г2С1, 14ХГС и 15ХСНД нужны для изготовления металлических конструкций, а стали 18Г2С, 25Г2С и 35ГС -железобетонных конструкций.

Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Данные в таблице 1 ниже.

Табл.1

Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничения (кроме химикотермически обработанных деталей). Не склонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна.
Применение:
цементируемые детали — валы, пальцы, шестерни, валики, к которым предъявляются требования высокой поверхностной тв„рдости при невысокой прочности сердцевины.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
40Х

Общая характеристика:
сталь склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительна. Трудно сваривается, необходим подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,82х10 кг/м
Применение:
для изготовления креп„жных деталей, работающих при температуре не выше 425°С. Оси, валы, шестерни, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, рейки, шпиндели, оправка, полуоси и другие детали повышенной прочности.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделко й поверхности.

18ХГТ

Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничений контактной и дуговой сваркой (кроме химикотермически обработанных деталей). Нефлокеночувствительна, малосклонна к отпускной хрупкости.
Применение:
улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, работающие под действием ударных нагрузок, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная прочность.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.

38ХС

Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая. При ручной, дуговой и контактной сварке необходим подогрев и последующая термообработка. Нефлокеночувствительна, имеет склонность к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,6х10 кг/м
Применение:
валы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, к которым предъявляются требования повышенной прочности, упругости и износостойкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.

30ХМА

Общая характеристика:
сталь хромомолибденовая, имеет ограниченную свариваемость ручной и автоматической дуговой сваркой под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Флокеночувствительность незначительная. Не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
валы, шестерни, шпильки, фланцы, диски, штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.

40ХН

Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, ручная и дуговая сварка под флюсом. Возможна электрошлаковая сварка. Обладает повышенной флокеночувствительностью и склонностью к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,83х10кг/м
Применение:
валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла. Оси, валы, зубчатые кол„са, валы экскаваторов, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования к повышенной прочности и вязкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.

12ХН3А

Общая характеристика:
сталь хромоникелквая с ограниченной свариваемостью. Ручная и автоматическая дуговая сварка под флюсом. Склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при твердости НВ 183-187 удовлетворительная. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
кулачковые муфты, шестерни, валы, поршневые пальцы и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.

40Х2Н2МА

Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, теплоустойчивая до 450°С. флокеночувствительная, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает сквозной прокаливаемостью в прутках до 50 мм. При ручной дуговой сварке требуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
тяжелонагруженные детали — коленчатые валы, шатуны, шестерни, кулачковые муфты, работающие при динамических нагрузках при температуре до 450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.

18Х2Н4МА (ВА)

Общая характеристика:
сталь хромоникельмолибденовая (вольфрамовая). Трудносвариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Плотность при 20°С — 7,95х10 кг/м
Применение:
применяется в цементованном и улучшенном состоянии для изготовления ответственных деталей с требованиями высокой прочности, вязкости и износостойкости. Хорошо выдерживает вибрационные и динамические нагрузки. Может использоваться в диапазоне температур от -70 до +450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат и кованые прутки круглого, квадратного и полосового сечения. Калиброванные и шлифованные прутки. Прутки со специальной отделкой поверхности.

38Х2МЮА

Общая характеристика:
сталь коррозионностойкая в атмосферных условиях после азотирования. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительная. Для сварных конструкций не применяется, теплоустойчива до 500°С. Плотность при 20°С — 7,71х10 кг/м
Применение:
штоки клапанов паровых турбин, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, плунжеры. Азотируемые детали, работающие при температуре 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
Конструкционные легированные стали

Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 850. Не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием — HB 167-217. Флокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
оси, валики, втулки, зубчатые кол„са, шестерни, пальцы, винты, болты и другие малонагруженные мелкие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, и к которым предъявляются требования по качеству поверхности и точности размеров
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный и калиброванный прокат круглого сечения, сталь круглая со специальной отделкой поверхности, сталь круглая с обточенной поверхностью.

АС14

Общая характеристика:
сталь сернистомарганцовистая свинецсодержащая высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций
Применение:
предназначена для обработки на станках и автоматах, а также для обработки давлением в горячем состоянии с последующей обработкой резанием.
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный, калиброванный и обточенный прокат круглого сечения и сталь круглая со специальной отделкой поверхности.

АВ35Г2

Общая характеристика:
сталь конструкционная высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций. К образованию флокенов не чувствительна; к отпускной хрупкости не склонна.
Применение:
изготовление деталей автомобилей методом холодной механической обработки.
Виды поставляемой продукции:
калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений Состояние поставки: в отожж„нном и нагартовано-отпущенном с предварительной нормализацией состояниях.

1.4305

Общая характеристика:
применяется для такой службы, которая требует оптимальной обрабатываемости, высокотемпературной устойчивости и сопротивляемости коррозии; введение свинца повышает износостойкость при трении, предотвращает налипание, наволакивание металла.
Применение:
изготовление крепежа и деталей в автоматических устройствах
Виды поставляемой продукции:
горячекатанные прутки O12-70 мм
Состояние поставки:
обточенные в закал„нном состоянии

Рессорно-пружинные и теплоустойчивые

Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, малочувствительна к флокенообразованию, склонна к отпускной хрупкости при содержании Mn1%, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,81х10кг/м. Модуль нормальной упругости при 20°С — 215 Гпа. Удельная тепло„мкость при 20-100°С — 490 Дж/(кг·°С)
Применение:
пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
Виды поставляемой продукции:
в горячекатаном состоянии (без термообработки) с твердостью не более НВ285; в высокоотпущенном состоянии — не более НВ241

60С2А

Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 800. Сечения до 250мм охлаждаются на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы гровера и др.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат горячекатаный и кованый, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности.

50ХФА

Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, отличается малой склонностью к росту зерна, не чувствительна к флокенообразованию, малосклонна к отпускной хрупкости, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,80х10 кг/м на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
ответственные клапанные пружины и рессоры автомобилей; сальники, пружины для секционных колец поршней; пружины, работающие при температурах до 300°С; пружины, подвергающиеся в процессе работы многократным переменным нагрузкам при длительном цикле работы.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного и прямоугольного сечений, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, кованый сорт.

15Х5М

Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая мартенситного класса. Трудносвариваемая, чувствительна к флокенообразованию, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает повышенной коррозионной стойкостью в серосодержащих средах. Температура начала интенсивного окалинообразования 650°С. Плотность при 20°С — 7,75х10 кг/м
Применение:
корпуса и внутренние элементы аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговые трубы, детали насосов, задвижки, крепеж с весьма длительным сроком работы (от 50000 до 100000 часов) при температурах до 600°С.
Виды поставляемой продукции:
поставляется в термообработанном состоянии (отожж„нный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) с твердостью не более НВ217

12Х1МФ

Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая перлитного класса. Температура начала интенсивного окалинообразования 600°С. Сталь ограниченно свариваемая: рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,8х10 кг/м
Применение:
трубы пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; детали цилиндров газовых турбин; пруты, болты, шпильки и другие крепежные детали, работающие длительно (50-100 тысяч часов) при температуре до 510°С.
Виды поставляемой продукции:поставляется в термообработанном состоянии (отожж„нный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) или без термической обработки.

Маркировка строительных сталей

Марка указывает на основные показатели материала. Углеродистая и легированная стали имеют разные обозначения, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Расшифровка углеродистых сталей

Расшифровать марку сплава с углеродом просто:

• «Ст» – это обозначение стали строительной;
• Цифра указывает количество углерода в сплаве в десятых процента;
• Буквы «кп», «пс», «сп» в конце обозначения указывают на кипящий тип раскисления (см. далее). Отсутствие дополнительных букв говорит о том, что сталь спокойная.

Соотношение марки стали и количества углерода представлено в таблице:

Содержание серы в углеродистых сплавах – не менее 0,045%, фосфора – не менее 0,055%.

Маркировка легированных сплавов

Поскольку в легированных сталях присутствуют различные химические элементы, необходимо идентифицировать их:

Пример марки строительных сталей с легирующими добавками: 16Г2АФ. Расшифровывается обозначение следующим образом:

• 16 – содержание углерода в сплаве. В нашем случае – 0,16%. Если в наименовании одна цифра, её следует принимать как сотую процента;
• Г – наличие марганца 2%;
• А – азот, около 1%;
• Ф – ванадий, около 1%.

Наименований легированных строительных сталей множество.

Обозначение конструкционной стали

ГОСТ 27772-88* приводит обозначение металлов для изготовления фасонного проката, которые обозначаются буквой «С» (Сталь строительная) и цифрами. Чтобы понять, что скрывается за этими значениями, приведём соответствие легированных, углеродистых и принятых строительных сталей: