Виды сталей и особенности их маркировки
Различные области применения сталей требуют наличие у нее строго определенных свойств – физических, химических. В одном случае требуется максимально высокая износоустойчивость, в других – повышенная устойчивость против коррозии, в третьих внимание уделяется магнитным свойствам.
Видов стали много. Основная масса выплавляемого металла идет в производство конструкционной стали, в которую входят такие виды:
- Строительная. Низколегированная сталь с хорошей свариваемостью. Основное назначение – производство строительных конструкций.
- Пружинная. Имеют высокую упругость, усталостную прочность, сопротивление разрушению. Идет на производство пружин, рессор.
- Подшипниковая. Основной критерий – высокая износоустойчивость, прочность, низкая текучесть. Применяется для производства узлов и составляющих подшипников различного назначения.
- Коррозионностойкая (нержавеющая). Высоколегированная сталь с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных веществ.
- Жаропрочная. Отличается способностью длительное время работать в нагруженном состоянии при повышенных температурах. Область применения – детали двигателей, в том числе газотурбинных.
- Инструментальная. Применяется для производства метало- и деревообрабатывающих, измерительных инструментов.
- Быстрорежущая. Для изготовления инструмента металлообрабатывающего оборудования.
- Цементируемая. Применяется при изготовлении деталей и узлов, работающих при больших динамических нагрузках в условиях поверхностного износа.
Классификация сталей
При расшифровке обозначений нужно учитывать, что каждому из видов соответствует строго определенная буква в маркировке.
Материаловедение
10
— конструкционная углеродистая качественная сталь.Цифра указывает на содержание углерода в сотых долях процента .Сталь содержит 0,10 % углерода. Применяется в машиностроении для х деталей с высокой пластичностью. Может подвергаться цементации;
Ст5
Буквы ,,Ст” в марке стали обозначают «Сталь обыкновенного качества»; цифра после Ст – условный номер марки в зависимости от химического состава стали (сталь № 5). Применение: детали клепанных конструкций , болты, гайки, ручки, тяги, втулки и другие детали работающие в интервале температур от 0 до +425С.
14ХГ2АФ
— сталь конструкционная низколегированная. Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,14%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 1,5 (после буквы нет цифры). Буква ,,Г” указывает на легирование Марганцем в количестве 2% (после буквы стоит цифра 2). Буква ,,А” в середине марки указывает на легирование азотом в количестве 1%. Буква ,,Ф” указывает на легирование ванадием в количестве 1%. Применение: несущие элементы сварных конструкций, работающие при переменных нагрузках.
ШХ15
-сталь конструкционная подшипниковая. Буквы ,,ШХ” указывают на то, что сталь шарикоподшипниковая. Цифра указывает на содержание углерода в десятых долях процента (0,15% Хрома). Содержание углерода 1%. Применение: шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.
30Г2
-Сталь конструкционная легированная (марганцовистая). Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,30%). Буква ,,Г” указывает на легирование марганцем в количестве 2 (после буквы стоит цифра 2). Применение: Коленчатые валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки переключения передач, фланцы
20Х2Н4М
— сталь конструкционная (машиностроительная) легированная. Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,20%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 2% (после буквы цифра 2). Буква ,,Н” указывает на легирование Никелем в количестве 4% (после буквы стоит цифра 4). Буква ,,М” указывает на легирование Молибденом в количестве 1%. Применение: шестерни, вал-шестерни, пальцы и другие цементируемые особоответственные высоконагруженные детали к которым предъявляются требования высокой прочности.
70С3
сталь конструкционная рессорно-пружинная. Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,70%). Буква ,,С” указывает на легирование Кремнием в количестве 3% (после буквы цифра 3). Применение: тяжелонагруженные пружины ответственного назначения.
38Х2МЮА сталь конструкционная легированная. Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,38%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 2% (после буквы цифра 2). Буква ,,М” указывает на легирование Молибденом в количестве 1%. Буква ,,Ю” указывает на легирование Алюминием в количестве 1%. Буква ,,А” в конце марки стали указывает на то, что сталь высококачественная (содержит меньше вредных примесей-серы и фосфора). Применение: азотируемые детали: шестерни, валики, пальцы, втулки и т.д., работающие при температурах до 450 С. 15Х25Т
сталь коррозионно-стойкая жаропрочная (ферритного класса). Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,15%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 25% (после буквы цифра 25). Буква ,,Т” указывает на легирование Титаном в количестве 1%. Применение: для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных нагрузок при температуре эксплуатации от —20 °С до 1100 °С. Трубы для теплообменной аппаратуры, работающей в агрессивных средах. Аппаратура, детали, чехлы термопар, электроды искровых зажигательных свечей, теплообменники.
03Х18Н11
сталь коррозионно-стойкая (аустенитного класса). Цифра перед буквами указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,03%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 18% (после буквы цифра 18). Буква ,,Н” указывает на легирование Никелем в количестве 11%. Применение: изделия, работающие в азотнокислых средах при повышенной температуре
КЧ60-2
— Ковкий чугун перлитного класса. Буквы ,,КЧ” обозначают Ковкий чугун. Первая цифра после букв указывает на предел прочности, деленный на 10 (В=600МПа). Вторая цифра указывает на удлинение (=2%). Применение: для изготовления деталей машин, требующих высокой прочности и пластичности.
9ХС
— сталь инструментальная легированная. Цифра перед буквами в инструментальных марках стали указывает на содержание углерода в десятых долях процента (0,9%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 1% (после буквы нет цифры). Буква ,,С” указывает на легирование Кремнием в количестве 1%. Применение: сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ. Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами.
АЧС4
чугун антифрикционный серый с пластинчатым графитом. Буква ,,А” указывает что чугун антифрикционный. Буквы ,,ЧС”чугун серый.Применение: для работы в паре с термически обработанным (закаленным или нормализованным) валом
3Х3М3Ф
— сталь инструментальная штамповая. Цифра перед буквами в инструментальных марках стали указывает на содержание углерода в десятых долях процента (0,3%). Буква ,,Х” указывает на легирование хромом в количестве 3% (после буквы цифра 3). Буква ,,М” указывает на легирование Молибденом в количестве 3% (после буквы цифра 3). Буква ,,Ф” указывает на легирование ванадием в количестве -1%. Применение: инструмент горячего деформирования на кривошипных прессах и гориэонтально-ковочннх машинах, подвергающийся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента), пресс-формы литья под давлением медных сплавов.
Р12Ф3
— сталь инструментальная быстрорежущая. Буква ,,Р” указывает что сталь быстрорежущая. Цифра после буквы ,,Р” указывает на содержание Вольфрама (12%). Буква ,,Ф” указывает на легирование ванадием в количестве 3% (цифра 3 после буквы). Применение: для чистовых инструментов при обработке вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами. Теплостойкость 620 С.
Т16К6
— твердый сплав. Буква ,,Т” указывает на содержание карбида титана 16% (цифра после буквы). Буква ,,К” указывает на содержание Кобальта 6% (цифра после буквы). Остальное карбид вольфрама Применение: Чистовое и получистовое фрезерование углеродистых и малолегированных конструкционных сталей, стального литья, поковок.
АД31
— алюминиевый деформируемый сплав. Буква ,,А” указывает на то, что сплав на основе алюминия. Буква ,,Д” обозначает деформируемый сплав. Цифра обозначает номер сплава. Применение: для изготовления деталей невысокой прочности и высокой коррозионной стойкости, работающих в интервале от -70 до 50 С.
АК5М4
— алюминиевый литейный сплав. Буква ,,А” указывает на то, что сплав на основе алюминия. Буква ,,К” обозначает легирование кремнием в количестве 5% (цифра после буквы). Буква ,,М” обозначает легирование Медью в количестве 4% (цифра после буквы). Применение: для изготовления чушек и фасонных отливок различными способами литья (в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, литьем под давлением)
Д16
— алюминиевый деформируемый сплав. Буква ,,Д” обозначает алюминиевый деформируемый сплав. Применение: для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т.д.; для деталей, работающих при температурах до 230С.
ЛОМц70-1-1
-латунь оловянная. Буква ,,Л” латунь. Буква ,,О” указывает на легирование Оловом. ,,Мц” легирование Марганцем. Цифры после букв указываю на содержание Меди, Олова и Марганца соответственно 70, 1 и 1% Применение: для изготовления конденсаторных трубок в морском судостроении.
БрБ2
— берилевая бронза, обрабатываемая давлением. Буквы ,,Бр”-бронза. Буква ,,Б” обозначает легирование бериллием (2%). Применение: Пружины, пружинящие детали ответственного назначения, износостойкие детали всех видов, неискрящие инструменты.
МА5
— магниевый деформируемый сплав. Буквы ,, МА ” указывают на магниевый деформируемый сплав Применение: для нагруженных деталей; предельная рабочая температура: 150°C -длительная, 200°C -кратковременная
БН
— сплав на основе олова (баббит) с содержанием 11 % олова (основа-свинец) и легированный никелем. Применяется как антифрикционный материал для подшипников скольжения.
ПОССу18-8
— припой оловянно-свинцовый с сурьмой. Буква ,, П ”- припой. Буква ,, О ”- оловянный. Буква ,, С ”-содержит свинец. ,, Су ” содержит Сурьму. Цифры указывают на содержание элементов в %. Олово 18%, Сурьма 8%, остальное свинец Применяется для пайки латуни, меди, стали, бронзы.
ПСр2
— серебряный припой. Буква ,,П”- припой. Буквы ,, Ср”- серебряный. Содержание серебра 2%. Применение: Пайка меди и никеля со стеклоэмалью и керамикой; Пайка и лужение ювелирных изделий
Классификация по химическому составу
Основными легирующими добавками являются металлы. Варьируя количественный состав добавок и их массовую долю, получают большое разнообразие марок стали. Само по себе чистое железо имеет невысокие технические свойства. Малая механическая прочность, сильная подверженность коррозии, требуют введения в состав сплава дополнительных веществ, которые направлены на улучшение одного из качеств, либо сразу нескольких.
Нередко улучшение одних характеристик влечет за собой ухудшение иных. Так, высоколегированные нержавеющие стали могут иметь низкую механическую прочность, а качественные углеродистые вместе с высокой прочностью получают ослабленные коррозионные свойства.
Как уже говорилось выше, одной из классификаций марок стали является ее химический состав. Основными компонентами всех без исключения сталей являются железо и углерод, содержание которого не должно превышать 2,14 %. В зависимости от количества и пропорций добавок, содержание железа в композиции должно составлять не менее 50 %.
По количеству содержащегося углерода классифицируют три группы сталей:
- Малоуглеродистые – содержание углерода менее 0,25 %;
- Среднеуглеродистые – 0,25-0,6 % углерода;
- Высокоуглеродистые, с содержанием углерода более 0,6 %.
Увеличение процентного содержания углерода повышает твердость металла, но, вместе с тем, снижается его прочность.
Для улучшения эксплуатационных качеств, в состав сплава вводят определенное количество химических элементов. Такие стали называют легированными. Для легированных сталей также существует деление на три группы:
- Низколегированные, с содержанием добавок до 2,5 %;
- Среднелегированные, которые содержат от 2,5 до 10 % легирующих элементов;
- Высоколегированные. Содержание легирующих примесей варьируется от 10 до 50 %.
Маркировка сталей отражает наличие и процентное содержание легирующих добавок. При расшифровке каждому элементу соответствует определенная буква, рядом с которой находится цифра, соответствующая его содержанию в процентах. Отсутствие чисел говорит о том, что добавка присутствует в сплаве в количестве менее 1-1,5%. Наличие углерода в составе не отражается, поскольку он входит во все композиции, но его содержание обозначается в самом начале маркировки.
Маркировка может говорить и о назначении сплава. Поскольку в данной классификации также используются буквенные обозначения, то регламентируется порядок их расположения – в начале, середине и конце маркировки.
Классификация сталей
Чтобы разобраться с маркировками, необходимо разобраться, как классифицируют стальные сплавы по назначению. Принято определять свойства по нескольким параметрам:
- Химический состав определяет прочностные показатели. Здесь свойства определяются соотношениями в составе между железом и углеродом. Попутно изменения характеристик зависит от наличия легирующих элементов или веществ, ухудшающих показатели.
- В зависимости от способов производства меняется структура. Кованые изделия прочнее, литые могут образовывать поры или иные дефекты. При прокатывании через вальцы добиваются упрочнения и получения нужной формы.
- Для правильного использования определяют те или иные марки по назначению. Особенно важна подобная информация для сталей специального использования. В них даже небольшие изменения в химическом составе могут заметно изменять поведение при нагрузке или эксплуатации в агрессивной среде.
- Качество стальных слитков зависит от содержания вредных компонентов. Сера и фосфор приводят к хладноломкости и красноломкости, поэтому металлурги стараются удалять из сплавом ухудшающие ингредиенты.
- Кислород в стальных изделиях изменяет структуру. Для удаления в расплавленную массу вносят раскислители, они образуют окислы, не вносят негативные изменения металл.
Классификация сталей по основным показателям
Классификация по структуре
Структура исследуется на специальных шлифах. Их рассматривают под микроскопом, предварительно обработав полированную поверхность серной кислотой. Принято определять следующие состояния:
- доэвтектоидные характеризуются высоким содержанием феррита. Низкое содержание углерода не позволяет металлу проявлять достаточное сопротивление при механических нагрузках;
- эвтектоидные соответствуют наилучшим соотношением между прочностными и пластичными свойствами;
- заэвтектоидные стали используют при изготовлении инструмента. Их отличают высокая поверхностная твердость, а также сопротивляемость нагружениям;
- ледебуритные содержат карбиды. Металл проявляет излишнюю хрупкость;
- ферритные показатели соответствуют свойствам, присущим чистому железу.
Ледебурит. Видны включения карбида железа
Для улучшения свойств проводят нормализацию. Она заключается в снятии напряжений из деталей, имевших термообработку, связанную с улучшением свойств. Длительный нагрев и выдержка при температуре выше 720…750 °С, а последующее охлаждение приводит к отжигу. Зерна металла изменяют свой вид.
Верхний ряд показывает шлифы до нормализации, а нижний – после
Классификация по назначению
Выше уже были приведена классификация видов сталей по назначению. Маркировка конструкционных сталей включает в себя такие обозначения:
- Строительная – обозначается буквой С и цифрами, характеризующими предел текучести.
- Подшипниковая – обозначается буквой Ш. Далее идет обозначение и содержание легирующих добавок, в основном, хрома.
- Инструментальная нелегированная – обозначается буквой У и содержанием углерода в десятых долях процента.
- Быстрорежущая – обозначается буквой Р и символами легирующих компонентов.
- Нелегированная конструкционная сталь имеет в обозначении символы Сп и число, показывающее содержание углерода в десятых или сотых долях процента.
Классификация стали по назначению
Остальные разновидности, в том числе и инструментальные марки из легированных сталей, не имеют специальных обозначений, кроме химического состава, поэтому расшифровку и назначение отдельных видов можно определить только по справочной литературе.
Классификация углеродистых сталей
Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
Основным элементом в углеродистых конструкционных сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные. Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:
- группа А — по механическим свойствам;
- группа Б — по химическому составу;
- группа В — по механическим свойствам и химическому составу.
Изготавливают стали следующих марок:
- группа А — Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
- группа Б — БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
- группа В — ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначение:
- кп — кипящая,
- пс — полуспокойная,
- сп — спокойная.
Кипящая сталь, содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.
Спокойная сталь получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием, и содержит кремния (Si) не менее 0,12%; сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.
Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойные стали с номерами марок 1—5 выплавляют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).
Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций. Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.
Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка СтЗГ, полуспокойная, 5-й категории. Состав сталей группы В такой же, как сталей соответствующих марок группы Б, 2-й категории. Стали ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и степеней раскисления выпускаются с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСтЗ поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.
Углеродистую качественную сталь выпускают в соответствии с ГОСТ 1060—74. Сталь имеет пониженное содержание серы. Допустимое отклонение по углероду (0,03—0,04%). Стали с содержанием углерода до 0,20%, включительно, могут быть кипящими (кп), полуспокойными (пс) и спокойными (сп). Остальные стали — только спокойные. Для последующих спокойных сталей после цифр, буквы «сп» не ставят.
Углеродистые стали в соответствии с ОСТ 14-1-142—84 подразделяются на три подкласса:
- низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25%;
- среднеуглеродистые с содержанием углерода (0,25—0,60%);
- высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,60%.
Классификация по структуре
Под структурой стали подразумевается внутреннее строение металла, которое может существенно меняться в зависимости от условий термообработки, механических воздействий. Форма и размер зерен зависят от состава и соотношения легирующих добавок, технологии производства.
Основу зерен стали составляет кристаллическая решетка железа, в которую включены атомы примесей – углерода, металлов. Углерод может образовывать твердые растворы в кристаллической решетке, а может создавать с железом химические соединения, карбиды.
Добавки металлов существуют в виде растворов, и многие из них влияют на состояние раствора углерода.
Структура стали меняется при изменениях температуры. Эти изменения называются фазами. Каждая фаза существует в определенном температурном диапазоне, но легирующие добавки могут существенно смещать границы перехода одной фазы в другую.
Насчитывают такие основные фазы состояния металла:
- Аустенит. Атомы углерода находятся внутри кристаллической решетки железа. Данная фаза существует в диапазоне 1400-700 °С. При наличии в составе от 8 до 10% никеля, аустенитная фаза может сохраняться и при комнатной температуре.
- Феррит. Твердый раствор углерода в железе.
- Мартенсит. Пересыщенный раствор углерода. Данная фаза свойственна закаленной стали.
- Бейнит. Фаза образуется при быстром охлаждении аустенита до температуры 200-500 °С. Характеризуется смесью феррита и карбида железа.
- Перлит. Равновесная смесь феррита и карбида. Образуется при медленном охлаждении аустенита до температуры 727 °С.
Структура стали
Фазы строения металла характеризуют его физические свойства, в зависимости от которых определяется класс стали – конструкционная, литейная и так далее.
Классификация по качеству
Легированная и нелегированная сталь в пределах каждой марки отличается качеством, которое зависит от технологии производства и качества исходных материалов.
На качество стали особо влияют примеси, которые остаются в ней при восстановлении железа из рудных концентратов. В основном негативно влияют на качество стали фосфор и сера. По их содержанию классифицируют стали обыкновенного качества и высококачественную, в конце обозначения которой присутствует буква А. Содержание фосфора в высококачественной стали не превышает 0,025 %.
Виды сталей
Кроме содержания углерода и легирующих элементов металлов стали разделяются по присущим им качествам и соответственно сфере использования:
- Инструментальные стали служат в производстве разнообразных инструментов в т. ч. металлообрабатывающих.
- Конструкционные употребляются в изготовлении механизмов и деталей для машиностроительной промышленности и строительных конструкций.
- Прецизионные имеют особенные магнитные и другие физические характеристики.
Кроме этого, марки сталей различают по химическим и механическим качествам: жаропрочные, нержавеющие, электротехнические, пищевые и т. д. Причём каждая из них, как правило, подразделяется на несколько типов, а также имеет различные способы обработки, назначение и массовую долю составных частей с соответствующим обозначением этого в маркировке.
Качество сталей
Различные марки сплавов содержат посторонние примеси, которые снижают эксплуатационные качества металла. Главным образом это примеси фосфора и серы, а также кислорода в несвязанном виде и азота.
Влияние:
- Фосфор — хладноломкость и снижение пластичности;
- Сера — трещиноватость при сильном нагреве.
Соответственно массовой доле этих нежелательных примесей (S, F) введены степени качества марок:
- Обыкновенная сталь с существенным количеством примесей 0.06–0.07% серы и фосфора;
- Качественный сплав — максимум 0.035%;
- Высококачественная сталь большой степени очистки от нежелательных включений — 0,025%;
- Особо высококачественная — S – 0,015%, F – 0,02%.
Марку с обыкновенным качеством принято подразделять так:
- Маркировка А — с наибольшим количеством примесей;
- Б — со сбалансированной рецептурой;
- В — с гарантированным составом.
С учётом различных физических параметров каждая группа может подразделяться ещё на три группы.
Для выделения кислорода проводят операции раскисления металла в плавильной печи. Соответственно уровню его извлечения из сталей, марке сплава присваивается тип и указатель:
- Спокойные — «СП»;
- Полуспокойные — «ПС»;
- Кипящие марки – «КП».
Классификация по способу раскисления
При выплавке стали в ней остается некоторое количество кислорода в составе окислов железа. Для снижения количества кислорода и восстановления железа из окислов применяется реакция раскисления, при которой в расплавленный металл добавляют соединения, более активные по взаимодействию с кислородом, чем железо. Во время реакции высвободившийся кислород также реагирует с углеродом, в результате чего образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков.
В зависимости от количества раскислителей и продолжительности процесса можно выделить три вида итогового сплава:
- Кипящая сталь. В результате минимального использования присадок и времени реакции увеличен выход готовой продукции, которая, при этом отличается низким качеством;
- Спокойная сталь. Металл, в котором полностью прошли процессы раскисления. Отличается высоким качеством, но дорога в производстве в связи с высокой стоимостью реагентов и сниженным выходом продукта;
- Полуспокойная сталь. Промежуточный вариант с оптимальным сочетанием качества и стоимости.
При изготовлении ассортимента марок стали из металла разной степени раскисления применяется специальная маркировка материалов, соответственно символами «сп», «кп» и «пс».
Расшифровка
Сталь маркируется по определенным правилам. Первые цифры указывают на содержание углерода. Например, 5 указывает на 0,05%. Если цифры в начале нет, количество углерода — до 1%.
Буквы, которые стоят за первыми цифрами, указывают на название дополнительных компонентов.
Существуют разные виды сталей, которые отличаются техническими характеристиками, свойствами. Они зависят от наличия дополнительных примесей, содержащихся в составе. Чтобы не путаться в многочисленных изделиях из разных видов материалов, используется специальная маркировка.
Маркировка сталей по российским стандартам
Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.
При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.
Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.
Назначение
По данному показателю принято выделять несколько разновидностей стали :
- инструментальная. Она соответствует конкретному назначению изготавливаемых изделий: горяче- или холодноштампованные, режущие или измерительные. Данный тип металла широко применяется при производстве машинных конструкций;
- конструкционная. Такая сталь широко используется для формирования различных приборов, оборудования. Таким образом, сплав может быть цементируемым, улучшаемым, рессорно-пружинным либо высокопрочным;
- специального назначения. Сюда относят нержавейку, а также сплавы с повышенным уровнем прочности и устойчивости к жару, жароустойчивую и электротехническую сталь.
Классификация стали по назначению
Маркировка сталей по американской и европейской системам
Маркировка сталей отечественного производства и на постсоветском пространстве позволяет приблизительно определить состав, назначение и характеристики, не прибегая к справочной литературе. В американских и европейских стандартах такая расшифровка, по большей части, отсутствует. Это связано с большим количеством организаций, занимающихся стандартизацией металлопродукции.
По большей части обозначение стали по американским и европейским стандартам не содержит указаний на химический состав. Виды стали по назначению характеризуются буквенным или цифровым кодом, который можно расшифровать при помощи справочной литературы.
Только в европейском стандарте EN10027 существует вариант маркировки сплавов по химическому составу, который имеет близкое сходство с отечественными обозначениями.
Общая классификация сталей
Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2% углерода). По химическому составу сталь разделяют на:
- углеродистую;
- легированную;
По качеству сталь разделяют на:
- сталь обыкновенного качества;
- качественную;
- повышенного качества;
- высококачественную.
Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:
- А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
- Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
- В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).
Обозначения легирующих элементов
Для того чтобы по маркировке стали узнать качественный и количественный состав, для легирующих элементов используют буквенные обозначения. В основном, русские буквы соответствуют названиям элементов, хотя встречаются исключения, поскольку есть элементы, которые начинаются с одинаковых букв. Таблица легирующих элементов выглядит следующим образом.
Обозначение легирующих элементов в сталях
| В | Вольфрам | Б | Ниобий |
| К | Кобальт | Е | Селен |
| М | Молибден | Р | Бор |
| Н | Никель | Ф | Ванадий |
| Т | Титан | Ц | Цирконий |
| Х | Хром | Ю | Алюминий |
| Г | Марганец | А | Азот |
| Д | Медь | С | Кремний |
Как видно из таблицы, в ней присутствуют два неметалла – кремний и азот, а углерода нет. Наличие углерода подразумевается в составе любой стали, поэтому в обозначении указывается лишь его содержание
Особенности маркировки сталей
Конструкционные стали
В обычных сталях содержится углерод. Присутствие легирующих элементов не контролируется. На практике чаще всего применяют конструкционные стали обычного качества. Они применяются повсеместно. Их используют для производства металлопроката. Обозначают путем указания приблизительного содержания углерода в составе сплава. Самые распространенные марки показаны в табл. 1.
Таблица 1: Химический состав и маркировка на торцах металлопроката конструкционных сталей обычного качества
| Марка стали | Содержание углерода, % | Предельное содержание серы (не более), %. Определяется по результатам анализа | Допустимое содержание фосфора (не более), %. Определяется по результатам анализа | Цветовая маркировка на торце металлопроката |
| Ст0 | 0,12±0,07 | 0,070±0,005 | 0,055±0,005 | Белый |
| Ст1 | 0,09±0,03 | 0,045±0,005 | 0,055±0,005 | Белый + желтый |
| Ст2 | 0,12±0,03 | 0,045±0,005 | 0,055±0,004 | Желтый |
| Ст3 | 0,18±0,04 | 0,045±0,004 | 0,055±0,004 | Красный |
| Ст4 | 0,22±0,04 | 0,045±0,004 | 0,055±0,004 | Красный + зеленый |
| Ст5 | 0,32±0,05 | 0,045±0,004 | 0,055±0,003 | Зеленый |
| Ст6 | 0,43±0,06 | 0,045±0,003 | 0,055±0,003 | Синий |
| Ст7 | 0,56±0,06 | 0,045±0,003 | 0,055±0,003 | Синий + белый |
Легированная сталь
Легирующие добавки улучшают показатели. Каждому элементу свойственна определенная буква. Она указывает, сколько процентов того или иного вещества имеется в составе сложного сплава (табл. 2).
Таблица 2: Легирующие элементы в составе сплава
| № | Маркировка элементов в сталях | Химическое название | Обозначение химического элемента | № | Маркировка элементов в сталях | Химическое название | Обозначение химического элемента |
| 1 | Л | Бериллий | Be | 14 | Д | Медь | Сu |
| 2 | Р | Бор | B | 15 | Гл | Галлий | Ga |
| 3 | А | Азот | N | 16 | Е | Селен | Se |
| 4 | Ш | Магний | Mg | 17 | Ц | Цирконий | Zr |
| 5 | Ю | Алюминий | Al | 18 | Б | Ниобий | Nb |
| 6 | С | Кремний | Si | 19 | М | Молибден | Mo |
| 7 | П | Фосфор | P | 20 | Кд | Кадмий | Cd |
| 8 | Т | Титан | Ti | 21 | В | Вольфрам | W |
| 9 | Ф | Ванадий | V | 22 | и | Иридий | Ir |
| 10 | Х | Хром | Cr | 23 | АС | Свинец | Pb |
| 11 | Г | Марганец | Mn | 24 | Ви | Висмут | Bi |
| 12 | К | Кобальт | Co | 25 | Ч | Редкоземельные металлы | |
| 13 | Н | Никель | Ni |
В табл. 3 представлены наиболее распространённые марки сталей.
Цветовая маркировка
Цветовая маркировка сталей применяется для обозначения проката. Это удобно при хранении материалов на складах, транспортировке. Обозначение сталей производится метками в виде точек или полос, выполненных несмываемой краской. Цвет обозначений выбирается из таблицы согласно назначениям стали. При этом группа стали и степень ее раскисления не учитываются.
Пример цветовой маркировки стали
Маркировка иных разновидностей стали
Она производится следующим образом:
- шарикоподшипниковым сплавам присваивается символ «ШХ», после чего прописываются десятые доли процентного содержания хрома;
- автоматные стали маркируются буквой «А» с указанием сотых долей процентного содержания углерода;
- быстрорежущие. Их обозначение в форме символа «P» c соответствующей цифрой (до целого числа) содержания в данном металле примесей вольфрама;
- нелегированные стали конструкционной группы, применяемые для создания емкостей, способных выдерживать повышенный уровень давления, согласно ГОСТ 5520-79 имеют обозначение «К»;
- в цифровом обозначении легированной конструкционной стали принято отображать количество химической добавки в нее. Данное число указываться не будет, в случае если содержание таких примесей не превышает 1,5%. Буквенные символы – «А», «Ш».
- «Л» – литейная сталь;
- «С» – строительная сталь.
Примеры расшифровки маркировки
Для того чтобы расшифровка была понятнее, следует привести некоторые, наиболее яркие примеры маркировки. На основании примеров, определение марки стали в сравнении с уже известными, будет являться несложной задачей. Вот некоторые виды стали с расшифровкой условных обозначений:
- 30ХГСА – расшифровка марки стали говорит о том, что в сплаве содержится 0,3 % углерода, о чем свидетельствует цифра в начале обозначения. Сталь содержит хром (Х), марганец (Г), кремний (С), но их содержание менее 1,5 %. Символ «А» в конце обозначения говорит о том, что сталь высококачественная.
- У8ГА – инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8 %. Высококачественная с добавлением марганца.
- Р6М5Ф2К8 – быстрорежущая сталь. Содержит 5 % молибдена, 2 % ванадия, 8 % кобальта. Хром содержится во всех быстрорежущих сталях в количестве около 4 %, поэтому в обозначение не входит. Вольфрам также всегда присутствует, но его содержание может изменяться, поэтому в данной марке его количество составляет 6 %.
- Ст3сп5 – сталь конструкционная нелегированная, полностью раскисленная – спокойная, 5-й категории, то есть может применяться для изготовления несущих сварных конструкций.
- ХВГ – сталь ХВГ имеет в составе хром, вольфрам и марганец в количестве около 1 % и дополнительные легирующие элементы, но их содержание меньше 0,5 %.
Маркировка и расшифровка углеродистых сталей обыкновенного качества
Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп. Расшифровываются следующим образов: Ст – индекс данной группы стали, цифры от 0 до 6 — это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. Пример таких сталей с содержанием углерода, серы и фосфора показан в таблице ниже.
По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав. Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.
