Сталь – это металл, в котором происходит соединение различных элементов. Доминирующими из них являются железо и углерод. Дополнительные компоненты (Si, P, Mn и S) добавляются в структуру такого сплава для повышения коэффициента его физических, технологических, химических и механических данных. Этот металл имеет достаточно объемный выпуск, но, при этом, сравнительно заниженную себестоимость.

Постоянное совершенствование процедуры изготовления такого материала гарантирует бесперебойную работу произведенного из него оборудования, работающего при высоких нагрузках.

Классифицирование стали

Отталкиваясь от особенностей определенных параметров, данный материал можно разбить на отдельные разновидности.

Химический состав

Здесь принято выделять 3 разновидности. Главным отличием их друг от друга является процентное отношение в них такого вещества как углерод (С). Таким образом, согласно ГОСТ 380-71 и 1050-75 выделяют:

Первую разновидность можно с легкостью подвергать газо- и электросварке. Если повысить уровень концентрации С в данном металле, то произойдет усиление его прочности. Соответственно, он тяжелее подвергается деформации.

Помимо вышеуказанных разновидностей стали широко применяются и легированные ее варианты. В данном случае, состав металла дополняется Si, Mo, Ni, Cr, Mn, W, V и Ti. Делается это с целью увеличения коэффициента прочности изготавливаемых из такого сплава изделий. В зависимости от степени насыщения примесями такие стальные марки подразделяются:

Химический элемент	Обозначение		Химический элемент	Обозначение
Ниобий	Nb	Б	Бор	В	P
Вольфрам	W	В	Кремний	Si	С
Марганец	Mn	Г	Титан	Ti	T
Медь	Сu	Д	Ванадий	V	Ф
Кобальт	Со	К	Хром	Cr	X
Молибден	Мо	М	Цирконий	Zr	Ц
Никель	Ni	Н	Алюминий	Аl	Ю

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.

Система, применяемая на территории РФ

Для каждой отдельной группы вышеуказанного материала используется собственная специальная аббревиатура:

1. Обыкновенного качества. Стали этой группы прописываются буквами «Ст», к которым добавляется номер ее маркировки (0-6), соответствующий механическим и химическим характеристикам заявленного сплава. Чем выше у металла коэффициент прочности и процентный показатель С, тем больше указывается соответствующая этому цифра. Указание символа «Г» после маркировки свидетельствует о повышенном присутствии примесей марганца в данном сплаве. Обычно перед цифрой маркировки прописывается соответствующая группа, за исключением «А». Категория качества материала добавляется в окончание к цифровому обозначению марки. Категория № 1 при этом не отображается. Пример: Ст1кп2 – поставки данной углеродистой стали с обыкновенным уровнем качества проводятся по ее механическим характеристикам. Она кипящая, маркировка прочности – 1, относится сплав ко второй категории группы А.
2. Качественные стали. Прежде всего, указывается маркировка, отображающая ее процентную углеродную насыщенность. В случаях, при которых этот показатель не переходит порог в 0,65%, для указания ее марки принимаются 2 последние цифры после запятой процентного значения («05кп» – углеродистая кипящая качественная сталь, с содержанием углерода 0,05%). В случае, когда сталь относится к индустриальной группе (символ «У»), для обозначения содержания в данном металле С берут десятую долю, указанную после запятой («У7» – сталь инструментальная, спокойная, качественная, углеродистая. В ее составе – 0,7% углерода). Легирующие компоненты металла прописывают русскими буквами. В случае, когда требуется обозначить их процентное содержание, после нее прописывается необходимая цифра. Если ее нет, то условно считается, что легированный элемент в составе стали варьируется в диапазоне 0,8-1,5 % (за исключением бора, молибдена и ванадия). Пример: «14Г2» – сталь спокойная, качественная, низколегированная. В ее составе 14% С и менее 2% марганца.

Стали высокого и особо высокого качества. Их маркировка производится по одной аналогии с предыдущей группой. Отличие лишь в том, что в конце нее для высококачественного сплава прописывается символ «А» (указывающий на наличие в стали азотного соединения), а для металла особо высокого качества – «Ш». Пример: «У8А» – углеродистая инструментальная сталь высокого качества с содержанием С 0,8%.

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.

Обозначение стали в других странах

На территории США применяются различные способы маркировки стальных сплавов: ASME, AWS, ACJ, ASTM, AJS, ANSI, AMS, SAE и AISI. Последняя из перечисленных систем распространяется и на территорию Европы. С помощью нее обозначают нержавеющие стали. В соответствии с AISI сплав маркируется тремя цифрами (за редким исключением после них прописываются буквенные символы). 1-я – класс металла, а две последующие – нумерация материала по порядку в определенной группе. При этом, если на месте первой цифры прописывается 2 или 3, то это аустенитный вид стали, а если – 4, то мартенситный либо ферритный. Буквенные символы могут означать следующее:

• «F» – высокий уровень концентрации примесей S и P;
• «N» – свидетельствует о наличии N;
• «S» – содержание углерода не превышает 0,08%;
• «LN» – минимальная концентрация углерода, дополненная азотом;
• «Se», «Cu», «В» – обозначение говорит о наличии в составе металла селена, меди или кремния;
• «L» – массовая доля С не превышает 0,03%.

Европейской системой обозначения стали считается и EN. Ее главное отличие от российской маркировки в том, что изначально идет перечисление всех легирующих элементов, а затем прописывается цифрами их массовая доля. 1-я цифра – сотые доли процентного содержания углерода в стали. Иногда перед ней указывается символ «Х», говорящий о том, что в металле сосредоточено выше 5% хотя бы одного легирующего компонента.

Для Японии характерно указание группы стали в форме буквенных символов, а в виде цифр – номер по порядку в определенной группе с ее параметрами.

Из-за отсутствия на рынке единой системы обозначения сталей часто возникают трудности. В широком доступе имеется таблица, помогающая без труда сопоставить маркировку разных стран.

Разновидности и обозначение чугуна

Данный материал представляет собой соединение С и Fe, причем содержание первого элемента превышает 2,14%. Для чугуна характерно присутствие элементов в форме примесей абсолютно идентичных тем, что содержатся и в составе стали.

Деление на виды данного металла производится с учетом состояния присутствующего в нем углерода:

Помимо буквенных символов чугун обозначается 2-мя цифрами, характеризующими минимальный показатель временного сопротивления δв при растяжении в МПа -10 .

Чугуны

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2,14%.механические свойства и области применения чугуна определяются его структурой, в которой важнейшую роль играет углеродная составляющая сплава. По виду последней различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Углерод в составе чугуна может быть в виде карбида Fe 3 C, графита и их смеси.

В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида. В других чугунах углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет

прочностные свойства сплава, их подразделяют на:

1) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные - шаровидный графит;

3) ковкие - хлопьевидный графит.

Серый чугун - наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) - имеет включения графита пластинчатой формы. Для деталей из серого чугуна характерны малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2-4 раза выше, чем у стали). Важная конструкционная особенность серого чугуна - более высокое, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение. Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугуна. Свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы, формы, величины, количества и характера распределения включений графита. Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, станин и т.д. Для менее ответственных деталей используют серый чугун с ферритно-перлитной металлической основой.

Белый чугун представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит) или т. н. специальных карбидов (в легированном чугуне). Кристаллизация белых чугунов происходит по метастабильной системе с образованием цементита и перлита. Белый чугун вследствие низких механических свойств и хрупкости имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного износа. Легирование белого чугуна карбидообразующими элементами (Cr, W, Mo и др.) повышает его износостойкость.

Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть - в связанном в виде карбидовека. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

Ковким называется чугун в отливках, изготовленных из белого чугун и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, а образующийся графит приобретает форму хлопьев. Ковкий чугун обладает лучшей демпфирующей способностью, чем сталь, и меньшей чувствительностью к надрезам, удовлетворительно работает при низких температурах. Механические свойства ковкого чугуна определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита. Металлическая основа ковкого чугуна в зависимости от типа термообработки может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной. Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь. В тех случаях, когда требуется повышенная пластичность, применяют ферритный ковкий чугун. Для интенсификации процесса графитизации при термообработке ковкий чугун модифицируют Te, В, Mg и др. элементами. Ковкий чугун используют в основном в автомобиле-, тракторо- и сельхозмашиностроении.

Высокопрочный чугун , характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов. Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей. Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

Легированные чугуны . Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик или придания чугуну особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (Ni, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.).

Маркировка чугунов.

Обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна: П - передельный для кислородно-конверторного и мартеновского производства и Л - литейный для чугунолитейного производства. Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугуна, выплавленного на древесном угле (ЛД). С увеличением числа в обозначении марки уменьшается содержание кремния (например, в чугуне ЛК5 содержится меньше кремния, чем в чугуне ЛК4). Каждая марка чугуна в зависимости от содержания Mn, Р, S подразделяется соответственно на группы, классы и категории. Марки чугуна литейного производства, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна:

СЧ - серый чугун (ферритные -СЧ10,СЧ15, СЧ18; перлитные -СЧ30,СЧ35, СЧ40 ; сталистые- СЧ24,СЧ25). Буквы: С-серый,Ч – чугун.Цифры соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм 2 .

ВЧ - высокопрочный (ВЧ35,ВЧ40, ВЧ60, ВЧ100). Буквы В-высокопрочный, Ч-чугун. Цифры соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм 2 .

КЧ - ковкий (ферритные- КЧ37-12, КЧ35-10; перлитные- КЧ50-4, КЧ56-4,КЧ60-3). Буквы: К-ковкий,Ч-чугун. Первая цифра соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм 2 , вторые -относительное удлинение в %.

АЧС, АЧВ, АЧК - антифрикционный чугун (АЧС-1,АЧС-2, АЧВ-2). Буква А впереди означает то, что чугун антифрикционный. Цыфра- порядковый номер по ГОСТУ

Легированный чугун – ЧХ28, ЧХ32, ЧС13, ЧН15Д7,ЧН19Х3Ш. Обозначение марок легированных чугунов состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугуна, и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1,0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов такое же, как и при обозначении сталей (Сталь). Пример обозначения легированных чугунов: ЧН19ХЗ - чугун, содержащий ~19% Ni и ~3% Cr. Если в легированном чугуне регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН19ХЗШ).

Углеродистые конструкционные стали

Стали углеродистые обыкновенного качества

Стали углеродистые качественные конструкционные

Стали углеродистые специального назначения

Стали листовые

Стали углеродистые обыкновенного качества

Эти наиболее широко распро­страненные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в ма­шиностроении, строительстве и в других отрас­лях народного хозяйства.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры - это условный номер марки. Чем боль­ше число, тем больше содержание углерода, вы­ше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируе­мых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А, Б, В (табл. 1). Индексы, стоящие справа от номера марки, означают: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная сталь. Между индексом и номе­ром марки может стоять буква Г, что означает повышенное содержание марганца. В обозначе­ниях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали.

По требованиям к нормируемым показате­лям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подраз­деляют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой правее индекса сте­пени раскисления, например Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным со­держанием марганца, полуспокойная, третьей ка­тегории. В случае заказа стали без указания сте­пени раскисления, но определенной категории, последняя пишется за номером марки через ти­ре, например Ст4-3. Сталь первой категории пи­шется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы А не рег­ламентируют, а гарантируют их механические свойства.

Углеродистые стали обыкновенного качества

	Гарантируемые свойства в состоянии поставки	Марки (с учетом степени раскисления)	Кате­гории
	Механиче­ские свой­ства	Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп
	Химический состав	Б Ст0, БСт1кп, БСт1сп, БСт2кп, БСт2пс, БСт3кп, БСт3пс, БСт3сп, БСт3Гпс, БСт4кп, БСт4пс, БСт6пс, Б Ст6сп
	Механиче­ские свой­ства и хи­мический состав	ВСт1кп, ВСт1пс, ВСт1сп, ВСт2кп, ВСт2пс, ВСт2сп, ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3Гпс, ВСт4кп, ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт5пс, ВСт5сп

Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процес­се изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Сталь группы Б поставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые про­ходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют.

Механические свойства углеродистой стали обыкновенного качества

Сталь группы В поставляют по механическим свойствам, соответствующим нормам для стали группы А, и по химическому составу, соответст­вующему нормам для стали группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

Сталь является самым распространенным сплавом. Разнообразие областей применения обуславливает большое количество разновидностей с различными требованиями, как по механическим, так и химическим характеристикам стали. Различные марки стали подразумевают не только разнообразие химического состава, но и технологию изготовления.

Марки стали

В основе многообразия сплавов лежит именно химический состав металла, поскольку легирующие компоненты определяют конечный результат, а технология изготовления и обработки лишь подчеркивает и выделяет отдельные характеристики. Некоторые элементы, входящие в состав, могут ухудшать характеристики, поэтому отдельные элементы маркировки могут указывать на отсутствие или низкое содержание подобных веществ.

Расшифровка маркировки позволяет определить содержание основных элементов сплава и, отчасти, технологию производства, а также оценить технические характеристики, а с ними и область возможного применения.

Кроме различий в составе и обработке, подразделяют также категории стали по механической прочности. Насчитывается 5 категорий, которые различаются методикой испытаний на соответствие механической прочности. Испытания проводятся на растяжение и ударную вязкость контрольных образцов.

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.

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. 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 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 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. фосфора в высококачественной стали не превышает 0,025 %.

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».

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.

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.

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.

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

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

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 %.

Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/materialovedenie/markirovka-stali.html

Материаловедение

Все известные в природе металлы относят к двум группам — черные и цветные металлы. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (сталь и чугун). Кроме того, к черным металлам относят марганец — металл серебристо-белого цвета; но в металлургии и в бытовом сленге этот элемент в перечне черных металлов упоминается редко.
Все прочие металлы и сплавы, не содержание железо или содержащие его в небольшом количестве, относят к цветным металлам.

Такая классификация обусловлена рядом причин, в первую очередь, химико-механическими свойствами железосодержащих металлов и сплавов, обладающих низкой коррозийной стойкостью (кроме некоторых сталей со специфическими добавками) и магнетизмом. Черные металлы привлекают машиностроителей хорошей податливостью к обработке, механической прочностью, а также низкой ценой.

Цветные металлы обладают рядом уникальных свойств — высокой электропроводностью, устойчивостью к коррозии, небольшим удельным весом при высокой прочности, а в некоторых случаях и высокими эстетико-ювелирными качествами. Как правило, цветные металлы являются более дорогостоящими из-за их относительной редкости в природе, а также сложности выделения из породы.

Цветные металлы, чаще всего, классифицируют на легкие, тяжелые и благородные металлы.

Итак, основой черных металлов является железо. Однако в чистом виде этот металл в природе практически не встречается из-за относительно низкой коррозийной стойкости, поэтому железо в чистом виде в машиностроении не применяется, а используются сплавы, основу которых составляют соединения железа с углеродом — стали и чугуны.
Сталями называют многокомпонентные сплавы с содержанием углерода до 2,14 %.
Чугун – сплав железа с углеродом при содержании углерода более 2,14 %.

Стали и чугуны очень широко используются в машиностроении. При этом незначительные добавки цветных металлов или неметаллических элементов в стальные или чугунные сплавы позволяют существенно изменять их химико-механические свойства в зависимости от потребностей машиностроителей, незначительно влияя, при этом, на стоимость полученного сплава.

Свойства, классификация и маркировка сталей

В основу классификации сталей заложены их химический состав, структура, назначение, технологическая обрабатываемость, качество. В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-94, ГОСТ 1050-88) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79). По структуре — доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные, феррито-перлитная, аустенитная, мартенситная.

По назначению — конструкционные, машиностроительные и инструментальные.

Углеродистые стали, в зависимости от содержания в них углерода, могут быть:

• малоуглеродистыми, содержащими углерода менее 0,25%;
• среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25…0,60%;
• высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%.

Легированные стали подразделяют на:

• низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%;
• среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
• высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.

Конструкционные стали предназначены для изготовления строительных и машиностроительных изделий.

Инструментальные сталипредназначены для изготовления режущего, измерительного, штампового и прочего инструмента. Эти стали содержат более 0,65% углерода.

Стали с особыми физическими свойствами: с определенными магнитными характеристиками (электротехническая сталь) или с малым коэффициентом линейного расширения (суперинвар).

Стали с особыми химическими свойствами: нержавеющие, жаростойкие и жаропрочные стали.

Качество стали зависит от содержания вредных примесей: серы и фосфора. Стали обыкновенного качества, содержат до 0.06% серы и до 0,07% фосфора; качественные – до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно; высококачественные – до 0,025% серы и фосфора; особо высококачественные – до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

По степени удаления кислорода из стали, т. е. по степени её раскисления, существуют:

• спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами «СП» в конце марки (иногда буквы опускаются);
• кипящие стали – слабо раскисленные; маркируются буквами «КП»;
• полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами «ПС».

Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:

• сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
• сталь группы Б – по химическому составу;
• сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Конструкционные стали

Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества обозначают по ГОСТ 380-94 буквами «Ст» и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква «Г» после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали.
Например:

Ст1КП2 – углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 1, кипящая второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

ВСт5Г – углеродистая сталь с повышенным содержанием марганца, спокойная, номер марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

БСт0 – углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории.

Таблица 1. углерода в стали:

Нелегированные конструкционные качественные стали

В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05; 08; 10; 25; 40 и т.д. Так сталь с содержанием углерода 0,07…0,14% обозначается 10, сталь с содержанием углерода 0,42…0,50% – 45 и т.д..

При этом для сталей с содержанием углерода меньше 0,2%, не подвергнутых полному раскислению, в обозначение добавляются буквы «кп» (для кипящей стали) и «пс» (для полуспокойной). Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются.
Например, 08КП, 10ПС, 15, 18КП, 20 и т.д. Буква «Г» в марке стали указывает на повышенное содержание марганца.
Например: 14Г, 18Г и т.д.

Стали с повышенными свойствами

Качественные стали с повышенными свойствами, используемые для производства котлов и сосудов высокого давления, обозначают по ГОСТ 5520-79 добавлением буквы «К» в конце наименования стали: 15К, 18К, 22К.

Конструкционные легированные стали

В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь. Буквенные обозначения легирующих элементов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Буквенные обозначения легирующих элементов в сталях

Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа, при содержании легирующего элемента до 1,5% цифра за соответствующей буквой не указывается.
Например, сталь состава: углерода C 0,09…0,15%, хрома Cr 0,4…0,7%, никеля Ni 0,5…

0,8% обозначается 12ХН, а обыкновенного качества с повышенным содержанием легирующих элементов: сталь содержащая углерода C 0,27…0,34%, хрома Cr 2,3…2,7%, молибдена Mo 0,2…0,3%, ванадия V 0,06…0,12%.обозначается 30Х3МФ.

Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S

Буква А. У нее может быть три значения в зависимости от места расположения в марке:

1) ; здесь она указывает на то, что сталь автоматная. Такие стали предназначены для обработки резанием на металлорежущих станках – автоматах в условиях массового производства. Высокие концентрации серы и фосфора (до 0,15…0,18 %) обеспечивают образование мелкоэлементной хрупкой стружки, легко удаляющейся из зоны резания. Кроме того, в автоматных сталях обязательно должен присутствовать свинец, улучшающий качество обработанной поверхности. Например, марка автоматной стали: АС35Г2;

2) : здесь она указывает на качество стали. Такие стали высококачественные, т.е. концентрация серы и фосфора в них не должно превышать 0,025 %;

3) когда буква стоит в середине марки : здесь она указывает на введение в сталь азота , позволяющего получать мелкозернистые структуры, обладающие меньшей чувствительностью к хрупкому разрушению. Азот вводится преимущественно в строительные стали. Например, марка строительной стали: 14Г2АФД.

Буква Б. ниобия . Чаще всего ниобий вводят в нержавеющие, жаропрочные стали мартенситного или мартенситно-ферритного классов для повышения жаропрочности. Например, 18Х12ВМБФР.

Буква В. Эта буква указывает на присутствие в стали вольфрама . Вольфрам встречается во многих легированных сталях. Он повышает предел прочности, прокаливаемость, теплостойкость и ряд других свойств. Вольфрам сдвигает точку S влево, что приводит к сужению аустенитной области. Он является основным легирующим элементом быстрорежущих сталей. Кроме этого, вольфрам снижает склонность к развитию отпускной хрупкости.

Буква Г. Эта буква указывает на присутствие в стали марганца . В строительных сталях он используется как элемент – раскислитель, в цементуемых, улучшаемых и инструментальных – как карбидообразующий элемент, позволяющий повышать твердость и прочность. В улучшаемых сталях он увеличивает прокаливаемость за счет укрупнения зерен и резко увеличивает количество остаточного аустенита после закалки. При высокой концентрации заметно увеличивается износостойкость.

Буква Д. Эта буква указывает на присутствие в стали меди . Медь вводят преимущественно в строительные стали для повышения устойчивости против атмосферной коррозии.

Буква Е. У этой буквы может быть два значения, в зависимости от ее места расположения в марке:

1) когда буква стоит в начале марки : здесь она говорит о том, что сталь с особыми магнитными свойствами. Например, сталь марки ЕХ9К5, из которой изготавливают мощные постоянные магниты;

2) когда буква стоит в конце марки : здесь она указывает на присутствие в качестве легирующего элемента селена , который вводится преимущественно в улучшаемые стали для повышения прокаливаемости. Например, марка стали 45ХЕ.

Буква К. кобальта , который вводят обычно в быстрорежущие инструментальные стали для повышения твердости и теплостойкости. Недостатком кобальта является то, что он увеличивает склонность стали к обезуглероживанию.

Буква М. Она указывает на присутствие в стали молибдена. Этот элемент можно встретить во многих сталях. В цементуемых и улучшаемых сталях он повышает предел прочности, в жаропрочных – жаропрочность, в инструментальных – теплостойкость. Кроме этого, молибден можно встретить во многих сталях, подвергающихся азотированию.

Буква Н. Она указывает на присутствие в стали никеля. Главная цель никеля – повышение ударной вязкости. В высокохромистых сталях он переводит их в аустенитный класс.

Буква П. Она указывает на присутствие в стали увеличенного количества фосфора.

Буква Р. У этой буквы может быть два значения, в зависимости от места расположения ее в марке:

1) когда буква стоит в начале марки: здесь она указывает на принадлежность стали к группе инструментальных быстрорежущих сталей. При этом, цифра, стоящая за буквой Р в быстрорежущих сталях, указывает на концентрацию вольфрама в целых единицах процентов. Например, в марке стали Р9Ф5 находится 9 % вольфрама.

2) когда буква стоит в конце марки : здесь она указывает на присутствие в стали бора.

Буква С. В подавляющем большинстве марок сталей она указывает на присутствие в стали кремния. Однако, в случае автоматных сталей, она говорит о присутствии свинца.

Буква Т. Эта буква указывает на присутствие в стали титана. Он вводится обычно с целью измельчения зерна, а в нержавеющих сталях – для уменьшения склонности к межкристаллитной коррозии. Титан связывает углерод в карбиды, что приводит к снижению твердости мартенсита и уменьшению прокаливаемости и к ухудшению закаливаемости.

Буква Ф. Она указывает на присутствие в стали ванадия. Главная цель введения ванадия – повышение ударной вязкости и выносливости. Он часто вводится в быстрорежущие стали. В строительных сталях улучшает свариваемость, препятствуя росту зерна в сварном шве.

Буква Х. Она указывает на присутствие в стали хрома . Это самый распространенный легирующий элемент.

Буква Ц. Встречается в марках легированных сталей редко и указывает на присутствие циркония.

Буква Ч. Она указывает на присутствие в стали редкоземельных металлов.

Буква Ш. Она всегда стоит в начале марки и указывает на то, что сталь подшипниковая. Такие стали идут для изготовления подшипников качения. При этом следует иметь в виду, что цифра, стоящая после хрома в подшипниковых сталях, указывает на концентрацию хрома в десятых долях процента. Например, в стали марки ШХ15СГ хрома – 1,5 %.

Буква Э. Эта буква всегда стоит в начале марки, но может иметь два значения:

1) когда после нее стоит двузначное число. Это говорит о том, что данная сталь является электротехнической, а число, идущее за этой буквой, указывает на концентрацию кремния в десятых долях процента. При этом, отсутствие цифры в начале марки говорит о концентрации углерода менее 0,1 %.

2) когда после буквы стоит трехзначное число. Это указывает на то, что сталь экспериментальная, т.е. в данный момент находится в стадии отладки, совершенствования. Такие стали не подчиняются требованиям государственных стандартов.

Буква Ю. Она указывает на присутствие в стали алюминия . Он является активным раскислителем, улучшает окалиностойкость стали. Алюминий является обязательным легирующим элементом для сталей, подвергаемых азотированию.