Любому специалисту, имеющему дело с металлом, знакомо понятие «марки стали». Расшифровка маркировки стальных сплавов дает возможность получить представление об их химическом составе и физических характеристиках. Разобраться в данной маркировке, несмотря на ее кажущуюся сложность, достаточно просто – важно только знать, по какому принципу она составляется.
Редкое производство обходится без стали, поэтому разбираться в его марках крайне важно
Обозначают сплав буквами и цифрами, по которым можно точно определить, какие химические элементы в нем содержатся и в каком количестве. Зная это, а также то, как каждый из таких элементов может влиять на готовый сплав, можно с высокой степенью вероятности определить, какие именно технические характеристики свойственны определенной марке стали.
Виды сталей и особенности их маркировки
Сталь 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.
Одним из важнейших параметров, по которому стали делят на различные классы, является химический состав. Среди сталей по данному критерию выделяют легированные и углеродистые, последние подразделяются на мало- (углерода до 0,25%), средне- (0,25–0,6%) и высокоуглеродистые (в них содержится больше 0,6% углерода).
Включая в состав стали легирующие элементы, ей можно придать требуемые характеристики.
Именно таким образом, комбинируя вид и количественное содержание добавок, получают марки, обладающие улучшенными механическими свойствами, коррозионной устойчивостью, магнитными и электрическими характеристиками.
Конечно, улучшать характеристики сталей можно и при помощи термообработки, но легирующие добавки позволяют делать это более эффективно.
По количественному составу легирующих элементов различают низко-, средне- и высоколегированные сплавы. В первых легирующих элементов не более 2,5%, в среднелегированных – 2,5–10%, в высоколегированных – более 10%.
Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами.
Инструментальные виды используются для производства штамповых, мерительных, а также режущих инструментов, конструкционные – для выпуска продукции, применяемой в строительстве и сфере машиностроения.
Из сплавов, отличающихся особыми физическими свойствами (также называемых прецизионными), изготавливают изделия, которые должны обладать особыми характеристиками (магнитными, прочностными и др.).
Классификация сталей по назначению
Стали противопоставляются друг другу и по особым химическим свойствам. К сплавам данной группы относятся нержавеющие, окалиностойкие, жаропрочные и др. Что характерно, нержавеющие стали могут быть коррозионностойкими и нержавеющими пищевыми – это разные категории.
Кроме полезных элементов, сталь включает и вредные примеси, к основным из которых относятся сера и фосфор. В ней также находятся газы в несвязанном состоянии (кислород и азот), что негативно отражается на ее характеристиках.
Если рассматривать основные вредные примеси, то фосфор увеличивает хрупкость сплава, особенно сильно проявляющуюся при низких температурах (так называемая хладноломкость), а сера вызывает появление трещин в металле, нагретом до высокой температуры (красноломкость).
Фосфор, ко всему прочему, значительно уменьшает пластичность нагретого металла.
По количественному содержанию этих двух элементов выделяют стали обыкновенного качества (не более 0,06–0,07% серы и фосфора), качественные (до 0,035%), высококачественные (до 0,025%) и особовысококачественные (сера – до 0,015%, фосфор – до 0,02%).
Маркировка сталей также указывает на то, в какой степени из их состава удален кислород. По уровню раскисления выделяют стали:
- спокойного типа, обозначаемые буквосочетанием «СП»;
- полуспокойные – «ПС»;
- кипящие – «КП».
О чем говорит маркировка сталей
Расшифровать марку стали довольно просто, необходимо только владеть определенными сведениями. Конструкционные стали, обладающие обыкновенным качеством и не содержащие легирующих элементов, маркируют буквосочетанием «Ст».
По цифре, идущей после букв в названии марки, можно определить, сколько в таком сплаве углерода (исчисляется в десятых долях процента). За цифрами могут идти буквы «КП»: по ним становится ясно, что данный сплав не до конца прошел процесс раскисления в печи, соответственно, он относится к категории кипящего.
Если название марки не содержит таких букв, то сталь соответствует категории спокойной.
Химический состав углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества
Конструкционная нелегированная сталь, относящаяся к категории качественных, имеет в своем обозначении две цифры, по ним определяют среднее содержание в ней углерода (исчисляется в сотых долях процента).
Прежде чем приступить к рассмотрению марок тех сталей, которые включают легирующие добавки, следует разобраться в том, как данные добавки обозначаются. Маркировка легированных сталей может включать такие буквенные обозначения:
Список используемых легирующих добавок
Обозначение сталей с легирующими элементами
Как сказано выше, классификация сталей с легирующими элементами включает несколько категорий. Маркировка легированных сталей составляется по определенным правилам, знание которых позволяет достаточно просто определить категорию конкретного сплава и основную область его применения.
В начальной части названий таких марок находятся цифры (две или одна), показывающие содержание углерода. Две цифры указывают на его среднее содержание в сплаве в сотых долях процента, а одна – в десятых. Есть и стали, не имеющие в начале названия марки цифр.
Это означает, что углерод в этих сплавах содержится в пределах 1%.
Пример маркировки легированной стали
Буквы, которые можно увидеть за первыми цифрами названия марки, указывают на то, из чего состоит данный сплав.
За буквами, дающими информацию о том или ином элементе в его составе, могут стоять или не стоять цифры.
Если цифра есть, то по ней определяется (в целых процентах) среднее содержание указанного буквой элемента в составе сплава, а если цифры нет, значит, данный элемент содержится в пределах от 1 до 1,5%.
В конце маркировки отдельных видов сталей может стоять буква «А». Это говорит о том, что перед нами высококачественная сталь. К таким маркам могут относиться и углеродистые стали, и сплавы с легирующими добавками в своем составе. Согласно классификации, к данной категории сталей причисляются те, в которых сера и фосфор составляют не более 0,03%.
Примеры маркировки сталей различных видов
Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.
Содержание элементов в распространенных марках стали (нажмите для увеличения)
Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали.
К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%.
Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.
20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром.
Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента.
За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.
Можно рассмотреть пример обозначения хромокремнемарганцевой стали 30ХГСА. Она, согласно маркировке, состоит из углерода (0,3%), марганца, кремния, а также хрома. Каждого из данных элементов в ней содержится в границах 0,8–1,1%.
Как расшифровать маркировку сталей?
Чтобы расшифровка обозначения различных видов сталей не вызывала затруднений, следует хорошо знать, какими они бывают. Отдельные категории сталей имеют особенную маркировку. Их принято обозначать определенными буквами, что позволяет сразу понять и назначение рассматриваемого металла, и его ориентировочный состав. Рассмотрим некоторые из таких марок и разберемся в их обозначении.
Свойства и назначение конструкционных легированных сталей
Конструкционные стали, специально предназначенные для изготовления подшипников, можно узнать по букве «Ш», данная литера ставится в самом начале их маркировки.
После нее в названии марки идет буквенное обозначение соответствующих легирующих добавок, а также цифры, по которым узнают количественное содержание этих добавок.
Так, в сталях марок ШХ4 и ШХ15, кроме железа с углеродом, содержится хром в количестве 0,4 и 1,5%, соответственно.
Буквой «К», которая стоит после первых цифр в названии марки, сообщающих о количественном содержании углерода, обозначают конструкционные нелегированные стали, используемые для производства сосудов и паровых котлов, работающих под высоким давлением (20К, 22К и др.).
Качественные легированные стали, которые обладают улучшенными литейными свойствами, можно узнать по букве «Л», стоящей в самом конце маркировки (35ХМЛ, 40ХЛ и др.).
Некоторую сложность, если не знать особенностей маркировки, может вызвать расшифровка марок строительной стали. Сплавы данной категории обозначают буквой «С», которую ставят в самом начале. Цифры, следующие за ней, указывают на минимальный предел текучести. В таких марках также используются дополнительные буквенные обозначения:
- литера Т – термоупрочненный прокат;
- буква К – сталь, отличающаяся повышенной коррозионной устойчивостью;
- литера Д – сплав, характеризующийся повышенным содержанием меди (С345Т, С390К и др.).
Нелегированные стали, относящиеся к категории инструментальных, обозначают буквой «У», она проставляется в начале их маркировки. Цифра, идущая за данной буквой, выражает количественное содержание углерода в рассматриваемом сплаве.
Стали данной категории могут быть качественными и высококачественными (их можно определить по букве «А», она проставляется в конце названия марки).
В их маркировке может содержаться буква «Г», что означает повышенное содержание марганца (У7, У8, У8А, У8ГА и др.).
Инструментальные стали, содержащие легирующие элементы в своем составе, маркируются аналогично с легированными конструкционными (ХВГ, 9ХВГ и др.).
Состав легированных инструментальных сталей (%)
Маркировка тех сталей, которые входят в категорию быстрорежущих, начинается с буквы «Р», за которой идут цифры, указывающие на количественное содержание вольфрама. В остальном марки таких сплавов называются по стандартному принципу: буквы, обозначающие элемент, и, соответственно, цифры, отражающие его количественное содержание.
В обозначении таких сталей не указывается хром, так как его стандартное содержание в них составляет около 4%, а также углерод, количество которого пропорционально содержанию ванадия.
Если количество ванадия превышает 2,5%, то его буквенное обозначение и количественное содержание проставляют в самом конце маркировки (З9, Р18, Р6М5Ф3 и др.).
Влияние некоторых добавок на свойства стали
По-особому маркируются нелегированные стали, относящиеся к категории электротехнических (их еще часто называют чистым техническим железом). Невысокое электрическое сопротивление таких металлов обеспечивается за счет того, что их состав характеризуется минимальным содержанием углерода – менее 0,04%. В обозначении марок таких сталей нет букв, только цифры: 10880, 20880 и др.
Первая цифра указывает на классификацию по типу обработки: горячекатаная или кованная – 1, калиброванная – 2. Вторая цифра связана с категорией коэффициента старения: 0 – ненормируемый, 1 – нормируемый. Третья цифра указывает на группу, к которой данная сталь относится по нормируемой характеристике, принятой за основную.
По четвертой и пятой цифрам определяется само значение нормируемой характеристики.
Принципы, по которым осуществляется обозначение стальных сплавов, были разработаны еще в советский период, но и по сей день успешно используются не только в России, но также в странах СНГ. Обладая сведениями о той или иной марке стали, можно не только определять ее химический состав, но и эффективно подбирать металлы с требуемыми характеристиками.
Разбираться в данном вопросе важно как специалистам, разрабатывающим и проектирующим различные конструкции из металла, так и тем, кто часто работает с различными сталями и занимается изготовлением из них деталей разного назначения.
Маркировка стали: принципы, расшифровка
СОДЕРЖАНИЕ
Маркировка стали – это не только и не столько заморочка суровых производителей. Она необходима для конечного пользователя продукции, чтобы подобрать изделие, материал с теми характеристиками, которые требуются для конкретного вида работ, выполнения задач.
Например, конструкционная сталь не подойдет для изготовления инструментов, углеродистая будет совершенно неуместна там, где используются легированные сплавы и т. д. О том, что означает маркировка сталей, по какому принципу она наносится, вы узнаете из нашего материала.
Принципы маркировки стали
Маркировка стали – это краткое описание, дающее представление о физических и химических свойствах сплава. Разобраться в шифрах легко, если знать принципы их составления.
Маркировка состоит из букв и цифр, которые обозначают тот или иной химический элемент и его содержание в сплаве. Уметь пользоваться этой информацией важно, чтобы понимать влияние каждого компонента стали на ее свойства. Это поможет определить технические характеристики конкретной марки.
При выполнении заказа проектировщики сначала работают над конструкцией изделия. На основе свойств имеющихся материалов подбирается марка стали, удовлетворяющая требованиям по качеству. Далее проектировщики делают описание и расчеты, дающие картину того, как устройство будет вести себя в процессе движения. Это позволяет понять, какие элементы изделия испытывают повышенные нагрузки.
Если измерения и расчеты показали, что конструкция будет подвергаться сильному трению или высоким нагрузкам, требования к прочности компонентов сплава возрастают.
Специалисты подбирают материалы марок по ГОСТ для конкретных условий использования. Из выбранного металла создается модель, которая тестируется по методикам, характерным для этой сферы.
Если данный прототип не отвечает заявленным критериям, конструктор может изменить марку стали.
В естественной среде для железа характерны реакции с окислителями, серой, фосфором, галогенами. Раньше в качестве восстановителя использовали каменный уголь, чтобы очистить сырье и преобразовать оксидные соединения.
Таким образом, в процессе горения при минимуме кислорода получался чугун. Доля углерода в нем составляет не менее 2,14 %, а оксиды и примеси присутствуют по минимуму.
Чтобы получить сталь, необходимо сократить содержание углерода в сырье до 2 %.
: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»
Маркировка стали содержит буквы и цифры, описывающие состав и количественное соотношение химических элементов в нем. Важно понимать, как каждый из компонентов влияет на готовый сплав, чтобы разбираться в технических характеристиках определенной марки стали.
Работа с металлами в любой отрасли предполагает знание марок, свойств, характеристик, которые обозначены в индексе. Зашифрованная информация дает полное представление о металле и его особенностях. Для тех, кто разбирается в цифрах и буквах маркировки, обращаться к другим источникам за дополнительной информацией не требуется.
Маркировка углеродистых сталей
Углеродистые стали по составу сходны с чугуном, но концентрации компонентов в них различаются. Обработка уменьшает количество углеродов и вредных составляющих. Чтобы получить еще более прочный и устойчивый к коррозии металл, регулируют соотношение кремния и марганца.
По количеству углеродных соединений определяют несколько групп сплавов:
- высокоуглеродистая (0,6–2 %);
- среднеуглеродистая (0,25–0,55 %);
- низкоуглеродистая (до 0,25 %).
Наличие углеродов в составе важно для укрепления структуры на молекулярном уровне и для формирования карбидов. Высокий процент углерода делает сплав устойчивым к нагрузкам, в том числе позволяет противостоять механическим ударам. Чем ниже значения углеродной составляющей, тем более пластичен материал, что позволяет изготавливать изделия повышенной точности.
Эти характеристики важны для производства инструментов (например, топоров) или малонагруженных элементов конструкций (зубчатые колеса, пружины), а также деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают высокое напряжение (оси, арматуры).
Маркировки нержавеющих сталей включают следующие буквы:
- Ст – сталь.
- Цифра – номер по регламенту ГОСТ 380-2005.
- Г – марганец более 0,8 %.
- КП, ПС или СП – метод раскисления.
Это «конструкционные» сплавы, которые можно распознать по шифрам: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
: «Сварка нержавейки электродом»
Другая группа – «инструментальные», куда относят сплавы с содержанием углерода в 0,7 %. Для них характерно очищение состава от вредных компонентов. Маркировки стали определяет ГОСТ 1435-99:
- У – углеродистая.
- Цифры – содержание углерода в десятых долях %.
- Г – марганец более 0,33 %.
- А – повышенное качество стали, при этом минимальное количество примесей: серы – до 0,03 %, фосфора – до 0,035 %.
Маркировка инструментальных сталей включает следующие обозначения: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А.
Маркировка легированных сталей
Чтобы стали обрели специальные свойства, осуществляют процесс легирования. Он обозначает добавление в состав различных присадок. Классификация по маркировке сталей в зависимости от наличия и соотношения легирующих компонентов включает в себя низколегированные (до 2,5 %), среднелегированные (до 10 %) и высоколегированные (до 50 %) сплавы.
Данная таблица описывает, как в маркировке стали обозначены металлы, которые присутствуют в виде легирующих добавок:
| Марганец – Mn | Г |
| Хром – Cr | Х |
| Никель – Ni | Н |
| Титан – Ti | Т |
| Молибден – Mo | М |
| Бериллий – Be | Л |
| Медь – Cu | Д |
| Азот – N | А |
| Ванадий – V | Ф |
| Ниобий – Nb | Б |
| Алюминий – Al | Ю (от ювенал) |
| Селен – Se | E |
| Кобальт – Co | К |
| Бор – B | P |
| Фосфор – P | П |
| Кремний – Si | С (от силициум) |
| Цирконий – Zr | Ц |
Маркировка стали 08Х18Н10 расшифровывается так: содержание углерода (С) – 0,08 %, хрома (Cr) – 18 %, никеля (Ni) – 10 %. В маркировку не включают обозначения всех элементов сплава, а только тех, которые влияют на его основные свойства.
Если применение углеродистых сплавов невозможно для решения конкретных задач, то рассматривают легированные стали. Технически этот процесс сложнее и требует дополнительных средств, но в результате получается материал с широкими возможностями, который устойчив к износу и имеет длительный срок эксплуатации.
Можно увидеть и такие буквы на первых позициях маркировки:
- Р — быстрорежущая;
- Ш — шарикоподшипниковая;
- А — автоматная;
- Э — электротехническая.
Стали этих марок имеют свои особенные характеристики:
- шарикоподшипниковые стали содержат хром, который обозначается в десятикратной величине процента (шифр стали ШХ4 можно понимать как содержание хрома 0,4 %);
- быстрорежущая сталь маркируется буквой Р, а далее цифрой, которая указывает на количество вольфрама в процентах. Кроме того, для быстрорежущих сталей свойственно наличие 4 % хрома (Х).
Маркировка конструкционной стали
Качество конструкционной стали определяется по маркировке, которая включает следующие обозначения:
- Строительная (С) – буквы и цифры в маркировке стали говорят о пределе текучести.
- Подшипниковая (Ш) – также указано содержание легирующих компонентов, в первую очередь хрома.
- Инструментальная нелегированная (У) – цифрами показано содержание углерода в десятых долях.
- Быстрорежущая (Р), кроме того, используются символы легирующих элементов.
- Нелегированная конструкционная сталь в своей маркировке вместе с символами Сп имеет число, говорящее о наличии углерода в составе сплава, выраженного в десятых или сотых долях.
Не все марки сталей имеют специальные обозначения. Например, для инструментальных легированных сталей указывают только химический состав. Эти виды маркировок сталей и сплавов требуют обращения к специальной справочной литературе для их расшифровки.
Маркировка качества стали
Качество стали зависит от количества вредных включений в составе. Но не всегда экономически выгодно очищать сплавы. Согласно системе стандартизации по качественным характеристикам выделены три класса стали.
Качественная
К этим маркам стали обыкновенного качества относят углеродосодержащие материалы. Они неоднородны, содержат много серы, фосфора, газов. Подходят для изготовления конструкций и деталей.
Нелегированные качественные стали распознаются по букве К. Например, шифр может выглядеть как 20К.
Высококачественная
Маркировка с буквой А в конце говорит о минимальном количестве вредных включений. При сравнении марок У8 и У8А, более качественными характеристиками будет обладать У8А. Изделия из нее получатся точнее.
Если буква А указана в начале маркировки, это означает конструкционную сталь высокой обрабатываемости. Например, А12 – автоматная, А30, А40. Но такая марка не дает сведений о соответствии стандартам чистоты.
Особо качественная
Чтобы обозначить максимально чистые от вредных примесей сплавы, в конце маркировки добавляют обозначения их способа получения:
- ВД – вакуумно-дуговая переплавка;
- Ш – электрошлаковый переплав;
- ВИ – вакуумно-индукционный;
- ПД – плазменно-дуговой.
: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»
Из чугунного расплава получить особо качественные сплавы невозможно, поэтому нужные показатели достигаются в процессе легирования – количество фосфора доводится до 0,025 %, а серы – до 0,1 %. Примером такой стали является сплав с маркировкой 30ХГСН2МА – ВД. Цифры здесь не указаны, так как количество присадок в пределах 0,8 до 1,2 %, их доля округляется до единицы.
Маркировка стали по способу раскисления
Металлы ржавеют, если в процессе плавления руды в составе остается кислород. Чтобы высвободить его, нужно разрушить оксидные и гидратные соединения. С помощью ферромарганца, силикомарганца, расплава алюминия и других активных веществ запускается реакция раскисления. Для некоторых реагентов требуется вакуумная среда.
В маркировках используют следующие обозначения для указания на метод раскисления:
- сп — спокойная сталь;
- пс — полуспокойная сталь;
- кп — кипящая сталь.
Поиск метода прямого получения металла – актуальная задача на протяжении последней сотни лет. Нежелательные этапы в процессе – переплавка в чугун и использование кокса, в результате чего расплав загрязняется продуктами горения.
Насыщенный газами раствор получается при привлечении твердых и газообразных восстановителей, а также при обработке в реакторах и электропечах.
Легированные продукты не разделяются по типам раскисления, так как включение присадок в их состав соответствует регламентам чистоты.
Кипящая
В процессе участвует минимум реагентов, поэтому сплав насыщен кислородом и углекислым газом. Для готовых слитков характерна неоднородность, до 5 % от их общей массы идет на удаление, так как вредные включения скапливаются в одной части.
Такие сплавы не отличаются высоким качеством. Наружный слой достаточно плотный, ближе к середине слитка скапливается воздух. Поэтому можно говорить о хрупкости такого материала. Он используется для изготовления крепежных деталей котлов, а также конструкций, которые будут применяться во взрывоопасных условиях. К минусам можно отнести подверженность коррозии.
Спокойная
К этому типу относят сплавы с однородной структурой, содержание газов и посторонних примесей в которых минимально. Этого удается достичь в результате сложных технологических процессов. Материалы этой группы применяются для изготовления стальных конструкций и деталей. Кроме того, такие слитки идут на производство дорогостоящих сплавов.
Полуспокойная
Промежуточная категория между кипящим и спокойным типом. Экономия на производстве таких сплавов возможна благодаря упрощенным техническим циклам.
В то же время получаются материалы со свойствами, достаточными для изготовления несущих частей сварных и клепаных конструкций.
Маркировка выглядит как Ст5пс, применение стали этого типа находят при выпуске упоров, гаек, болтов, которые широко используются даже в условиях высокой температуры и низкой влажности воздуха.
Пример расшифровки марки стали
Рассмотрим маркировку стали 12Х18Н10Т (X12CrNiTi18-10):
- 12 – содержание углерода 0,12 %;
- Х18 – содержание хрома (Cr) 18 %
- Н10 – содержание никеля (Ni) 10 %;
- Т – содержание титана (Ti) менее 1–1,5 %, поэтому нет цифрового обозначения.
Расшифруем другой пример – 09Г2С:
- 09 – содержание углерода 0,09 %;
- Г2 – содержание марганца (Mn) 2 %;
- C – содержание кремния (Si) менее 1–1,5 %, поэтому нет цифрового обозначения.
Шифр 20ЮЧ и 20ЮЧА нужно понимать как:
- 20 – углерода 0,2 %;
- Ю – содержание алюминия (Al) 0,03–0,1 %;
- Ч – наличие редкоземельных металлов РЗМ, цирконий Zr, титан Ti, кальций Ca, церий Ce, которые вводятся с целью глобуляризации сульфидных неметаллических добавок;
- А – стоит в конце маркировки, что обозначает высокое качество стали, то есть концентрация серы и фосфора в ней не может быть выше 0,025 %.
: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»
При помощи специальных таблиц можно быстро прочитать шифры маркировок стали. Если такой подсказки не окажется под рукой, помогут изложенные выше принципы распознавания марки стали. По шифру определяются базовые свойства, например состав и назначение определенного вида стали, и подбирается нужный для работы сплав.
На разных производствах используются разные марки сталей. Когда не требуется высокое качество и другие особенные характеристики, допускается использовать недорогие сплавы. Это позволяет не повышать цены на готовые изделия.
Обращение к справочным материалам и таблицам необходимо, когда маркировка содержит нестандартные индексы. Мы рассмотрели самые часто встречающиеся обозначения, которые дают представление об основных свойствах стали.
Марки стали – виды и классификация сталей по ГОСТ
Сталь представляет собой сплав, основными элементами которого являются железо и углерод.Его массовая доля теоретически не превышает 2,14% (на практике – не более 1,5%). В состав также входят постоянные и случайные примеси, оказывающие различное влияние на качество материала (сера, фосфор, марганец, кремний), могут добавляться другие элементы.
Сталь производят переработкой передельного чугуна и лома. Во время этого процесса снижается содержание углерода и ненужных примесей, вводятся необходимые дополнительные компоненты, обеспечивающие требуемые свойства материала.
Виды сталей и их классификация
Черная металлургия производит множество видов стали с различными характеристиками, материалы классифицируют по способу производства,химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления, структуре.
По способу производства
Свойства стального сплава во многом зависят от технологии изготовления.
Традиционный способ переплавки передельного чугуна и лома – ведение процесса в мартеновских печах, основными недостатками которых были длительность плавки и значительные выбросы в атмосферу вредных веществ.
Постепенно мартены заменялись кислородными конвертерами и электропечами. Высококачественные легированные стальные сплавы получают только по технологии электрошлаковой переплавки.
По химическому составу
По химсоставу стали разделяют на углеродистые, применяемые в стандартных эксплуатационных условиях, и легированные, используемые при высоких температурах и/или в агрессивных средах. Углеродистые и легированныестали классифицируют по содержанию углерода на следующие типы:
- низкоуглеродистые – содержат менее 0,3%C;
- среднеуглеродистые – содержание C в интервале 0,3-0,7%;
- высокоуглеродистые – доля углерода превышает 0,7%.
Процентное содержание существенно влияет на технические характеристики как легированных, так и нелегированных стальных сплавов. Чем оно больше, тем выше твердость и хрупкость материала, тем хуже обрабатываемость резанием, свариваемость, способность к деформированию.
Для холодной штамповки изделий сложной формы выбирают сплавы, в которых содержание Cне превышает 1%. Низкоуглеродистые стали свариваются без ограничений, то есть не требуют предварительного подогрева и особых условий охлаждения.
При сварке средне- и высокоуглеродистых сплавов во избежание трещинообразования применяют дополнительные технологические операции.
Углеродистые стали содержат железо, углерод, постоянные и случайные примеси; легированные, помимо этих компонентов, – добавки, обеспечивающие требуемые технические характеристики. Распространенные легирующие элементы и их действие:
- Хром (Cr). Дешевый и распространенный элемент, введение которого в состав стальных сплавов повышает их прочность, твердость и прокаливаемость. При содержании в количестве 13% и более повышают коррозионную стойкость материала.
- Никель (Ni). Дефицитнаядобавка, вводимая обычно в количестве не более 5%. Часто используется в коррозионностойких сталях совместно с хромом. Служит для снижения порога хладноломкости, обеспечения прочности и ударной вязкости. Обеспечивает малый линейный и объемный коэффициент термического расширения. В настоящее время уделяется внимание разработке безникелевых коррозионностойких марок.
- Молибден (Mo) и вольфрам (W). Дорогостоящие лигатуры, применяемые при производстве быстрорежущих сталей для повышения их теплостойкости. Эти элементы увеличивают красностойкость, износостойкость, ударную вязкость.
- Марганец (Mn). В количестве до 0,6% является постоянной примесью. При искусственном повышении процентного содержания марганец выполняет функции более дешевой альтернативы никеля. Он повышает ударную вязкость, износостойкость и твердость при сохранении хорошей пластичности. Mn связывает серу и, тем самым, нейтрализует ее негативное воздействие на качество материала. Минус марганца – повышение чувствительности сплава к перегреву.
- Кремний (Si). Как и марганец, является постоянной примесьюв количестве до 0,4 %. Искусственное повышение его содержания позволяет повысить упругость и прочность материала. Высокий процент Si сообщает сплаву особые свойства, необходимые в электротехнической индустрии, при производстве рессорно-пружинных, кислото- и окалиностойких марок.
- Титан (Ti). Обеспечивает комплекс ценных эксплуатационных характеристик – прочности, твердости и пластичности, повышает теплостойкость материала.
Классификация легированных марок стали по количеству легирующих добавок:
- низколегированные – до 5%;
- легированные – 5-10%;
- высоколегированные – выше 10%.
По назначению
По областям применения все марки стали условно разделяют на следующие виды:
- Конструкционные. Наиболее обширная категория, используемая в строительстве при создании сварных металлоконструкций, в машиностроении, для сооружения сетей инженерных коммуникаций. К ней относятся – стали обыкновенного качества, качественные углеродистые, низко- и среднелегированные марки. Конструкционные стальные сплавыподвергаются различным видам термической (ТО) и химико-термической обработки (ХТО).
- Инструментальные. Используются при производстве режущего, измерительного, штамповочного инструмента. К ним предъявляются высокие требования по прокаливаемости, способности сохранять прочность и износостойкость при нагреве.
- Специального назначения. Это конструкционные легированные сплавы с особыми свойствами –кислотостойкие, жаростойкие, жаропрочные, с высоким электросопротивлением.
Таблица условных обозначений химических элементов в маркировке
| Наименование элемент | Условное обозначение | Наименование элемента | Условноеобозначение |
| Хром | Х | Азот | А |
| Кремний | С | Никель | Н |
| Титан | Т | Кобальт | К |
| Медь | Д | Молибден | Мо |
| Вольфрам | В | Алюминий | Ю |
| Ванадий | Ф | Марганец | Г |
По качеству
Качество – это совокупность характеристик, которые определяются особенностями производства, составом сырья, дополнительными технологическими приемами. Категории качества:
- Обыкновенного качества. К этой группе относятся только нелегированные марки. Количество серы не превышает 0,06%, фосфора – 0,07%.
- Качественные. Бывают нелегированными и легированными. S – не более 0,04%, P – до 0,04%.
- Высококачественные – нелегированные и легированные. Количество серы до 0,02%, фосфора – 0,03%.
- Особовысококачественные. Это легированные марки, полученные способами электрошлакового или электродугового переплава, содержат минимально возможное количество вредных примесей: серы – не более 0,15%, фосфора – до 0,025%.
По степени раскисления
Раскисление – это операция, при которой из сплава удаляется кислород, вызывающий его хрупкое разрушение при высокотемпературных деформациях. Элементы, используемые для раскисления: алюминий, марганец, кремний.Классификация марок стали по степени раскисления, влияющей на технологические свойства материала:
- Кипящие. По мере твердения выделяются газы, создающие имитацию кипения состава. Для раскисления в этом случае используется марганец. Обычно к этой категории относятся малоуглеродистые марки. Их выгружают из печи практически сразу после внесения раскислителей. В отдельных случаях расплав раскисляют в ковше. Из кипящих сплавов производят прокат крупного сечения, который затем переплавляют на материал более высокого качества или подвергают горячей деформации для получения проката меньших размеров сечения.
- Полуспокойные. Бывают только углеродистыми. Отличаются хорошей ковкостью. Для раскисления используются марганец и алюминий.
- Спокойные. Качественные легированные марки производят только спокойными. Для раскисления применяют марганец, кремний, алюминий. Кислород в этих сплавах практически весь связывается раскислителями, образовавшимися в результате окислительных реакций,поднимается наверх и удаляется вместе со шлаком. Расплав охлаждается и не сопровождается выделением газов.
По структуре
Структурная форма стали зависит от химического состава, способа производства, дополнительных технологических операций. Различают структуру материала в отожженном и нормализованном состояниях. В отожженном состоянии возможно 6 типов структуры:
- Доэвтектоидная. В структуре имеются феррит и перлит, который является смесью двух фаз – феррита и цементита (или карбидов). К ферритному классу относятся все углеродистые и низколегированные стальные сплавы.
- Эвтектоидная. Перлитная структура обеспечивает хорошую обрабатываемость стального сплава. Ее дисперсные виды – троостит и сорбит.
- Заэвтектоидная. Перлит и цементит, который является представителем фаз внедрения.
- Ледебуритная. Первичный ледебурит (эвтектическая смесь перлита и цементита).
- Аустенитная. Это твердые растворы, пересыщенные углеродом. Сплавы этого класса образуются при высоких концентрациях хрома, никеля и марганца. Они отличаются высоким уровнем ударной вязкости.
- Ферритная. Представляет собой твердые растворы, слабо насыщенные углеродом.
Углеродистые стали могут иметь структуру одного из трех первых классов, легированные – всех шести. После нормализации возможны 4 структурных состояния: ферритное, перлитное, аустенитное и мартенситное. Мартенситная структура, присущая средне- и высоколегированным сталям, характеризуется высокими прочностными характеристиками и мелкозернистостью.
Принципы классификации и маркировки стали по российской системе
В России используются буквенно-цифровые маркировки, конкретный тип которых зависит от качества сплава.
- Стали обыкновенного качества обозначаются буквами ст, после которых указывается индекс марки (0-6) и уровень раскисления. Сп – спокойные, пс – полуспокойные, кп – кипящие. Впереди может стоять буква А (сплав обладает гарантированными механическими параметрами, часто его на ставят), Б– гарантированным химсоставом, В – с гарантированными механическими характеристиками и химсоставом. Пример: Ст3 – сталь обыкновенного качества с гарантированными механическими свойствами и условный индекс 3, для которого содержание углерода составляет 0,14-0,22%.
- В качественных сталях буквы вначале маркировки отсутствуют. Количество углерода указывается в сотых долях процента. В конце ставится уровень раскисления. Пример: 08кп. Содержание углерода – 0,08%.
- Качественные инструментальные стали в начале маркировки имеют букву У, далее следует количество C в сотых долях процента. В конце обозначения высококачественного сплава ставится буква А. Например, маркировка У7А расшифровывается как высококачественная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,07%.
- В быстрорежущих сталях маркировка начинается с буквы Р, после которой указывается количество вольфрама в процентах. Например, Р17 – быстрорежущий сплав, содержащий 17% W.
- В конструкционных легированных сталях содержание углерода проставляется в сотых долях процента. Далее указывается условное обозначение элементов и их содержание в процентах. Пример: 12Х18Н10Т. Такая сталь содержит 0,12% углерода, хрома – 18%, никеля – 10%, титана – примерно 1%.
Как расшифровать марку стали в европейской и американской системах
Для коррозионностойких сталей в Европе и Америке часто используют систему маркировки AISI. Она предусматривает наличие трех цифр, одной или нескольких букв. Первая цифра в маркировке металла обозначает класс стали. Следующие две цифры соответствуют порядковому номеру сплава в группе. Значение букв, используемых в маркировке стальных сплавов:
- содержание углерода менее 0,03%;
- содержание Св пределах 0,03-0,08%;
- сплав содержит азот;
- малоуглеродистые стали, содержащие азот;
- высокая концентрация серы и фосфора;
- содержится селен, B – кремний, Cu – медь.
В США могут применяться и другие системы маркировки. В Европе существует система, во многом похожая на российскую систему маркировки. Содержание углерода указывается в сотых процента.
Отличия заключаются в том, что сначала идет перечисление легирующих элементов, а затем в том же порядке следует их процентное содержание, лигатуры указываются в соответствии с таблицей Менделеева.
Если какой-то элемент присутствует в количестве более 5%, то перед маркировкой ставится буква X. Например: X5CrNi18-10. В этой стали содержится 0,05% углерода, 18% хрома и 10% никеля.
Таблица обозначений легированных сталей в разных системах маркировки
| Стандарт США ASTM A240 | Европейские стандарты EN10088-2 и EN 10095 | Российский стандарт ГОСТ 5632-2014 | Химический состав, % | ||||
| C max | Cr | Ni | Mo | Ti | |||
| Аустенитный класс | |||||||
| Коррозионностойкие | |||||||
| AISI304 | 1.4301 | 12Х18Н9 | 0,07 | 17-19 | 8-10 | ||
| AISI 304DDQ | 1.4301 | 08Х18Н10 | 0,07 | 17-19 | 9-10 | ||
| AISI 304L | 1.4307 | 04Х18Н10 | 0,03 | 18-19 | 8-10 | ||
| AISI 316 | 1.4401 | 03Х17Н14М2 | 0,03 | 16,5-18,5 | 10-13 | 2-2,5 | |
| AISI 316L | 1.4432 | 03Х17Н14М3 | 0,03 | 16,5-18,5 | 10,5-13 | 2,5-3 | |
| AISI 316Ti | 1.4571 | 08Х17Н13М2Т | 0,08 | 16,5-18,5 | 10,5-13,5 | 2-2,5 | 5*C-0,7 |
| AISI 321 | 1.4541 | 12Х18Н10Т | 0,08 | 17-19 | 9-12 | 5*C-0,7 | |
| Жаростойкие и жаропрочные | |||||||
| AISI 309S | 1.4833 | 20Х23Н13 | 0,15 | 22-24 | 12-14 | ||
| AISI 310 S | 1.4845 | 20Х23Н18 | 0,10 | 24-26 | 19-22 | ||
| Ферритный класс | |||||||
| Коррозионностойкие стальные сплавы | |||||||
| AISI 410S | 1.4000 | 08Х13 | 0,08 | 12-14 | |||
| AISI 430 | 1.4016 | 12Х18 | 0,12 | 16-18 | |||
| AISI 430Ti | 1.4510 | 08Х17Т | 0,08 | 16-18 | До 0,8 | ||
| AISI 409 | 1.4512 | 08Х13 | 0,08 | 0,5-11,75 | |||
| Мартенситный класс | |||||||
| Коррозионностойкие стальные сплавы | |||||||
| AISI 410 | 1.4006 | 12Х13 | 0,08-0,15 | 11,5-13,5 | |||
| AISI 420L | 1.4021 | 20Х13 | 0,16-0,25 | 12-14 | |||
| AISI 420 | 1.4028 | 30Х13 | 0,26-0,35 | 12-14 | |||
| AISI 420 | 1.4031 | 40Х13 | 0,36-0,42 | 12,5-14,5 | |||
| AISI 420 | 1.4034 | 45х13 | 0,43-0,5 | 12,5-14,5 |
Загрузка...
