Классификация сталей и их маркировка

Классификация стали

Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, способу производства, качеству, структуре, применению.

По химическому составу различают стали углеродистые и легированные.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода делятся на низкоуглеродистые (от 0,08 до 0,25% С), среднеуглеродистые (от 0,25 до 0,45% С) и высокоуглеродистые (более 0,45% С).

Легированные стали в зависимости от содержания легирующих элементов делят на низколегированные (до 0,25%), среднелегированные (от 0,25% до 10%) и высоколегированные (более 10%).

В зависимости от наличия в легированных сталях тех или иных легирующих элементов стали называют хромистыми, кремнистыми, хромоникелевыми, хромомарганцеванадиевыми и т. п.

По способу производства различают стали конверторные, мартеновские, электросталь и сталь особых методов выплавки.

По качеству различают стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. При этом учитывается главным образом способ выплавки и содержание в сталях вредных примесей – серы и фосфора.

Стали обыкновенного качества – углеродистые стали с содержанием до 0,5% С; выплавляют в конверторах (с применением кислорода) и в мартеновских печах; содержание фосфора до 0,07% и серы до 0,06%.

Стали качественные – углеродистые и легированные стали; выплавляются преимущественно в основных мартеновских печах; содержание серы и фосфора до 0,035÷0,040% каждого.

Стали высококачественные – главным образом легированные стали; выплавляются преимущественно в электропечах, а также в кислых мартеновских печах; содержание серы и фосфора до 0,025% каждого.

Стали особо высококачественные – легированные стали; выплавляются в электропечах, электрошлаковым переплавом и другими совершенными методами; содержание серы и фосфора до 0,015% каждого.

По структуре подразделяют стали в отожженном и в нормализованном состояниях.

Стали в отожженном состоянии делят на классы: доэвтектоидный, эвтектоидный и заэвтектоидный, обычно объединяемые в один класс – перлитный (для углеродистых и легированных сталей), ледебуритный или карбидный, ферритный, полуферритный, аустенитный и полуаустенитный.

Стали в нормализованном состоянии по структуре делят на перлитный, мартенситный и аустенитный классы. Образование стали этих классов характеризуется диаграммой изотермического превращения с нанесением на нее кривой нормализации (охлаждения на воздухе).

К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующего элемента, кривая нормализации которых пересекает кривую изотермического превращения в зоне образования феррито-цементитной смеси с образованием перлита, сорбита или троостита.

К мартенситному классу относят легированные стали с более высоким содержанием легирующего элемента, кривая изотермического превращения которых располагается правее (большая устойчивость аустенита).

К аустенитному классу относят легированные стали с высоким содержанием легирующего элемента, в которых не только кривая изотермического превращения сдвинута вправо, но также понижена точка начала мартенситного превращения М_а; она расположена при температуре ниже комнатной. В этом случае кривая нормализации не пересекает С-образную кривую.

По применению стали подразделяют на следующие группы и подгруппы:

Конструкционные тали: строительные; машиностроительные общего назначения (стали, используемые без термической обработки, упрочняемые в поверхностном слое и упрочняемые по всему сечению); машиностроительные специализированного назначения (стали пружинные, шарикоподшипниковые, автоматные, жаропрочные и др.).

Инструментальные стали. Стали с особыми свойствами: с особыми химическими свойствами (нержавеющие стали); с особыми физическими свойствами (магнитные, с малым и заданным коэффициентом расширения и др.).

 

Маркировка стали

Обозначение стали – буквенно-цифровое. Для всех сталей, за исключением стали обыкновенного качества записывается слово «Сталь», после этого – число, обозначающее содержание компонентов в стали.

Углеродистые качественные конструкционные стали обозначают двузначными цифрами, показывающими среднее содержание углерода в стали, выраженное в сотых долях процента. Например, сталь с содержанием 0,12÷0,19%С обозначают как Сталь 15, сталь с 0,27÷ 0,35% С – как Сталь 30, сталь с 0,42÷0,50% С – как Сталь 45 и т. д.

Углеродистые инструментальные стали маркируют следующим образом: впереди ставят букву «У», за ней цифру, обозначающую среднее содержание углерода, выраженное в десятых долях процента. Например, сталь с содержанием 0,75÷0,84% С обозначают как сталь У8, сталь с содержанием 0,95÷1,04% С как сталь У10 и т.д.

Обозначение сталей обыкновенного качества также буквенно-цифровое, только вместо слова «Сталь» записывается индекс «Ст», далее идет цифровое обозначение. Например Ст0, Ст1 до Стб, БСт0, БСт1 – БСтб, ВСт2 – ВСт5. Буквы Ст означают сталь, цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств. Буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали. Группа А в обозначении марки стали не указывается (раздел 4.3.1).

В основу обозначения марок легированных сталей положена буквенно-цифровая система.

Легирующие элементы обозначают русскими буквами (табл. 3). Цифры после слова «Сталь» означают среднее содержание углерода: если две цифры – в сотых долях процента, если одна – десятых долях процента. Для некоторых инструментальных сталей цифра, означающая содержание углерода, отсутствует. Это означает, что содержание углерода в стали составляет примерно 1%. Цифры после букв показывают примерное содержание легирующих элементов, выраженных в целых процента. Если содержание легирующего элемента 1÷1,5% и менее, то цифра после буквы не ставится. Например, сталь состава 0,57÷0,65% С и 1,5÷2,0% Si обозначают Сталь 60С2; сталь состава 0,36÷0,44% С и 0,8÷1,1% Сr – Сталь 40Х; сталь состава 0,60÷0,75% С и 3,2÷3,8% Сr – Сталь 7X3; сталь состава 0,95÷1,10% С и 1,30÷1,65% Сr – Сталь X.

Для высококачественных сталей в конце обозначения марки ставят букву А, например, сталь ЗОХГС—качественная, а сталь ЗОХГСА — высококачественная; сталь У8 — качественная, У8А — высококачественная.

Все стали инструментальные легированные и с особыми свойствами всегда высококачественные и поэтому в обозначениях марок этих сталей буква А не ставится.

В маркировке сталей в начале иногда ставят буквы, указывающие их применение: А – автоматные стали, например, Сталь А20 (0,15÷0,25% С); Р – быстрорежущие стали, например, Сталь Р18 (17,5÷19,0% W); Ш—шарикоподшипниковые стали, например, Сталь ШХ15 (1,30÷1,65% Сr); Э—электротехнические стали, например, Сталь Э11 (0,8÷1,8% Si).

Нестандартные стали часто маркируют условно. Например, стали, выплавленные на заводе «Электросталь», обозначают буквой Э, рядом ставят букву И – исследовательская или П – пробная. После буквы ставят порядковый номер, например, ЭИ69, ЭИ868, ЭП48, ЭП590. Стали, выплавленные на Златоустовском металлургическом заводе, обозначают ЗИ, на заводе «Днепроспецсталь» – ДИ и т. д.

 

Таблица 3 Обозначение элементов в легированных сталях

 

Название	Химический символ	Маркировочное обозначение	Название	Химический символ	Маркировочное обозначение
Марганец	Mg	Г	Кобальт	Co	К
Кремний	Si	С	Алюминий	Al	Ю
Хром	Cr	Х	Медь	Cu	Д
Никель	Ni	Р	Бор	B	Р
Вольфрам	W	В	Ниобий	Nb	Б
Ванадий	V	Ф	Цирконий	Zr	Ц
Титан	Ti	Е	Фосфор	P	П
Молибден	Mo	М

Конструкционные стали

 

К конструкционным сталям, из которых изготовляют самые разнообразные конструкции, детали машин для различных отраслей промышленности, предъявляют требования высоких механических свойств, технологичности в обработке (хорошая обрабатываемость давлением, резанием, свариваемостью) и дешевизны. Конструкционная сталь, в зависимости от условий работы деталей, должна иметь высокие прочность и пластичность (как при комнатной, так и при повышенных и низких температурах), упругость. Хорошо сопротивляться ударной нагрузке, изнашиванию, усталости, хрупкому разрушению.

Современные детали машин и конструкции работают в тяжелых условиях эксплуатации, создаваемых ростом динамических и циклических воздействий, сложным напряженным состоянием, широким диапазоном температур рабочих сред; они отличаются разнообразием форм и размеров. В связи с этим конструкционные стали должны обладать определенным комплексом механических свойств, которые в наибольшей степени определяют работоспособность, то есть стойкость и надежность деталей и конструкций, которые называют конструктивной прочностью. Повышения конструктивной проч­ности можно достигнуть только в совокупности металлургических, технологических и конструкторских мероприятий.