Маркировка быстрорежущих сталей

 

Быстрорежущая сталь является инструментальной легированной сталью с особыми свойствами. Особым ее свойством является красностойкость – способность сохранять структуру, высокую твердость и износостойкость до температур порядка 600-620°С, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Поставляются быстрорежущие стали по ГОСТ19265-73.

Красностойкость стали придает вольфрам, являющийся основным легирующим элементом быстрорежущей стали. Маркируется быстрорез буквой «Р», после которой стоит цифра, обозначающая содержание вольфрама в целых процентах, остальные легирующие – Мо, Со, V – обозначаются обычным способом.

Классическим быстрорезом является чисто вольфрамовая сталь Р9, Р12, Р18. Но вольфрам дорогой элемент. Более дешевым является его аналог молибден, поэтому часть вольфрама заменяют молибденом. Для повышения износостойкости вводят ванадий, а для упрочнения металлической основы – кобальт: Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р10К5Ф3, Р6М5Ф2К8. Все быстрорежущие стали содержат около 1% углерода.

 

Маркировка строительных сталей

 

Горячекатанный фасонный прокат (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосной прокат, гнутые профили из углеродистых и низколегированных сталей, предназначенных для сварных строительных конструкций, в соответствии с ГОСТ 277-88 подразделяются на условные классы вне зависимости от химического состава и марки стали, принимая во внимание только их механические свойства при растяжении.

 

Таблица 7.2. Классы и соответствующие им марки сталей

для строительных конструкций

Класс стали	Предел текучести, МПа, не менее	Марка стали по ГОСТ и ТУ
Обычная прочность
С235		Ст3кп, 18кп
С 245		Ст3пс, 18пс
С255		Ст3Гпс, 18пс
С 275		Ст3пс
С285		Ст3сп, Ст3Гсп
Повышенная прочность
С 345		09Г2С, 12Г2С, 14Г2
С345Т		15ХСНД, Ст3псТ
С345К		10ХНДП
С375, С375Д		12Г2С, 12Г2СД
С390, С390Т		14Г2АФ, 10Г2С1, 10ХСНД
С390К		15Г2АФД
Высокая прочность
С440		16Г2АФ
С590		12Г2СМФ
С590К		12ГН2МФАЮ
Буква Т означает термическое упрочнение, Д – наличие в стали меди, К – вариант химического состава.

 

Магнитные стали

 

Магнитные стали по магнитным характеристикам делятся на магнитомягкие и магнитотвердые. Эти термины не относятся к характеристике механических свойств материала. Существуют механически мягкие, но магнитотвердые материалы и наоборот.

У магнитомягких материалов маленькая коэрцитивная сила, узкая петля гистерезиса, они легко намагничиваются и перемагничиваются. Используются для изготовления сердечников реле, электрических машин, измерительных приборов, дросселей, трансформаторов, усилителей, магнитных экранов и т.д. Все магнитомягкие материалы делятся на три группы:

1. Сталь электротехническая тонколистовая и сортовая нелегированная (техническое железо), ГОСТ 3836-73 и 11035-75.

2. Сталь электротехническая кремнистая, ГОСТ 21427-78.

3. Прецизионные магнитомягкие сплавы, ГОСТ 10160-75.

Для сталей первых двух групп разработана чисто цифровая система. Нелегированные стали обозначаются пятизначной цифрой: 10895, 20895, 10880, 20880, 10864, 20864, 11895,21895, 11880, 21880, 11864, 21864.

Первая цифра в марке обозначает способ изготовления стали: 1 – горячекатанная, 2 – х олоднотянутая. Вторая цифра «0» или «1» обозначает, что сталь не легирована и имеет нормируемый или ненормируемый коэффициент старения (упрочнения); третья, четвертая и пятая цифры в марке обозначает магнитные характеристики.

Сталь кремнистая электротехническая имеет четырехзначную цифровую марку. Первая цифра может варьироваться от одного до трех и обозначает способ изготовления стали: 1 – горячекатанная, 2 – холоднотянутая, 3 – текстурованная.

Вторая цифра показывает содержание кремния и может варьироваться от нуля до 5, что соответствует примерно среднему содержанию кремния в целых процентах. Две последние цифры указывают на магнитные характеристики:

1211 (Si 2%), 1312 (Si 3%), 1413 (Si 4%), 1514 (Si 5%) – горячекатанная сталь;

2111 (Si 1%), 2212 (Si 2%), 2312 (Si 3%), 2412 (Si 4%) – холоднокатанная сталь;

3411 (Si 4%), 3412 (Si 4%), 3413 (Si 4%), 3415 (Si 4%) – текстурованная сталь.

Третья группа сплавов содержит никеля от 45 до 78% с добавками железа и кобальта. Эти сплавы называются пермаллоями и используются в приборе для работы в слабых полях.

Если в качестве электротехнической стали используются практически безуглеродистые сплавы, то для постоянных магнитов используется сталь с содержанием углерода около 1%. Улучшение магнитных свойств достигается легированием хромом, вольфрамом, молибденом и кобальтом. Маркируются эти стали буквой Е, которая ставится первой в марке, далее обозначение стандартное. Поставляются стали по ГОСТ 6862-71: ЕХ3, ЕВ6, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2. Стали используются после закалки и отпуска.

 

Стали специальных способов выплавки

 

Для получения высококачественного металла применяют различные способы обработки жидкого металла или переплава с целью удаления вредных примесей, газов, неметаллических включений, повышение однородности структуры. Эти дополнительные способы переработки находят дополнительное отражение в написании марки стали:

1. 15ХА-СШ, 12Х2Н4МА-СШ, 35ХМФА-СШ, 35ХН3МА-СШ – стали, прошедшие дополнительную обработку синтетическими шлаками в ковше.

2. ШХ15-Ш, ШХ15СГ-Ш, 95Х18-Ш, 18Х2Н4МА-Ш – стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву.

3. 12Х18Н10Т-ВИ, 03Х18Х12Б-ВИ – стали, выплавленные в вакуумно-индукционных печах.

 

Нестандартные легированные стали

 

Нестандартные стали выпускаются заводом «Элетросталь» и обозначаются сочетанием букв «ЭИ» (электросталь исследовательская) или «ЭП» (электросталь пробная). Легированную сталь, выпускаемую Златоустовским металлургическим заводом, маркируют буквами «ЗИ». Во всех случаях после буквенного индекса стоит порядковый номер стали, например, ЭИ417, ЭП767, ЗИ8 и т.д. Состав таких сталей можно найти только в специальных марочниках на электросталь. После освоения марки металлургическими и машиностроительными заводами условные обозначения заменяют общепринятой маркировкой, отражающей химический состав стали.

Чугуны

 

Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%, называются чугунами. Углерод в чугуне может находиться в двух состояниях: связанном в виде соединения Fe₃C и свободном в виде графита. Чугуны, в которых углерод полностью связан, называются белыми. Соединение Fe₃C называется цементитом. Цементит очень твёрдый, но хрупкий. Поэтому белые чугуны не нашли промышленного применения.

Чугуны, содержащие основную массу углерода в виде графита, называются графитными или графитосодержащими. В зависимости от технологии получения графитных чугунов форма графитных включений различна. В свою очередь, от формы графитных включений зависит уровень механических свойств чугунов. По форме графита чугуны делятся на три группы: серые, высокопрочные и ковкие.

Серые чугуны имеют пластинчатую форму графита. Графит такой формы, являясь по существу трещиной или надрезом внутри металла, особенно сильно ослабляет чугун при приложении растягивающей нагрузки, поэтому прочностные характеристики его не высоки. Серый чугун маркируется буквами СЧ и двузначной цифрой, показывающей минимальное значение предела прочности на растяжение.

Серый чугун обладает рядом положительный качеств, благодаря чему он нашел широкое применение: обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается на станках, ему присущи хорошие антифрикционные свойства, он дешев.

Высокопрочный чугун имеет шаровидную форму графита. Округлые включения не создают резкой концентрации напряжений, поэтому такой чугун лучше сопротивляется растягивающей нагрузке. Получают шаровидную форму графита путем введения в чугун перед разливкой магния. Условное обозначение марки включает буквы ВЧ и цифры, показывающие минимальное значение предела прочности при растяжении.

Таблица 8.1. Механические свойства серого чугуна (гост 1412-85)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм^2)	Твердость НВ, кгс/мм^2, не более	Примечание
СЧ10	³ 100 (10)
СЧ15	³ 150 (15)
СЧ20	³ 200 (20)
СЧ25	³ 250 (25)
СЧ30	³ 300 (30)
СЧ35	³350 (35)
СЧ18	³ 180 (18)	Не оговорено ГОСТ1412-85	Допускается по требованию потребителя
СЧ21	³ 210 (21)	То же	То же
СЧ24	³ 240 (24)	То же	То же

 

Таблица 8.2. Механические свойства высокопрочного чугуна (ГОСТ 7293-85)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм^2)	Предел текучести sт, МПа (кгс/мм^2)	Относительное удлинение d, %	Твердость по Бринеллю НВ
не менее
ВЧ35	350 (35)	220 (22)		140-170
ВЧ40	400 (40)	250 (25)		140-202
ВЧ45	450 (45)	310 (31)		140-225
ВЧ50	500 (50)	320 (32)		153-225
ВЧ60	600 (60)	370 (37)		192-277
ВЧ70	700 (70)	420 (42)		228-302
ВЧ80	800 (80)	480 (48)		248-351
ВЧ100	1000 (100)	700 (70)		270-360

 

Благодаря высоким прочностным характеристикам высокопрочный чугун применяют вместо стали для изготовления особо нагруженных деталей: коленчатых валов, распредвалов, различных кулачковых валиков и т.д.

Ковкий чугун имеет хлопьевидную форму графита и по прочности занимает промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами. Получают такой чугун отжигом (томлением) белого чугуна.

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ, означающими ковкий чугун, затем идут два числа: первое число показывает предел прочности при растяжении, второе – относительное удлинение. Например, марка КЧ60-3 означает, что чугун имеет s_в=60 кгс/мм² и d=3%.

Ковкий чугун применяют для изготовления деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Ковкий чугун применяют главным образом для тонкостенных деталей в отличие от высокопрочного чугуна, который используется для деталей большого сечения.

 

Таблица 8.3. Механические свойства ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм^2)	Относительное удлинение d, %	Твердость по Бринеллю НВ
не менее
КЧ30-6	294 (30)		100-163
КЧ33-8	323 (33)		100-163
КЧ36-10	333 (35)		100-163
КЧ37-12	362 (37)		110-163
КЧ45-7	441 (45)	7*	150-207
КЧ50-5	490 (50)	5*	170-230
КЧ55-4	539 (55)	4*	192-241
КЧ60-3	588 (60)		200-260
КЧ65-3	637 (65)		212-269
КЧ70-2	686 (70)		241-285
КЧ80-1,5	784 (80)	1,5	270-320
* – по согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1%.

 

Порошковые материалы

 

Порошковыми называются материалы, изготовленные из металлических порошков или их смесей с неметаллическими порошками. Порошком считается смесь частиц размером до 1 мм. Образование изделий из порошков основано на принципах технологии изготовления керамических изделий (кирпичей, фарфора, силикатных плиток и т.д.) путем прессования смесей порошков, спекания подготовленных композиций при температурах, обеспечивающих схватывание в монолитное металлокерамическое изделие без полного расплавления. Часто путем спекания получают столь разнородные по природе композиции, которые невозможно получить через расплавление. Производство деталей по металлокерамической технологии практически не имеет отходов, т.е. характерно самым высоким коэффициентом использования металла. Создание биметаллических изделий, где подложкой может служить недорогой материал, позволяет экономить дорогие или дефицитные материалы. А такие изделия, как металлические пористые фильтры невозможно получить какой-либо другой технологией, кроме спекания порошков. При получении вольфрама, молибдена, ниобия, титана, тантала и других материалов металлокерамика единственный способ получения монолитных полуфабрикатов для дальнейшей переработки. Эта технология широко используется для получения изделий радиоэлектроники и электротехники (ферриты, магнитотвердые спеченные материалы, термоэлементы, контакты, резисторы и т.д.), для изготовления узлов трения (фрикционные и антифрикционные материалы), материалы и изделия для атомной энергетики.

Но наибольшую известность и распространение получили инструментальные сверхтвердые материалы. Они состоят из карбидной фракции (WС, ТiС, ТаС) и кобальтовой металлической связки. По химическому составу инструментальная металлокерамика делится на 3 группы:

1. Вольфрамо-кобальтовая (или вольфрамовая), обозначаемая буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта; сплав ВК3 содержит 3% кобальта и 97% WC.

2. Титано-вольфрамо-кобальтовая (или титановая) обозначается буквами ТК; цифра, стоящая после буквы Т, указывает количество карбидов титана, цифра после К - количество кобальта, остальное WC; сплав Т5К10 содержит 5% ТiC, 10%Со, 85% WC.

3. Титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые сплавы (или титано-танталовые) обозначаются индексом ТТК, цифра после букв ТТ показывает суммарное содержание ТiC + ТаС, цифра после буквы К – содержание кобальта, остальное WC; в сплаве ТТ7К12 содержится 12% Со, 81% WC, 7% ТiC+ТаС.

 

Таблица 9.1. Химический состав (%) и твердость некоторых

металлокерамических твердых сплавов (ГОСТ 3882-74)

Сплав	Карбид вольфрама	Карбид титана	Карбид тантала	Кобальт	Твердость НRА, не менее
ВК3		-	-		89,5
ВК3М		-	-		91,0
ВК6		-	-		88,5
ВК6М		-	-		90,0
ВК6В		-	-		87,5
ВК15		-	-		86,0
ВК25		-	-		83,0
Т30К4			-		92,0
Т15К6			-		90,0
Т14К8			-		89,5
Т6К10			-		88,5
ТТ7К12					87,0
ТТ10К8					89,0