Маркировка сталей

• Виды сталей
• Что значит марка стали и как ее определить
• Как расшифровать маркировку

Существует более 3500 различных марок стали, обладающих уникальными физическими, химическими и экологическими свойствами. По сути, материал состоит из железа и углерода, а также примесей и дополнительных легирующих элементов. Данная статья будет полезна при определении какая марка стали подходит для сварных конструкций и соединений в зависимости от условий эксплуатации детали.

Виды сталей

Классификация стали производится по следующим критериям: назначение, структурный состав, химический состав, качество и степени раскисления. Требуемое количество углерода задается при плавке. Для получения специальных свойств в состав сырья вводятся необходимые массовые доли различных легирующих элементов. По мере увеличения количества углерода возрастает твердость и прочной, а пластичность убывает. Содержание углеводов свыше 0,3% делает возможным закалку. Это процесс термической обработки, который заключается в нагреве и резком охлаждении в режиме, подходящем для конкретной марки. После закалки твердость и прочной материала увеличиваются.

По сфере применения выделяют конструкционные, инструментальные и специального назначения. Первые используются для изготовления различных деталей, механизмов, конструкций в строительстве и машиностроении. Инструментальные служат для изготовления инструмента и отличаются высокой прочностью. Специального назначения отличаются специфическими отклонениями состава, например, автоматные стали с повышенным содержанием фосфора и серы, предназначенные для неответственных деталей, обрабатываемых на станках автоматах. Во всех других видах примеси фосфора и серы считаются вредными.

По химическому составу материал разделяют на углеродистые и легированные. Вторые бывают низколегированные, легированные и высоколегированные. Легированной называется сталь, в которую помимо обычных примесей добавлены специальные легирующие элементы для улучшения физических, прочностных и технологических свойств материала.

Классификация по качеству. С увеличением содержания фосфора пластичность и ударная вязкость сплава снижается и повышается склонность к хладноломкости. Повышенное количество серы приводит к их красноломкости из-за низкоплавких сульфидных эвтектик, которые возникают по границам зерен. По качеству стали подразделяют на:

• Обыкновенного качества – серы менее 0,06%, фосфора менее 0,07%.
• Качественные – серы менее 0,04 %, фосфора менее 0,035%.
• Высококачественны – серы менее0,025; фосфора менее 0,025%.
• Особо высококачественные – серы менее 0,015%, фосфора менее 0,025%.

Рассмотрим разделение по структурному суставу:

• в отожженном состоянии выделяю доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный сплавы;
• в нормализованном состоянии – перлитный, мартенситный и аустенитный.

По степени раскисления материал бывает:

• Кипящими – это не окисленный вид с высоким содержанием в ней металлических примесей.
• Полуспокойными – сплав, полученный при неполном раскислении металла по сравнению с кипящим.
• Спокойная – это раскисленый сорт, в котором находится минимальное количество примесей и шлаков.

Что значит марка стали и как ее определить

В мировой практике встречается различные системы маркировки сталей. Единых стандартов для продукции нет из-за большого количества организаций, осуществляющих контроль и маркировку металлопродукции. В Европе действует документ EN10027, имеющий схожий с российским подход к наименованию сталей.

По действующему российскому стандарту легирующие элементы обозначаются буквами кириллицы, а число указывает на количество элемента в процентах. Отсутствие цифрового значения за буквой означает, что содержание легирующей добавки от 0,8 % до 1,5%, за исключением молибдена и ванадия массовой доли которых меньше. Отсутствие числа впереди марки легированной стали означает, что углерода в ней от 1% и более. Обозначение и расшифровка легирующих элементов сталей приведена в таблице

Хром в количестве от 1% до 4% улучшает прокаливаемость сплава, повышает его прочность и жаростойкость. Из хромистых изготавливаются различные детали механизмов работающих в условиях высоких нагрузок. В больших массовых долях хром находятся в нержавеющих и жаростойких образцах.

Кремний в количестве от 1% до 1,5% повышает упругие свойства материала и используется для изготовления пружин и рессор. Кремний часто входит в состав инструментальной группы.

Никель в малых соотношениях благотворно влияет на ударную вязкость и прочность, а в больших количествах, как правило в сочетании с хромом, придает жаропрочные свойства и высокую коррозионную стойкость.

Содержание марганца от 1% до 1,5% увеличивает ударную вязкость, то есть ее способность противостоять ударным нагрузкам при низких температурах, когда материал становятся хрупкими.

Вольфрам резко повышает красностойкость и износостойкость, что является необходимым свойством режущих материалов, в которых он и находит наибольшее применение. Молибден, как и вольфрам увеличивает износостойкость и красностойкость, повышая сопротивление к окислению при высоких температурах.

Кобальт, находясь в составе стали и неметаллических режущих материалов, придает им сопротивляемость ударным нагрузкам при повышенных температурах. Наличие титана способствует мелкой зернистости в незакаленном состоянии, а также улучшает сопротивление окислению.

Ванадий, обычно в сочетании с хромом, повышает прочностные характеристики и увеличивает стойкость к окислению при высоких температурах. Алюминий повышает жаростойкость и окалиностойкость, кроме этого, как и титан, воздействуя на извлечение зернистости.

Как расшифровать маркировку

В зависимости от суммарного количества нежелательных примесей стали подразделяются по качеству на обычные, качественные, высококачественные и особо высококачественные. В их марке доля углерода указывается одной цифрой (ст.2, ст.3, ст.4) в десятых долях процента. Из вредных примесей 0,07 % приходится на фосфор и 0,06% на серу. Марки качественных конструкционных и инструментальных подгрупп отличаются тем, что в них количество углерода указывается двумя цифрами (ст.20, ст.40, ст. 45) и уже в сотых долях процента. В таких сплавах по 0,035% нежелательных компонентов. На высокое качество указывает буква «А» в конце маркировки, например ст.45А У8А. Содержание серы и фосфора в них по 0,025%. У особовысококачественной стали в конце названия через тире указывается буква «Ш». По назначению они могут быть конструкционными и инструментальными. Доля вредных примесей в них минимальная, порядка 0,015%. В нижеследующей таблице приведена маркировка обычной стали с расшифровкой состава.

Местонахождение буквы «А» в обозначение металлов имеет свое значение. Стоящая вначале она обозначает автоматные стали, с повышенным содержанием фосфора и серы. В середине – указывает на повышенное значение легирующего азота. Буквы «ШХ» указывают на принадлежность данной марки к подшипниковым, а рядом стоящее число означает количество хрома в десятых долях процента.

Спокойные стали маркируются без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексом «пс» и «кп» соответственно. Кипящие виды производят марок 05кп, 08кп, 15кп, 20кп, полуспокойные – 08пс, 10пс, 15пс, 20пс.

Буква «Г» указывает на повышенное содержание марганца, например, 14Г, 18Г и т.д. Качественные сплавы с повышенными свойствами, используемые для производства котлов и сосудов высокого давления, обозначают по ГОСТ 5520-79 добавлением буквы «К» в конце наименования: 15К, 18К, 22К.

Для конструкционных марок первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Если легирующего элемента около 1%, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если меньше 1 %, то цифра после буквы не ставится. «А» в конце марки означает, что сталь высококачественная. Для примера расшифруем следующую марку: 40ХН2МА – это конструкционная легированная высококачественная сталь, в сплаве которой содержится 0,4% углерода, 1% хрома, 2% никеля и 1% молибдена.

В инструментальных видах в начале обозначения указывается цифра, показывающая количество углерода в десятых долях процента. Ее опускают если углерода менее 1%. Например, марка 3Х2В8Ф состоит из 0,3% углерода, 2% хрома, 8% вольфрама, 1 % ванадия.

Иногда в обозначении марок в начале ставятся буквы, указывающие на область применения. Например, А11, А30, А40Е – автоматные стали, содержащие соответственно 0,11%, 0,3% и 0,4% углерода. АС38ХГМ – автоматная свинцесодержащая сталь с 0,38% углерода и около 1% хрома, марганца, молибдена.

Быстрорежущие инструментальные образцы обозначаются буквой «Р», которая ставится в начале марки. Далее указывается процентное значение легирующего компонента. Например, Р9, Р18, Р6М5К5 и т.д.

Марка популярных видов стали с разъяснениями состава приведена в нижеследующей таблице.

Данная система маркировки была принята еще во времена советского союза, однако, благодаря удобству, успешно используется до сегодняшнего дня, причем не только в России, ни и некоторых странах СНГ. Умение читать обозначение металлов пригодится проектировщикам и специалистам, работающим с металлоконструкциями различного назначения. Понимание химического состава материала позволяет эффективно подбирать сплавы с требуемыми эксплуатационными характеристиками.