Сколько различают видов сталей?

Виды и марки стали

Сталь. Виды и марки стали. Их применение.

Сталь — это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

Наиболее общая характеристика — по химическому составу сталь различают:

углеродистую сталь (Fe – железо, C – углерод, Mn – марганец, Si — кремний, S – сера, P – фосфор). По содержанию углерода делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую. Углеродистая сталь предназначена для статически нагруженного инструмента.

легированную сталь — добавляются легирующие элементы: азот, бор, алюминий, углерод, фосфор, кобальт, кремний, ванадий, медь, молибден, марганец, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель, ниобий.

По способу производства и содержанию примесей сталь различается:

сталь обыкновенного качества ( углерода менее 0,6%) — соответствует ГОСТ 14637, ГОСТ 380-94. Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6. Буквы «Ст» обозначают сталь обыкновенного качества, цифры указывают на номер маркировки в зависимости от механических свойств. Является наиболее дешёвой сталью, но уступает по другим качествам.

качественная сталь ( углеродистая или легированная ) — ГОСТ 1577, содержание углерода обозначается в сотых долях % — 08, 10, 25, 40, дополнительно может указываться степень раскисления и характер затвердевания. Качественная углеродистая сталь обладает высокой пластичностью и повышенной свариваемостью.

Низкоуглеродистые качественные конструкционные стали характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. Из листового проката стали 08, 10, 08кп изготавливают детали для холодной штамповки. Из сталей 15, 20 делают болты, винты, гайки, оси, крюки,шпильки и другие детали неответственного назначения.

Среднеуглеродистые качественные стали (ст 30, 35, 40, 45, 50, 55) используют после нормализации и поверхностной закалки для изготовления таких деталей, которые обладают высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, винты, втулки и т. д.)

Стали 60 — стали 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью, упругими свойствами. Из них изготавливают крановые колёса, прокатные валки, клапаны компрессоров, пружины, рессоры и т.д.

высококачественная — сложный химический состав с пониженным содержанием фосфора и серы — по ГОСТу 19281.

Также сталь делится по применению :

а) строительная сталь — углеродистая обыкновенного качества. Обладает отличной свариваемостью. Цифра обозначает условный номер состава стали по ГОСТу. Чем больше условный номер, тем больше содержание углерода, тем выше прочность стали и ниже пластичность.

Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка,шайбы)

Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.

Стандартом качества предусмотрена сталь с повышенным количеством марганца (Ст3Гсп/пс, ст5Гсп/пс).

б) конструкционная сталь — ГОСТ 1050

Углеродистые качественные конструкционные стали используются в машиностроении, для сварных, болтовых конструкций, для кровельных работ, для изготовления рельсов, железнодорожных колёс, валов, шестерен и других деталей грузоподъёмников.Ц ифры в маркировке означают содержание углерода в десятых долях процента.

Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,

Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),

Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки)

Конструкционные легированные стали используют для гусениц тракторов, изготовления пружин, рессор, осей, валов, автомобильных деталей, деталей турбин и др.

в) инструментальная сталь — применяется для режущего инструмента, быстрорежущая сталь для холодного и горячего деформирования материла, для измерительных инструментов, на производство молотков, долот, стамесок, резцов, свёрлов, напильников, бритв, рашпилей.

У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.

г) легированная сталь — универсальная сталь, содержащая специальную примесь. Содержание кремния более 0,5%, марганца более 1%. ГОСТ 19281-89. Если содержание легирующего элемента превышает 1 — 1,5%, то оно указывается цифрой после соответствующей буквы.

низколегированная сталь — где легирующих элементов до 2,5% (09Г2С, 10ХСНД, 18ХГТ). Низколегированную сталь можно использовать в условиях крайнего севера, от -70 град С. Низколегированную сталь отличает большая прочность за счёт более высокого предела текучести,что важно для ответственных конструкций.

среднелегированная (2,5 -10%),

высоколегированная (от 10 до 50%)

Сталь 09Г2С применяется для паровых котлов, аппаратов и ёмкостей, работающих под давлением и температурой от минус 70, до плюс 450град; её используют для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.

Сталь 10ХСНД используют для сварных конструкций химического машиностроения, фасонных профилей в сдостроении, вагоностроении.

18ХГТ применяют для деталей, работающих на больших скоростях при высоком давлении и ударных нагрузках.

д) сталь особого назначения — сталь с особыми физическими свойствами. Она применяется в электротехничсеской промышленности и точном судостроении.

На свариваемость стали влияет степень её раскисления. По степени раскисления сталь классифицируется:

спокойная сталь (ст3сп) — полностью раскисляется с минимальным содержанием шлаком и неметаллических примесей,

полуспокойная сталь (ст3пс) — по характеристикам качества схожа со спокойной сталью,

кипящая сталь (08кп) — неокисленная сталь с высоким содержанием неметаллических примесей. ГОСТ 1577.

В зависимости от нормируемых характеристик , сталь подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5. Категории обозначают химический состав, механические свойства при растяжении, ударную вязкость)

Например, категория 1 — химический состав не нормируемый, категория 3 — нормируется ударная вязкость при температуре +20. Для марки ст0 не нормируется ни химический состав, ни предел текучести.

Марка стали С245 — Ст3пс5

Марка стали С255 — Ст3сп5

Марка стали С235 — Ст3кп2

Марка стали С345 — 09Г2С

© 2001-2021 АО Металлоторг, Все права защищены
металлопрокат, катанка, оцинковка, листы хк, гк, листы оцинкованные холоднокатаные, профильные трубы
Металлоторг — продажа металлопроката

Сталь: виды, свойства, область применения

Сталь: виды, свойства, марки, производство

Эти сведения важны, скорее, для тех, кто решился приступить к строительству собственного жилья, и не знает какие металлоизделия подходят для этих целей. Итак, о том, что такое сталь, какие виды стали существуют, и какими свойствами обладает этот популярный на сегодняшнее время сплав, будет рассказано в строительном журнале samastroyka.ru .

Что такое сталь, и её отличие от чугуна

Железоуглеродистый сплав — это и есть всем известная сталь. Обычно доля углерода в сплаве варьируется от 0,1 до 2,14%. Увеличение концентрации углерода делает сталь хрупкой. Кроме основных компонентов в сплаве содержатся и небольшие количества магния, марганца и кремния, а так же вредных серных и фосфорных примесей.

По основным свойствам сталь и чугун очень схожи. Несмотря на это между ними существуют значительные различия:

  • сталь более прочный и твёрдый материал, нежели чугун;
  • чугун, несмотря на обманчивую массивность чугунных изделий, более лёгкий материал;
  • поскольку в составе стали ничтожно малый процент углерода, её легче обрабатывать. Для чугуна более предпочтительна отливка;
  • изделия из чугуна лучше сохраняют тепло, благодаря тому, что его теплопроводность значительно ниже чем у стали;
  • закалка металла, повышающая прочность материала, невозможна в отношении чугуна.

Достоинства и несовершенства стальных сплавов

Поскольку марок стали огромное количество, а изделий из неё ещё больше, то говорить о плюсах и минусах стали бессмысленно. Тем более, что свойства металла во многом зависят от технологий изготовления и обработки.

Вследствие этого можно только выделить несколько общих преимущественных особенностей стали, таких как:

  • прочность и твёрдость;
  • вязкость и упругость, то есть способность не деформироваться и выдерживать ударные, статические и динамические нагрузки;
  • доступность для разных способов обработки;
  • долговечность и повышенная износоустойчивость в сравнении с другими металлами;
  • доступность сырьевой базы, экономичность производственных технологий.

К сожалению, стали свойственны и некоторые минусы:

  • неустойчивость к коррозии, в том числе высокий уровень электрохимической коррозии;
  • сталь — тяжёлый металл;
  • изготовление изделий из стали производится в несколько этапов, нарушение технологии на любом из них приводит к снижению качества.

Разновидности и классификации стальных сплавов

Сегодня сложно определить количество производимых и используемых стальных сплавов. Так же не просто их классифицировать, поскольку их свойства зависят от множества параметров, таких как состав, характер и количество добавок, способы изготовления и обработки, назначения и многих других.

По качеству принято различать обычные, качественные, высококачественные и особовысококачественные стали. Доля вредных примесей является основным критерием для определения качества сплава. Для обыкновенных сталей характерны более высокие значения доли примесей, чем для особовысококачественных сплавов.

Химический состав стали. В основу производства сплавов из железа положена его способность формировать различные структурные фазы при разных температурах, так называемый полиморфизм. Благодаря этой способности, растворённые в железе примеси, образуют сплавы различных составов. Принято делить стальные сплавы на углеродистые и легированные.

Сталь по определению является сплавом железа с углеродом, от концентрации которого зависят его свойства: твёрдость, прочность, пластичность, вязкость. В составе углеродистой стали практически не содержится дополнительных добавок.

Базовые примеси — марганец, магний, и кремний содержатся в минимальных количествах, и не ухудшают её свойств и качеств. Кремний и марганец оказывают на сплав раскисляющее действие, повышают упругость, износоустойчивость, жаростойкость. Но, в случае увеличения доли являются легирующими элементами. Стали с большим содержанием марганца теряют магнитные свойства.

Значительно более вредные для обоих видов сталей примеси серы и фосфора. Сера, соединяясь с железом, способствует повышению хрупкости при обработке высокими температурами (прокат, ковка), увеличению усталости, уменьшению устойчивости к коррозии.

Фосфор, особенно при большой доле углерода в сплаве, повышает его хрупкость в обычных температурных условиях. Кроме этого, существует целая группа скрытых, неудаляющихся во время плавки вредных примесей. Эти неметаллические включения в виде азота, водорода и кислорода при горячей обработке делают металл более рыхлым.

Виды углеродистой стали

Углеродистые стали делятся на виды, которые характеризуются долей содержания углерода:

  • к высокоуглеродистым относятся сплавы с долей более 0,6 %;
  • в среднеуглеродистых сплавах концентрация углерода находится в пределах от 0,25 до 0,6 %;
  • допустимые значения, характерные для низкоуглеродистых сталей — не более 0,25 % .

Легированные стали подразделяются на:

Читайте также  Чем отличается пищевая нержавейка от технической?

— низколегированные, с долей легирующих добавок не более 2,5 %;

— среднелегированные, с долей дополнительных элементов до 10%;

— высоколегированные, в которых доля легирующих элементов составляет более 10%.

Легированные стали отличаются низкой концентрацией углерода и наличием различных легирующих добавок.

В соответствии с назначением стали делят на группы конструкционных, инструментальных и сталей особого назначения.

Каждая группа делится на подгруппы и виды, которые конкретизируют свойства, особенности и области применения сплавов.

К конструкционным сталям относятся:

  1. Строительные, их основное свойство — хорошая свариваемость, это низколегированные сплавы обычного качества.
  2. Для холодной штамповки используют прокат из низкоуглеродистых сплавов обычного качества.
  3. Цементуемые, применяются в изготовлении деталей с поверхностным истиранием.
  4. Высокопрочные характеризуются двойным порогом прочности относительно других конструктивных видов.
  5. Рессорно-пружинные стали с добавлением ванадия, брома, кремния, хрома и марганца, рассчитаны на длительное сохранение упругости.
  6. Шарикоподшипниковые стали с большой долей углерода и добавлением хрома, которым свойственны особая износоустойчивость, прочность и выносливость.
  7. Автоматные, в их составе присутствуют примеси серы, свинца, теллура и селена, облегчающие обработку металла станками — автоматами, на которых осуществляется производство массовых деталей
  8. Нержавеющие, к ним относятся сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Концентрация углерода в таких сплавах минимальна.

Виды инструментальной стали

Стали инструментального назначения имеют несколько разновидностей:

  • Используемые в производстве режущих инструментов, к ним относятся некоторые виды углеродистой, легированной и быстрорежущей стали.
  • Измерительные инструменты производятся из достаточно твёрдых сплавов, обладающих износоустойчивостью и способностью к сохранению постоянных размеров, чаще всего для этого используют закалённую и цементированную сталь.
  • Для штамповой стали характерны твёрдость, термоустойчивость и прокаливаемость. Этот вид делится на подвиды, к которым относят валковые сплавы и стали для разнотемпературной обработки.

К сталям особого назначения относят марки сталей, которые применяются в конкретных производственных областях:

  • электротехнические стали — из них производят магнитные провода;
  • суперинвары — используют в производстве высокоточных приборов;
  • жаростойкие — работают при температурах более 900 °C;
  • жаропрочные — могут работать при высоких температурах в нагруженных состояниях.

Структура стали

Концентрация углерода в сплаве определяет не только свойства металла, но и его внутреннюю структуру. К примеру, мало- и среднеуглеродистые сплавы имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. При увеличении доли углерода начинается формирование вторичного цементита. Легирование стали тоже меняет структуру сплава.

По структуре стали могут быть:

  • перлитными — с низким содержанием легирующих добавок;
  • мартенситными — стали, имеющие пониженную критическую скорость закалки и средний уровень содержания легирующих примесей;
  • аустенитными — высоколегированные сплавы, применяемые в агрессивных средах.

Отожженные стали делятся на:

  • доэвтектоидную сталь, с концентрацией углерода менее 0,8%;
  • заэвтектоидную сталь, состоящую из перлита и цементита, применяют как инструментальную;
  • карбидную (ледебуритную) — к ней относятся быстрорежущие стали;
  • ферритную — высоколегированную сталь с низким содержанием углерода.

Способы изготовления стали и технологии

От технологии изготовления стали зависят структура этого сплава, его состав и свойства. Обычные стали производятся в мартеновских печах или конвертерах. Как правило, они насыщены значительным количеством неметаллических примесей.

Высококачественные сплавы производят с использованием электропечей. Особовысококачественные легированные стали, содержащие минимальное количество вредных примесей, производятся в процессе электрошлаковой переплавки.

При производстве сталей используют процесс раскисления, направленный на выведение кислорода из структуры сплава. От количества удалённого кислорода зависит, какие получаются стали: малораскисленные, совершенно раскисленные или полураскисленные. Их классифицируют, как кипящие, спокойные и полуспокойные.

Марки стали

Несмотря на то, что сталь однозначно признаётся самым востребованным сплавом железа, единая система маркировки её видов по настоящее время не сложилась. Наиболее проста и популярна буквенно-численная маркировка.

Качественные углеродистые стали маркируют с использованием литеры «У» и двузначным числовым значением (в сотых %) уровня углерода в их составе (У11).В марке обычных углеродистых сталей за буквой следует число, указывающее на количество углерода в десятых % — У8.

Литеры используются и в маркировке легированных сталей. Они указывают на основной элемент, применяемый для легирования. Идущая следом цифра показывает концентрацию данного элемента в составе стали. Перед литерой ставят цифру, соответствующую доле углерода в металле в сотых %.

Например, стоящая в конце марки высококачественного сплава буква «А» указывает на его качество. Эта же литера в середине марки уведомляет об основном элементе легирования, в данном случае им является азот. Литера в начале марки сообщает о том, что это автоматная сталь.

Литера «Ш» в конце маркировки, прописанная через дефис, говорит о том, что это особовысококачественный сплав. Качественные стали, не имеют в маркировке литер «А» и «Ш». Кроме того, существует дополнительная маркировка, указывающая на особые характеристики сталей. Так, например, магнитные сплавы отмечают литерой «Е», а электротехнические — «Э».

Буквенно-числовая маркировка, пожалуй, одна из самых простых и понятных для потребителя. Другие, более сложные, доступны только для специалистов.

Классификация и маркировка стали

Сталь представляет собой ковкий и деформируемый сплав железа и углерода (в качестве постоянной примеси). Также содержит другие легирующие элементы и другие вредные примеси. Содержание углерода при этом не должно превышать 2,14%. Изменяя химический состав этого сплава с помощью концентрации углерода и добавляя легирующие элементы, можно получать широкий спектр различных марок этого металла, которые будут обладать различными свойствами. Именно это и позволяет использовать этот материал в большинстве отраслей промышленности.

  • Принципы классификации стали
    • По химическому составу
    • По структуре
    • По назначению
    • По качеству и способу производства
    • По степени раскисления
  • Расшифровка сталей в материаловедении
    • ХВГ расшифровка

Принципы классификации стали

Классификация и маркировка стали происходит по следующим параметрам:

  • химический состав;
  • структура;
  • назначение;
  • качество и способ производства;
  • степень раскисления.

По химическому составу

В зависимости от химического состава этот металл разделяют на два типа: углеродистые и легированные. В свою очередь, углеродистые делят на:

  • низкоуглеродистые (содержание углерода ниже 0,2%);
  • среднеуглеродистые (содержание углерода в пределах 0,2% — 0,45%);
  • высокоуглеродистые (содержание углерода выше 0,5%).

Легированные стали классифицируют по общему суммарному количеству легирующих элементов (при этом содержание углерода не суммируют, марганец начинает считаться легирующим элементом при его содержании в сплаве более 1%, кремний — более 0,8%). Различают такие:

  • низколегированные (ниже 2,5%);
  • среднелегированные (в пределах 2,5% — 10%);
  • высоколегированные (более 10%).

По структуре

Такой классификационный признак, как структура материала считается менее устойчивым, так как имеет зависимость от скорости охлаждения, легирования, способа термообработки и некоторых других непостоянных факторов. Однако структура у готового материала все же позволяет провести объективную оценку его качества. Классификацию стали по структуре в состояниях отжига и нормализации. В состоянии отжига различают такие:

  • доэвтектоидная — содержит в своей структуре избыточный феррит (например, применяется для штампов горячего деформирования);
  • эвтектоидная — структура состоит из перита;
  • заэвтектоидная — содержит в структуре вторичные карбиды (в большинстве своем используется при изготовлении инструмента);
  • карбидная (или ледебуритная) — структура содержит первичные карбиды (например, быстрорежущие);
  • ферритная (нержавеющие, жаропрочные и прочие);
  • аустенитные.

После процесса нормализации стали разделяют на такие классы:

  • перлитные — содержат низкое количество элементов легирования, структура после нормализации: перлит, перлит + феррит, перлит + заэвтектоидный карбид;
  • мартенситные — содержат высокое количество легирующих элементов, а также относительно низкую критическую скорость закалки;
  • аустенитные — отличаются повышенным содержанием легирующих элементов, структура: аустенит, аустенит + карбид.

По назначению

По такому признаку, как назначение стали разделяются на конструкционные, инструментальные и специального назначения (имеющие специальные свойства).

Конструкционные используются для изготовления всевозможных деталей в устройствах, в машинах, элементах строительных конструкций. Между собой делятся на:

  • обыкновенного качества;
  • улучшаемые;
  • цементируемые;
  • автоматные;
  • высокопрочные;
  • рессорно-пружинные.

Инструментальные используются для изготовления режущих, измерительных и других инструментов. Подразделяются на такие группы:

  • для изготовления режущего инструмента;
  • для изготовления измерительного инструмента;
  • для изготовления штампово-прессовой оснастки.

Специального назначения — это сплавы имеющие особые физические и/или механические свойства. Различают:

  • нержавеющие (коррозионно-стойкие);
  • жаростойкие;
  • жаропрочные;
  • износостойкие;
  • магнитные;
  • немагнитные и т. д.

По качеству и способу производства

В этом случаи под качеством понимают всю совокупность свойств металла, которые определяются металлургическим процессом его изготовления. Качество стали определяется присутствием в ней вредных примесей. В первую очередь — это химические элементы сера и фосфор. В зависимости от их содержание разделяют на:

  • обыкновенного качества — содержащие до 0,06% серы и 0,07% фосфора;
  • качественные — до 0,035% серы и 0,035% фосфора;
  • высококачественные — не более 0,025% серы и 0,025% фосфора.
  • особо высококачественные — не более 0,015% серы и 0,025% фосфора.

По степени раскисления

Раскислением называется процесс удаления кислорода из жидкого сплава. Нераскисленная сталь имеет относительно малую пластичность и сильнее подвержена хрупкому разрушению при термической обработке давлением. По степени раскисления разделяют на:

  • спокойные;
  • полуспокойные;
  • кипящие.

Процесс раскисления спокойных сталей в плавильной печи/или ковше с помощью марганца, алюминия и кремния. Затвердевание в изложнице происходит спокойно, без газовыделения. В верхней части слитков образуется усадочная раковина. Данный тип обладает анизотропией, то есть механические свойства различны и зависят от направления — пластические свойства в поперечном направлении (по направлению прокатки) значительно ниже, чем в продольном направлении. Кроме того, в верхней части слитка содержание серы, фосфора и углерода повышенное, а в нижней части — пониженное. Это значительно ухудшает свойства изделия, иногда даже до отбраковки.

Раскисление в кипящих происходит только за счет марганца. Избыточное количество кислорода при затвердевании частично реагирует с углеродом, выделяясь в виде газовых пузырей (окись углерода). Отсюда и создается впечатление «кипения». В этом типе практически отсутствуют неметаллические включения, возникающие из продуктов раскисления. Является низкоуглеродистым сплавом, с минимальным содержанием кремния и большим содержанием газообразных примесей. Используется при изготовлении деталей кузовов автомобилей и т. п. Обладает хорошей штампуемостью в холодном состоянии.

Полуспокойные стали занимают срединное положение между спокойными и кипящими сталями. Раскисление производят в два этапа: частично в плавильной печи и ковше, заключительно — в изложнице. В изложнице раскисление происходит засчет углерода, который содержится в металле.

Читайте также  Geolia фитинги для шланга

Расшифровка сталей в материаловедении

Принадлежит к классу: конструкционные углеродистые качественные. Химический состав: углерод — 0,17−0,24%; кремний — 0,17−0,37%; марганец — 0,35−0,65%; сера — до 0,04%; фосфор — до 0,04%. Широко применяется в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того, промышленность выпускает пруток, лист.

ХВГ расшифровка

Принадлежит к классу: инструментальные легированные. Применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, метчиков, протяжек.

Марки стали — расшифровка, таблицы, маркировка

Для всех видов деятельности как-либо связанных с использованием стали важно различать их марки, назначение и другие свойства указанные в индексе. Цифровые и буквенные обозначения позволяют быстро и без дополнительных уточнений разобраться в свойствах, характеристиках и предназначении различных типов металла. В этой статье изложен основополагающий принцип классификации и легкий способ чтения маркировок наиболее распространённых на практике сталей.

Сталь — это сплав железа с углеродом, доля его в металле не может превышать 2.14%. По объёму углерода различают стали с малым (0.25%), средним (до 0.6%) и высоким (свыше 0.6%) его количеством т. к. он существенно влияет на характеристики сплава, увеличивая твёрдость, но снижая прочностные характеристики.

Кроме этого, стали классифицируются:

  • Углеродистые сплавы по ГОСТ 380-71, а также ГОСТ 1050-75;
  • Легированные различными металлами по требованиям ГОСТ 4543-71, 5632-72 и 14959-79.

Легирование металла различными элементами позволяет придавать ему улучшенные эксплутационные свойства, например, устойчивость к трению (подшипники), электромагнитности , коррозии и т. п. Легированные марки стали, как и углеродистые разделяются на мало (2.5%), средне (2.5-10%) и высоколегированные (больше 10%).

Марки стали подлежат по государственным стандартам обязательной маркировке. В мире насчитывается несколько систем маркировки, например, принятая в США и большинстве стран запада, здесь будет рассмотрена Российская (СССР) система, как наиболее актуальная для РФ и ближнего зарубежья.

Виды сталей

Кроме содержания углерода и легирующих элементов металлов стали разделяются по присущим им качествам и соответственно сфере использования:

  • Инструментальные стали служат в производстве разнообразных инструментов в т. ч. металлообрабатывающих.
  • Конструкционные употребляются в изготовлении механизмов и деталей для машиностроительной промышленности и строительных конструкций.
  • Прецизионные имеют особенные магнитные и другие физические характеристики.

Кроме этого, марки сталей различают по химическим и механическим качествам: жаропрочные, нержавеющие, электротехнические, пищевые и т. д. Причём каждая из них, как правило, подразделяется на несколько типов, а также имеет различные способы обработки, назначение и массовую долю составных частей с соответствующим обозначением этого в маркировке.

Качество сталей

Различные марки сплавов содержат посторонние примеси, которые снижают эксплуатационные качества металла. Главным образом это примеси фосфора и серы, а также кислорода в несвязанном виде и азота.

  • Фосфор — хладноломкость и снижение пластичности;
  • Сера — трещиноватость при сильном нагреве.

Соответственно массовой доле этих нежелательных примесей (S, F) введены степени качества марок:

  • Обыкновенная сталь с существенным количеством примесей 0.06–0.07% серы и фосфора;
  • Качественный сплав — максимум 0.035%;
  • Высококачественная сталь большой степени очистки от нежелательных включений — 0,025%;
  • Особо высококачественная — S – 0,015%, F – 0,02%.

Марку с обыкновенным качеством принято подразделять так:

  • Маркировка А — с наибольшим количеством примесей;
  • Б — со сбалансированной рецептурой;
  • В — с гарантированным составом.

С учётом различных физических параметров каждая группа может подразделяться ещё на три группы.

Для выделения кислорода проводят операции раскисления металла в плавильной печи. Соответственно уровню его извлечения из сталей, марке сплава присваивается тип и указатель:

  • Спокойные — «СП»;
  • Полуспокойные — «ПС»;
  • Кипящие марки – «КП».

Расшифровка маркировок без справочника

Стандарты обозначения для различных сталей приняты на государственном уровне во времена СССР и действуют во многих странах постсоветского пространства до сих пор, они учитывают принятые в основном тогда же ГОСТы и сорта металла, индексы обозначения сплавов. Всего используется около полутора тысяч марок сталей с присвоенными им значениями. Марки металла обычно имеют определённый набор символов (иногда только цифр), которые помечают содержание в нём углерода, легирующих добавок и способ дополнительной обработки, такой как закаливание.

Для легированной стали установлена маркировка кириллицей основных элементов в её составе. Как можно заметить, они не всегда совпадают с русскоязычным названием элемента и это необходимо учесть, чтобы не допускать ошибок.

Индексы следующих элементов совпадают с первой буквой названия: азот, никель, хром, титан, кобальт, вольфрам, цирконий.

  • С — кремний
  • Д — Cu
  • Б — Nb
  • Г — Mn
  • Е — Se
  • Ф — V
  • Ц — Zr
  • Р -B
  • Ю — Al

Буква «Ч» означает присутствие в рецептуре сплава редкоземельных металлов, придающих ему особые свойства. На практике марку с таким индексом можно встретить крайне редко.

Важно. Нужно учесть также совпадения в знаках типов стали и других параметров. Например, буква «А» одновременно обозначает: качество, автоматную сталь или присутствие азота. Но для них предусмотрено своё место в маркировке: для качества — последняя буква, в начале — автоматная сталь, после обозначения содержания углерода — присутствие азота.

В сложных случаях и для уточнения деталей обращаются к профессиональному справочнику «Марочник сталей и сплавов». Четвёртое издание с наиболее полным списком марок вышло в 2014 г.

Обозначения по типам

Конструкционная сталь обыкновенного качества и не содержащяя легирующих элементов по требованиям ГОСТ 380-94 обозначается буквами «Ст» и зависимо от состава цифрами от 0 до 6. Металл более высокого качества получает меньший номер. Буквой «Г» отмечается высокая доля Mn в металле. Перед собственно маркой указывается группа металла.

Чем больше наличие углерода в металле и прочность стали, тем больше указанная цифра. Для указания подкатегории стали к знаку марки прибавляется номер в конце определённой категории, первая из них, как правило, не указана После указания вида и номера марки прописана степень раскисления. Например, Ст1кп2 означает:

  • Ст — углеродистая обычного качества
  • Марки — первой
  • кп — кипящая
  • 2 — вторая категория

Иногда маркировка бывает более длинной, например, химически стойкая легированная сталь 12Х18Н10Т. Расшифровка:

  • 12 в начале обозначает содержание углерода — 0.12%. При отсутствии цифр подразумевается, что углерода больше 1%.
  • Х18 — значит, что хрома в сплаве 18%
  • Н10 — 10% никеля
  • Т — это титан, отсутствие цифрового индекса означает массовую долю меньше 1%

Маркировка легированных сталей

Также для легированных сталей существуют дополнительные индексы для указания свойств и назначения:

  • Ш — шарикоподшипниковая сталь
  • Р — инструментальная быстрорежущая
  • А — специальная автоматная
  • Э — особо чистая от примесей (почти чистое железо), электротехническая

Обычная нелегированная сталь, такая как Ст3кп или Ст3св кроме названия (Ст) имеет указание на процент углерода «3” — 0.3%, «кп» — кипящая. Если последнее обозначение отсутствует — это означает раскисление обычного типа. Присутствующее иногда «св» указывает на хорошую свариваемость без предварительного разогрева.

Конструкционные обычные нелегированные стали типа 09Г2С расшифровываются так:

  • 0.09% — доля углерода
  • Легирующие элементы (Марганец, Кремний и др. — около 2%

Качественные стали типа 22К снабжены отметкой «К» качественная.

Марку литейной конструкционной стали для деталей и строительных конструкций дополнительно выделяют литерой «Л» после всех иных обозначений — 35ХМЛ.

Инструментальная нелегированная сталь типа У10ГА имеет индекс «У», следующая цифра отмечает массу углерода в сплаве, «Г» — присутствие марганца, «А» означает качество.

Электротехническая нелегированная сталь маркируется особо, одними цифрами — 10880 и т. д. Первая цифра обозначает технологию:

  • 1 — горячекатанная
  • 2 — калиброванная

Далее следует величина коэффициента старения: 0 или 1. Последующая цифра это характеристики нормировки, а другие означают его величину.

Строительные стали отмечаются литерой «С» (С390К, С375К), а за ней величина предельного значения текучести металла. Кроме этого существуют обозначения «Т» и «К» такого вида: С390К и С345Т, они значат соответственно особую стойкость к факторам коррозии и термоупрочненный прокат.

Быстрорежущая инструментальная сталь маркируется знаком «Р» — Р6М5Ф3. Остальные знаки в ряду маркировки выражают присутствие углерода в процентах и добавок. Стали быстрорежущие обязательно маркируются знаком Р, после него проставляется относительное содержание W в %. Например, маркировка стали Р6М5Ф3 расшифровывается так: по назначению она быстрорежущая (Р), включает 6% W, 5% Mo и 3% V (Ф).

Для быстрого и безошибочного чтения маркировок сталей существуют специальные таблицы, но не всегда они могут быть под рукой. Принципы определения марки, изложенные выше, помогут даже непрофессионалу определить базовые качества сталей и их назначение, чтобы подобрать необходимый металл. Это важно не только для определения свойств нужного материала, но и расчёта затрат. Если не требуется каких-то особых характеристик, то можно выбрать стали без содержания дорогостоящих элементов, которые в основном влияют на цену металла.

Конечно, в редких случаях встречаются нестандартные или требующие уточнения индексы и тогда не обойтись без таблиц и справочников. В данном материале приведены все самые распространённые обозначения маркировок. Разобравшись с ними будет легко ориентироваться в свойствах стали только по её техническому обозначению.

Классификация стали

Классификация стали

Ковкий сплав железа, углерода и прочих примесей называют сталью.

Выпуск стали заключается в сплавлении в специализированных печках чугуна и металлического лома.

Практически все виды сталей есть конструкционным материалом, все что используются при строительстве, в машиностроении, при создании деталей механизмов и т.д.

Характеристика

Основными характеристиками стали считаются показатели:

  • прочности,
  • пластичности,
  • вязкости,
  • упругости,
  • твердости,
  • усталости,
  • устойчивость к трещенообразованиям,
  • устойчивость к низким и высоким температурам.

Почему они так выжны

  • За счет прочности удается выдержать рабочие напряжения.
  • За счет пластичности — обеспечивать устойчивость к значительным деформациям, избегая разрушений на участках перенагруженности.
  • За счет вязкости происходит поглощение работ внешних сил и препятствование развитию трещин.

При производстве пружин, рессор или других элементов работающих под воздействием упругой деформации и влиянием циклических нагрузок, важнейшими критериями являются высокие показатели пределов упругости, текучести стали, выносливости, пластичности, сопротивление хрупкому разрушению.

Сталь со значительно вісоким уровнем прочности называют высокопрочной. Ее ключевыми показателями есть:

  • достаточная пластичность,
  • слабая восприимчивость к надрывам и ломкости при малых температурах,
  • значительная сопротивляемость хрупким разрушениям,
  • хорошая свариваемость,
Читайте также  Технология сварки труб трубопроводов

И все это при необходимой прочности.

К высокопрочным сталям относятся среднеуглеродистые легированные стали.

Классифицирование сталей производят по таким критериям:

  1. химический состав;
  2. структура;
  3. качество (технология выпуска, наличие плохих компонентов);
  4. степень раскисления и характер застывания;
  5. специфика назначения стали.

Химия.

Учитывая количество углерода сталь бывает:

  • малоуглеродистая — содержание углерода до 0,3%;
  • среднеуглеродистая — наличие углерода в диапазоне 0,3- 0,7%;
  • высокоуглеродистая — содержание углерода больше 0,7 %.

Легирование

С целью придания сплаву специальных свойств в него добавляют легирующие компоненты или их сочетания.

В качестве легирующих примесей используют хром, никель, молибден, алюминий, титан, ванадий, серу и марганец (в увеличенной концентрации). Наилучший результат получается при введении сразу нескольких компонентов.

Легированные стали классифицируют по общему вмещению легирующих примесей. Так легированная сталь бывает:

  • низколегированная — вмещение легирующих примесей до 2,5%;
  • среднелегированная — содержание легирующих примесей в диапазоне 2,5-10%;
  • высоколегированная — наличие легирующих компонентов составляет свыше 10%.

Структура

Легированные стали и сплавы подразделяют типу структуры (Диаграмма состояния системы железо- углерод):

  • доэвтектоидная,
  • заэвтектоидная,
  • ледебуритная (карбид),
  • ферритная,
  • аустенитная,
  • перлитная,
  • мартенситная.

К перлитной структуре относятся углеродистые, легированные стали с малым наличием легирующих примесей, к мартенситной — со средним количеством, к аустенитной — с большим наличием легирующих компонентов.

Примеси

Качество стали зависит от технологии производства и количества компонентов. Учитывая качество различают 4 класса стали:

Группа S, % Р, %
Рядовая сталь (обыкновенное качество) до 0,06 более 0,07
Качественная до 0,04 более 0,035
Высококачественная до 0,025 более 0,025
Особовысококачественная до 0,015 более 0,025

Виды стали по качеству

Рядовая сталь

Углеродистая сталь обыкновенного качества есть самой популярной (Ст0, Ст3пс/сп, Ст5кп) из нее производят большой ассортимент изделий металлопроката.

Качественная сталь

К данному классу относятся углеродистые и легированные стали с определенным содержание серы и фосфора (08кп, 10пс, 20).
Процесс производства качественных и рядовых марок сталей схож, отличием является качество шихты и технология плавки и разливки.

Учитывая степень раскисления и характера застывания, рядовая и качественная сталь подразделяется на:

  1. спокойная (сп),
  2. полуспокойная (пс),
  3. кипящая (кп).

Различие между ними заключаются в содержании таких элементов, как кислород, азот, водород. Кипящая сталь содержит максимальное их количество.

Сталь высокого качества

Выплавляется в электрических печках, в которых обеспечивается должная чистота неметаллических компонентов (S, P до 0,03%) и газа.

Сталь особовысококачественная подвергается электрошлаковой переплавке, что обеспечивает очищение от сульфида или оксида (S до 0,01%, P до 0,025%).

Представленная классификация является не полной. Различия сталей по характеру назначения мы рассмотрим в следующей публикации.

Основные характеристики, свойства и классификация стали

Основные параметры

От других материалов сталь отличается своими параметрами: плотностью, удельной тепловой ёмкостью, температурой плавления, показателями линейного теплового расширения и другими. Среди основных характеристик стали следует выделить:

  1. Плотность: от 7,6 до 7,8 г/см³.
  2. Удельная тепловая ёмкость при температуре 20 °C: 462 Дж.
  3. Температура плавления стали: 1400—1500° Цельсия.
  4. Удельная масса: 75500—77500 Н/м³.
  5. Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг.
  6. Показатель линейного теплового расширения (нержавеющей): 11,0 * 10 − 6 / °C.
  7. Коэффициент тепловой проводимости при t = 100° Цельсия (хромоникельвольфрамовой: 15,5; дюралюминиевой: 56,3 Вт/(м·К).
  8. Лимит прочности при растяжении и сопротивлении (для конструкций: 373−412 мПа; кремнехромомарганцовистой: 1,52 ГПа).
  9. Модуль упругости стали (или модуль Юнга): 200 тысяч (Е, мПа). В таблице упругости некоторых веществ приводится также значение, равное 2 039 400 (Е, кгс/см²).
  10. Коэффициент Пуассона: 0,3 единицы.

Качества стали меняются с помощью различных типов обработки: термической, термомеханической, химико-термической. При обрабатывании с целью получить требуемую структуру пользуются полиморфическим свойством — возможностью кристаллической решётки изменять строение при нагревании и охлаждении. Производя закаливание с дальнейшим нагреванием (отпуском), можно добиться получения оптимальной формулы, сочетающей пластичность, твёрдость и плотность стали.

Преимущества и недостатки

Стали сочетают большую жёсткость с высокой прочностью. На эти характеристики можно влиять в большом диапазоне с помощью варьирования концентрации углерода, легирующих добавок и технологических процессов (химико-термической и термической обработки).

К основным достоинствам стали можно отнести следующие характеристики:

  • высокая твёрдость и прочность;
  • множество различных свойств, которые обуславливаются разным составом и способами обрабатывания;
  • упругость и вязкость;
  • очень высокая износоустойчивость;
  • большое распространение сырья и выгодный с экономической точки зрения способ изготовления, что приводит к невысокой цене сплавов.

У стали и продукции, изготовленной из нее, имеются и недостатки. Их меньше, чем достоинств, но все же знать о них необходимо:

  • отсутствие временной устойчивости к коррозии (за исключением нержавейки);
  • способность накапливать электрическую энергию;
  • большой вес;
  • многоэтапность изготовления обыкновенных изделий.

Стоит иметь в виду, что сталь — довольно сложный в обработке материал, поэтому для производства продукции из нее необходимы дорогостоящие станки и приспособления.

Классификация и виды

Сталь классифицируется по химическому составу, по содержанию добавок, по способу изготовления, по уровню раскисления и по другим группам.

По химическому составу она бывает углеродистая и легированная. В углеродистой, помимо углерода и железа, присутствует кремний (до 0,3%) и марганец (до 1,1%).

Для придания особенных качеств в сплав вводят легирующие добавления (обычно металлы): хром, алюминий, титан, азот, фосфор, кремний, углерод, бор и др.

Низкоуглеродистые высококачественные конструкционные стали по определению имеют небольшую прочность и высокую пластичность.

Среднеуглеродистые высококачественные (Ст 30−55) применяются после поверхностного закаливания и нормализации для создания деталей, имеющих высокую прочность сердцевины. Ст 60 — Ст 85 имеют большую прочность, износоустойчивость, свойства упругости.

Высококачественная отличается сложным химсоставом с уменьшенной долей фосфора и серы. Сталь обычного качества (доля углерода меньше 0,6%) обозначается Ст 1−6. Символы «Ст» указывают на материал обычного качества, а цифры − номер маркировки исходя из свойств.

В качественной стали доля углерода приводится в сотых процента, добавочно могут указываться характер затвердения и уровень раскисления. Она характеризуется высоким уровнем свариваемости и большой пластичностью.

По уровню раскисления подразделяется на следующие виды:

  1. Спокойную (Ст3сп) — проходит полное раскисление с минимумом содержащихся в ней примесей и шлаков.
  2. Полуспокойную (Ст3пс) — полученную при раскислении жидкого металла, менее полном, чем при выплавливании спокойной, но большем, чем при изготовлении кипящей.
  3. Кипящую (08кп) — неокисленная с большим содержанием включений неметаллов.

По области применения сталь бывает строительной, инструментальной, конструкционной и легированной.

Строительная имеет прекрасную свариваемость. Цифра показывает условный номер состава по ГОСТ. Чем он выше, тем прочнее сплав (например, чугун) и тем меньше его пластичность.

Легированная — универсальная, которая содержит специальные примеси. В ней кремния больше 0,6%, марганца — 0,9%. Если содержание легирующего компонента выше 1,5%, то оно записывается цифрой, следующей за определённой буквой:

  1. Низколегированная — легирующих составляющих до 2,4% (09Г2С, 18ХГТ, 10ХСНД). Отличается большой прочностью благодаря повышенному лимиту вязкости, что крайне необходимо для конструкций большой ответственности.
  2. Среднелегированная (от 2,4 до 10%).
  3. Высоколегированная (от 10 до 50%).

Сталь 09Г2С используется для парового оборудования, работающего под температурой от -70 до +450°C и давлением, а также для ответственных сварных листовых конструкций в нефте- и химмашиностроении, судостроении.

Сталь 10ХСНД применяют для сварных конструкций химмашиностроения, профилей в вагоностроении, судовом строении. 18ХГТ используется для элементов, которые функционируют на больших скоростях, нагрузках и давлении.

Сталь специального назначения — сплав с особенными физическими качествами. Используется в электротехнической отрасли и точном судовом строении.

По нормируемым параметрам делится на категории: от 1 до 5. Ими обозначают химсостав, предельную вязкость, механические качества при растяжении. К примеру, категория 1 — химсостав не нормируем, категория 3 — имеет нормируемую максимальную вязкость при t = +20°C. Для Ст0 не нормируют ни химсостав, ни ударную текучесть.

Марки стали

Конструкционные сплавы, характеризующиеся обычным качеством и не содержащие легирующие добавки, обозначают символами «Ст». По цифре, следующей за буквами в наименовании марки, устанавливается объём в данном сплаве углерода (приводится в десятых долях). За цифрами могут следовать символы «КП»: по ним определяют, что над конкретным сплавом не полностью был проведён в печи раскислительный процесс, а следовательно, сталь относится к кипящей. Если в наименовании марки отсутствуют такие буквы, то стальной сплав принадлежит к спокойному.

Конструкционная высококачественная нелегированная сталь содержит в своём наименовании 2 цифры, устанавливающие усреднённое содержание в ней углерода (исчисляемая в сотых долях).

В маркировке легированных сплавов возможно указание следующих символов в виде букв: Х, С, Т, Д, В, Г, Ф, Р и других.

В начале наименования таких марок указываются цифры (одна либо две), определяющие содержащийся в сплаве объём углерода. Если цифры отсутствуют, значит, углерода содержится в подобных сплавах не выше 1%.

Символы, идущие за первыми цифрами наименования марки, раскрывают состав конкретного сплава. За буквами, приводящими сведения об определённом компоненте в составе сплава, могут следовать цифры. Если цифра стоит, то по ней устанавливается (в целых процентах) усреднённое содержание обозначенного буквой компонента, а если она отсутствует, то содержание подобного элемента находится в диапазоне от 1 до 1,5%.

В окончании маркировки некоторых типов сталей может идти буква «А». Это свидетельствует о том, что сплав является высококачественным. К этим маркам относятся стали с легирующими включениями и углеродистые. В эту категорию входят стали, в которых содержание фосфора и серы не превышает 0,03%.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: