Классификация и маркировка сталей и сплавов

По химическому составу стали классифицируют на нелегированные (углеродистые) и легированные. Последние в свою очередь под­разделяют на хромистые, никелевые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т.д. Классификационным признаком является наличие в стали тех или иных легирующих элементов.

По равновесному составу стали классифицируют на доэвтектоидные, содержащие менее 0, 8 % С, эвтектоидные (0, 8 % С), заэвтектоидные (более 0, 8 % С) ледебуритные. Последние представляют собой высоколегированные сплавы, в литой структуре которых имеется эвтектика.

По степени раскисленности стали классифицируют на кипящие (раскисленные только марганцем), полуспокойные (раскисленные марганцем и кремнием) и спокойные (раскисленные марганцем, кремнием и алюмини­ем). Кипящие стали характеризуются пониженной плотностью отливки, низким содержанием кремния и повышенной пластичностью. Спокойные стали дают плотную отливку. Полуспокойные - занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными. Кипящие стали обозначают индексом кп, полуспокой­ные - пс, спокойные - сп.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного каче­ства, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным критерием качества является содержание в стали серы и фосфора. Например, в качественных сталях предельное содержание S и Р не должно превышать 0, 035% (каждого элемента), в высококачественных - 0, 025%.

По назначению стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и однозначным чис­лом 0, 1, 2,..., 6 - номером сплава. Чем число больше, тем выше среднее содер­жание углерода в стали. Информацию о количественном химическом составе сплава марка не содержит. После цифры может стоять индекс раскисленности. Например, Ст6сп - сталь обыкновенного качества спокойная номер 6.

Углеродистые конструкционные качественные стали маркируют двузнач­ным числом, показывающим среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. Например, сплав марки 30 соответствует качественной стали, содержащей 0, 30% углерода. Иногда марки низкоуглеродистых сталей содержат индекс раскисленности кп или пс (спокойные стали маркируют без индекса). На­пример 08кп - углеродистая конструкционная качественная кипящая сталь, со­держащая 0, 08 % углерода.

Низкоуглеродистые листовые стали 05, 08, 10 используют, главным обра­зом, для изделий, получаемых холодной штамповкой (холоднодеформируемые стали). Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 чаще применяют для деталей, упроч­няемых цементацией (цементуемые стали). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 используют для самых разнообразных деталей машиностроения в улучшенном, нормализованном или поверхностно закаленном состоянии (улучшаемые стали). Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80, 85 преимуществен­но применяют для изготовления силовых упругих элементов - плоских и круглых пружин, рессор, упругих колец и других деталей пружинного типа (рессорно-пружинные стали).

Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У (углеродистая) и числом, соответствующим содержанию углерода, выраженному в десятых до­лях процента. Например У8А - углеродистая инструментальная сталь, содержа­щая 0, 8 % углерода. Буква А показывает, что сталь высококачественная.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначное число, стоящее в начале марки, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы указывают на наличие легирующих эле­ментов: Б - Nb, B - W, Г - Мn, Д - Cu, E - Se, K - Co, M - Mo, H - Ni, П - Р, Р - В, C - Si, T - Ti, Ф - V, X - Cr, Ц - Zr, Ч - редкоземельный элемент, Ю - А1. Число, стоящее после бук­вы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента, сим­волизируемого этой буквой. Отсутствие числа указывает, что среднее содержание соответствующего элемента не превышает 1, 0... 1, 5 %. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная (А внутри марки соответствует леги­рующему элементу - азоту), буква Ш - особовысококачественная. Например, сплав марки 20ХНЗА - конструкционная высококачественная сталь, содержащая (в среднем) 0, 20 % С, 3 % Ni и не более 1, 5 % Сr.

Буква А в начале марки указывает, что сталь автоматная, т.е. обладающая хорошей обрабатываемостью резанием. Такие стали имеют повышенное содер­жание серы. Кроме того, они могут быть дополнительно легированы свинцом, селеном или кальцием. Например, А20 - сернистая автоматная углеродистая (~ 0, 2% С) сталь; АЦ30 - углеродистая (~ 0, 3 % С) кальцийсодержащая с добав­ками свинца и теллура автоматная сталь; АС14ХГН - свинцовистая автоматная легированная сталь, содержащая примерно 0, 14 % С, повышенное количество серы, легированная свинцом, а также хромом, марганцем и никелем (Сг, Мn и Ni не более 1, 0... 1, 5 % каждого).

Каждый из легирующих элементов вносит определенный вклад в характе­ристики сталей. Например, никель увеличивает прокаливаемость стали и интен­сивно снижает температуру перехода в хрупкое состояние. Хром увеличивает прокаливаемость. При концентрации хрома 13 % и более сталь становится корро­зионно-стойкой (нержавеющей). Ванадий и титан являются сильными измельчителя­ми зерна. Молибден и вольфрам предотвращают развитие отпускной хрупкости и т.д.

Металлы и сплавы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газообразной среды при высоких температурах, называются жаростойкими или окалиностойкими. Жаростойкими являются, например, высокохромистые стали 08Х17Т, 15Х25Т, 20Х23Н18.

Металлы и сплавы, способные длительное время сопротивляться деформи­рованию и разрушению при повышенных температурах, называют жаропрочны­ми. Жаропрочными являются, например, алюминиевые сплавы АК4-1, АЛЗЗ, магниевые сплавы МА12, МЛ19, титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ-6, стали 10Х11Н20ТЗР, 45Х14Н14В2М и др. Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколе­гированные сплавы, упрочняющиеся после закалки и старения вследствие выде­ления интерметаллидных фаз. Например, мартенситно-стареющими являются стали 03Н18К9М5Т, 03Н12К15М10, 03X11Н10М2Т.

Легированные инструментальные стали обычно маркируют однозначным числом, указывающим на среднее содержание углерода, выраженное в десятых долях процента, и буквами, обозначающими легирующие элементы. Например, сплав 5ХНМ - качественная инструментальная сталь, содержащая в среднем 0, 5 % углерода; хром, никель и молибден в количествах, не превышающих 1, 5 % каж­дого. Если сплав содержит около 1 % углерода, то число в начале марки не ста­вится, например, В2Ф (1 % С, 2 % W и не более 1 % V), XI2 (1 % С и 12 % Сг).