КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СПЛАВОВ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

– конвертерная, электросталь и др.);
2. По степени раскисленности (кипящая, полуспокойная,

спокойная);
3. По составу (углеродистая, легированная, хромо – никелевая и др.);
4. По структуре (эвтектоидная, до – и заэвтектоидная);
5. По качеству;
6. По назначению.

Более подробно рассмотрим два последних принципа классификации.

можно выделить сплавы с особыми свойствами, которые используются и как

конструкционные и как инструментальные.

зубчатые колеса, крепежные изделия и т.п.) и строительных конструкций.
Требования к

ним: определенный комплекс стандартных механических свойств (достаточная прочность, пластичность и вязкость), конструктивная прочность (с учетом масштабного фактора, реальной формы изделия, условий напряженного состояния), а так же технологические свойства (деформируемость, обрабатываемость резанием, прокаливаемость, свариваемость и т.п.)

менее 0.8% - во избежание хрупкости);

упрочняемость тем или иным способом

(наклеп, термическая или химико – термическая обработка);

Способы упрочнения конструкционных сталей делятся на два типа:

цементуемые (с содержанием углерода менее 0.3%)
возможные способы упрочнения для них ХТО, наклеп;

улучшаемые (содержание углерода более 0.3%) воспринимающие закалку (улучшение – это закалка с высоким с отпуском).

Названия этих групп условные, приемлемы и другие способы упрочнения для данных групп сталей.

топоры);
режущий (резцы, сверла, фрезы, метчики);
мерительный (скобы, пробки, калибры);
штампы холодного деформирования

(матрицы, пуансоны);
штампы горячего деформирования (молотовые штампы).

Общее требование ко всем группам инструмента – твердость и износостойкость.
Режущий инструмент и штампы для горячего деформирования должны обладать высокой теплостойкостью – способность инструмента сохранять твердость при повышенных температурах; штампы холодной деформации – некоторым запасом вязкости; мерительный инструмент – стабильностью размеров во времени.

более 0.8%, легированные стали могут быть как

за -, так и доэвтектоидными);
упрочняющая обработка
(термическая или химико – термическая обработка).

Повышенная износостойкость достигается поверхностной химико – термической обработкой, например, азотированием, обеспечивающим и высокую твердость рабочей поверхности, и теплостойкость.

Гадфильда 110Г13Л);
жаропрочные;
с особыми электрическими и магнитными свойствами.

классификации стали по качеству лежит содержание вредных примесей (S и

P), в зависимости от чего они делятся на три группы.

а цифры – это условный номер марки, не отражающий химический

состав (чем выше номер, тем больше углерода, тем выше твердость, ниже пластичность)
кп, пс, сп - степень раскиленности
Г – повышенное содержание марганца
Ст1 – Ст4 изготавливают кипящими, полуспокойными, спокойными
Ст5, Ст6 – только полуспокойными и спокойными

степени раскисленности стали.
Раскисление – это удаление из жидкого расплава металла

кислорода.
Исходный материал для производства железоуглеродистых сплавов – руда (окислы FeO, Fe2O3, Fe3O4). Основная реакция – это восстановление железа из окислов с помощью углерода:

FeO + С = Fe + CO

Обильное выделение CO создает впечатление кипения ванны. В процессе выплавки CO не успевает выделиться полностью, поэтому в затвердевшем слитке много газовых пузырей. Во избежание этого на окончательной стадии плавки вводятся раскислители (вещества, имеющие к кислороду большее химическое сродство, чем основной металл) – Si, Mn, Al, Ti. При их использовании продукты раскисления твердые (они всплывают в шлак, увлекая за собой CO и другие газы).

σв, δ, изгиб
БСт3кп – группа Б, категория 1: гарантированы σв,

δ
ВСт3-3 – группа В, спокойная, категория 3: гарантированы σв, δ, изгиб, σ0.2

08-20 – кипящие (кп), полуспокойные (пс), индекс сп в марке

не ставится;
Сталь 25 – 60 – только спокойные;
сталь 58 (55ПП) пониженной прокаливаемости, с ограниченным содержанием кремния, марганца, хрома.
Стали маркируются двузначными числами, которые обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента.
В маркировке углеродистых и легированных сталей цифры не кратные пяти, означают суженные пределы по углероду или другим элементам.

0.08%), ГОСТ 14959
Сталь 68: С = 0.65-0.70% (ΔС = 0.05%),

ГОСТ 1071

стали в равновесном состоянии

для обработки на токарных автоматах, для изготовления деталей с высокой

чистотой поверхности.
Факторы обеспечивающие эти требования
Увеличение содержания углерода в стали затрудняет ее обрабатываемость вследствие упрочнения. Низкоуглеродистые стали обрабатываются плохо в виду их повышенной вязкости – получается длинная трудноудаляемая стружка, которая наматывается на резец.
Сера и фосфор обеспечивают ломкость стружки, чем достигается лучшая обрабатываемость резанием, более высокая чистота поверхности. Сульфиды дают смазывающий эффект – стойкость инструмента повышается.
По ГОСТ1414 предусмотрено две группы углеродистых автоматных сталей:
углеродистые сернистые (А11, А12, А20, А30, А35);
углеродистые свинецсодержащие (АС40).

автоматная свинецсодержащая (Pb ~ 0.2%)
E – селенсодержащая (0.04 – 0.1%

Se)
Ц – кальцийсодержащая (0.002 – 0.008% Са)
Цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента
АС40Х – автоматная свинецсодержащая, легированная хромом
(С = 0.4%, Pb~0.2%, Cr~1%)
АЦ30 – автоматная кальций содержащая (C = 0.3%, Са = 0.002 – 0.005%)
Автоматные стали, как и обычные конструкционные можно подвергать термообработке или ХТО
Стали АС30ХМ, АС40ХГНМ – улучшаемые, их можно подвергать закалке с отпуском.
Из автоматных сталей изготавливают болты, гайки, винты, детали сложной конфигурации на станках автоматах.

делятся на две группы: качественные и высококачественные, так же различаю

стали с нормальным и повышенным содержанием марганца
Маркировка содержит буквы:
У – углеродистые, А (в конце марки) – высококачественная
Г – с повышенным содержанием марганца. Цифра обозначает содержание углерода в десятых долях процента.
У7, У8…У13 – углеродистые качественные инструментальные стали;
У7А…У13А - углеродистые высококачественные инструментальные стали;
У8ГА - высококачественная с повышенным содержанием марганца.
Отличие сталей У8 и У8А: при одинаковом содержании углерода С = 0.76-0.83 содержание вредных примесей разное
У8: S < 0.028 P<0.03
У8А: S < 0.018 P<0.025

качественная С = 0.3%;
У13 – инструментальная качественная, С = 1.3%;
15А

– конструкционная цементуемая высококачественная сталь С = 0.15%;
А12 – конструкционная автоматная цементуемая сталь, С = 0.12%.
68А – конструкционная улучшаемая, высококачественная сталь с суженными пределами по углероду С = 0.65 – 0.70%;

Примеры маркировки углеродистых сталей

тем больше в структуре
П, а количество

Ф избыточного уменьшается).
Эвтектоидные – П (100%).
Заэвтектоидные – П+Ц2.

Структурный признак сталей – наличие перлита, структурный признак чугунов – наличие ледебурита, структурный признак технического железа – отсутствие перлита

содержания углерода:
1. Две цифры в начале маркировки обозначают среднее содержание

углерода в сотых долях процента – формальный признак конструкционной стали (35Х, С = 0.31 – 0.39%).
2. Одна цифра в начале маркировки обозначают среднее содержание углерода в десятых долях процента – формальный признак инструментальной стали. 60ХСА и 6ХС, первая конструкционная, вторая инструментальная
3. Отсутствие цифры в начале маркировки указывает на содержание углерода более 1% - признак инструментальной стали (ХВГ).
4. Ноль в начале маркировки означает содержание углерода менее 0.1% (в сочетании с высоким содержанием легирующих элементов указывает на особе свойства стали – часто это коррозионностойкие стали) 0Х18Н10Т, 0Х28.

буквы в целых единицах процента (если 1% или меньше –

цифра не ставится).

12ХН3А (С=0.12%, Cr менее 1%, Ni = 3%) – конструкционная, цементуемая, высококачественная, с суженными пределами по углероду.

20Г2Р (С = 0.2%, Mn = 2%, В = 0.002-0.005%) – конструкционная качественная, цементуемая и улучшаемая (не смотря на содержание С<0.3%, благодаря содержанию бора сталь воспринимает закалку).

4Х5В2ФС (С = 0.4%, Cr = 5%, W = 2%, Si~1%, V менее 1%) – инструментальная, но с пониженным содержанием углерода – признак штамповых сталей.

0Х18Н10Т (С менее 0.1%, Сr = 18%, Ni = 10%,Ti менее 1%) – конструкционная коррозионностойкая сталь.

начале марки. При их маркировке встречаются отклонения от общих принципов.
Р

– быстрорежущие стали, предназначенные для режущего инструмента, работающего в тяжелых условиях. Главное требование к ним – высокая теплостойкость, что достигается введением в сталь вольфрама в повышенных количествах. Цифра после обозначения группы показывает содержание не углерода, а основного легирующего элемента – вольфрама.
Р6М5 (W = 6%, Mo = 5%), Р18 (W = 18%)

цифра в маркировке означает содержание основного легирующего элемента хрома –

в десятых долях процента).
Обозначение хрома в десятых, а не в целых долях процента является отступлением от общих принципов маркировки в обозначении легирующих элементов.
ШХ15 (С = 0.95 – 1.05%, Cr = 1.3 – 1.65, т.е. ~ 1.5%)
ШХ4 (С = 0.95 – 1.05%, Cr = 0.35 – 0.5, т.е. ~ 0.4%)

0.3% Pb;
40 – С = 0.4%, Cr, Ti, Ni, Mo

менее 1%
АЦ30ХМ:
А – автоматная;
Ц – кальцийсодержащая;
30 – С = 0.3%, Cr, Mo менее 1%

цифра указывает степень легированности кремнием.
Вторая цифра – гарантиованные электромагнитные свойства;
Третья

– степень текстурированности.

Е – стали для постоянных магнитов
ЕХ3: С = 1%, Cr = 3%
ЕХ5К5: С = 1%, Cr более 5%, Co более 5%

Л – в конце маркировки сталь для отливок
Изготавливаются:
углеродистые 15Л – 55Л (кратные пяти)
легированные (20ХМЛ, 20ХВЛ, 110Г13Л)
Цифры в начале маркировки литейных сталей указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, легирующие элементы указываются в целых долях процента после соответствующей буквы

углеродистой стали регламентируются ГОСТ 977, из легированной стали – ГОСТ

7832.


Сравнение качественной и литейной стали по химическому составу

В литейной стали выше содержание серы, фосфора, шире пределы по кремнию, марганцу – это не является браком

отражают способ выплавки или рафиниования стали, добавляя в конце марки

буквы, обозначающие:
Ш – рафинирование синтетическим шлаком
ВД – вакуумно – дуговой переплав;
ЭШ – электрошлаковый переплав
ВИ – выплавка в вакуумно – индукционных печах.
ШХ15-Ш, ШХ15-ВД
Применение этих методов уменьшает количество неметаллических включений (сульфидов, оксидов и др.), что повышает качество стали

процента – формальный признак конструкционной стали; одной цифрой в десятых

долях процента – признак инструментальной стали; ноль в начале маркировки – содержание углерода менее 0.1%; отсутствие цифры в начале маркировки – содержание углерода более 1%.

Три случая использования буквы А: в начале маркировки – обозначение группы автоматных сталей; в середине – обозначение легирующего элемента азота; в конце маркировки – обозначение высококачественной стали (с пониженным содержанием примесей S и P).

Три случая использования буквы P: в начале маркировки (обозначение группы быстрорежущих сталей Р6М5, Р18; обозначение группы рельсовых сталей Р65 – в этом случае цифра не отражает химический состав и является условным номером марки); в середине или в конце маркировки – обозначение элемента бора (18ХГРА, 20Г2Р)