4. Классификация сталей

В настоящее время нет единой классификации специаль­ных сталей. Существует много признаков, по которым клас­сифицируют стали, но зачастую и они не могут быть од­нозначными для большого числа марок сталей.

Рассмотрим классификацию сталей по наиболее общим признакам.

По химическому составу стали и сплавы черных метал­лов условно подразделяют на углеродистые (нелегирован­ные) стали, низколегированные стали, легированные стали, высоколегированные стали, сплавы на основе железа.

Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. Их количество в этих сталях должно быть в пределах, регламентированных для примесей соответствующими ГОСТами.

В низколегированных сталях суммарное со­держание легирующих элементов должно быть не более 2,5 % (кроме углерода), в легированных — от 2,5 до 10 %, в высоколегированных — более 10 % при содержании в них железа не менее 45 %.

Сплавы на основе железа содержат железа менее 45 % v но его количество больше, чем любого другого легирующего элемента.

В зависимости от наличия тех или иных легирующих элементов стали называют марганцовистыми, кремнисты­ми, хромистыми, никелевыми, а также хромоникелевыми, хромомарганцовистыми, хромокремнистыми, хромована- диевыми, никельмолибденовыми, хромоникельмолибдено – выми, хромомолибденованадиевыми, хромокремнемарган – цовоникелевыми и т. п.

По назначению специальные стали подразделяют на конструкционные, инструментальные, стали с особыми фи­зическими свойствами.

Конструкционной сталью называется сталь, применяе­мая для изготовления различных деталей машин, механиз­мов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

Конструкционные стали подразделяют на строитель­ные, машиностроительные и стали и спла­вы с особыми свойствами — теплоустойчивые, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие.

Инструментальной сталью называется сталь, применяе­мая для обработки материалов резанием или давлением и обладающая высокой твердостью, прочностью, износостой-‘ костью и рядом других свойств.

Инструментальные стали подразделяют на стали для режущего инструмента, штамповые стали и стали для измерительного инструмента.

Внутри указанной классификации существуют более уз­кие подразделения сталей как по назначению, так и по свойствам.

Классификация сталей по структуре в значительной сте­пени условна.

По структуре сталей в равновесном состоянии их делят на доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтек – т о и д н ы е.

Легирующие элементы изменяют содержание углерода в эвтектоиде по отношению к его положению в углеродис­той стали (см. гл. I, п. 2). Поэтому в зависимости от соче­тания легирующих элементов положение эвтектоидной точ­ки может быть при разном содержании углерода.

Другим условным структурным признаком, по которому классифицируют стали, является основная структура, по­лученная при охлаждении на воздухе образцов небольших сечений после высокотемпературного нагрева 900 0C). При этом в зависимости от структуры стали подразделяют. на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустеиитные.

Перлитные и бейнитные стали чаще всего бывают угле­родистыми и низколегированными, мартенситные — легиро­ванными и высоколегированными, а ферритные и аустеиит­ные, как правило, высоколегированные. Однако такая связь между структурой и легированностью стали далеко неод­нозначна. Наряду с перечисленными могут быть смешан­ные структурные классы: феррито-перлитный,.фер – рито-мартенситный, аустенито-ферритный, аустенито-мартенситный. Такая классификация применяется при наличии не менее 10 % феррита (как вто­рой структуры).

По качеству стали подразделяют на стали обыкно­венного качества, качественные, высокока­чественные, особое ысококачественны е.

Главными качественными признаками стали являются более жесткие требования по химическому составу и преж­де всего по содержанию вред1шх примесей, таких как фос­фора и серы. Ниже приведено предельное содержание фос­фора и серы, % (не более), в сталях разной категории ка­чества:

Р s

Обыкновенного качества.

Качественная…………………….

Высококачественная. . Особое ысококачественная

TOC \o "1-3" \h \z. 0,040 0,050

. 0,035 0,035

0,025 0,025

, 0,025 0,015

Категория обыкновенного качества может относиться j только к углеродистым сталям. Все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирова­ния сталям. j

Наряду с приведенными классификациями по общим ; признакам, относящимся к разным сталям, существуют бо – , лее частные классификации определенных групп сталей, которые будут рассмотрены в соответствующих частях.

5. Маркировка сталей

В СССР принята буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов.

Углеродистые конструкционные качест­венные стали обозначают двухзначным числом, ука­зывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента (например, 05; 08; 10; 15; 20; 25…80; 85).

Для сталей, полностью не раскисленных (при С< <0,20 %), в обозначение добавляются индексы: кп — кипя­щая сталь, пс — полуспокойная сталь (например, 15кп, 20пс). Для спокойных сталей индекс не указывается. Угле­родистые инструментальные стали обозначают буквой «У» и следующей за ней цифрой, указывающей среднее содер­жание углерода в десятых долях процента (например, У7; У8; У9; У10; У11; У12; У13).

В легированных сталях основные легирующие элемен­ты обозначают буквами: А — азот, К — кобальт, T — титан, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, E — селен, M — молибден, H — никель, П — фосфор, P — бор, С — кремний,"Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий.

Цифры после буквы в обозначении марки стали пока­зывают примерное количество того или иного элемента, ок­ругленное до целого числа. При среднем содержании леги­рующего элемента до 1,5 % цифру за буквенным индексом не приводят. Содержание углерода указывается в начале марки в сотых (конструкционные стали) или десятых (ин­струментальные стали) долях процента.

Так, конструкционная сталь, содержащая 0,42^ 0,50% С; 0,5—0,8 % Mn; 0,8—1,0 % Cr; 1,3—1,8 % Ni; 0,2—0,3 i% Mo и 0,10—0,18% V, обозначается маркой 45ХН2МФ. Инструментальная сталь (штамповая) состава: 0,32—0,40 % С; 0,80—1,20 % Si; 0,15—0,40 % Mn; 4,5— 5,5 % Cr; 1,20—1,50 % Mo и 0,3—0,5 % V обозначается 4Х5МФС.

Если содержание углерода в инструментальных легиро­ванных сталях 1 % и более, то цифру в начале марки иног­да вообще не ставят (например, X, ХВГ).

Буква «А» в конце марки указывает, что сталь относит­ся к категории высококачественной (ЗОХГСА), если та же буква в середине марки — то сталь легированна азотом (16Г2АФ), а в начале марки буква «А» указывает на то, что сталь автоматная повышенной обрабатываемости (А35Г2). Индекс «АС» в начале марки указывает, что сталь автоматная со свинцом (АС35Г2).

Особовысококачественная сталь обозначается, добавле­нием через дефис в конце марки буквы «Ш» (ЗОХГС-Ш или ЗОХГСА-Ш).

Сталь, не содержащая в конце марки букв «А» или «Ш», относится к категории качественных (ЗОХГС).

В марках быстрорежущих сталей вначале приводят букву «Р», за ней следует цифра, указывающая содержа­ние вольфрама. Во всех быстрорежущих сталях содержит­ся около 4 % Cr, поэтому в обозначении марки буквы «X» нет. Ванадий, содержание которого в различных марках колеблется в пределах от 1 до 5 %, обозначается в марке, если его среднее содержание 2,0 % и более. Так как содер­жание углерода в быстрорежущих сталях пропорциональ­но количеству ванадия, то содержание углерода в марки­ровке стали не указывается. Если в быстрорежущих сталях содержится молибден или кобальт, количество указывает­ся в марке.

Например, сталь состава: 0,7—0,8 % С; 3,8—4,4 % Cr; 17,0—18,5% W; 1,0—1,4 % V обозначается маркой Р18, а сталь: 0,95—1,05 % С; 3,8—4,4% Cr; 5,5—6% W; 4,6— 5,2 % Mo; 1,8—2,4 % V и 7,5—8,5 % Со обозначается Р6М5Ф2К8.

Высоколегированные стали сложного состава иногда обозначают упрощенно по порядковому номеру разработки и освоения стали на металлургическом заводе. Перед номе­ром стали ставят индексы «ЭИ», «ЭП» (завод «Электро­сталь»),

Например, упомянутая быстрорежущая сталь Р6М5Ф2К8 упрощенно обозначается ЭП658, а жаропрочная 37Х12Н8Г8МФБ — ЭИ481.

17

Маркировка марок жаропрочных и жаростойких спла­вов на железоникелевой и никелевой основах состоит только из буквенных обозначений элементов, за исключением ни­келя, после которого указывается цифра, обозначающая его среднее содержание в процентах.

2—970

Например, сплав состава: 0,12 % С; 14,0—16,0 % Cr; 34,0—38,0 % Ni; 1,1—1,5 % Ti; 2,8—3,5 % W; остальное Fe обозначается ХН35ВТ (ЭИ612), а сплав: <0,07 % С; 19,0—22,0 % Cr; 2,4—2,8 % Ti; 0,6—1,0 % Al; <4,0 % Fe; остальное —Ni обозначается ХН77ТЮР (ЭИ437).

Принятая в СССР система маркировки наглядна и прос­та. В других странах применяют другие принципы обозна­чения сталей.

Так, буквенно-цифровая система используется в ВНР, ВНР, ПНР, ГДР, ФРГ, Италии, Франции и других стра­нах. В ряде стран применяют цифровое обозначение ма­рок сталей. Ниже приведено обозначение одних и тех же по составу сталей в разных странах:

СССР

ЧССР

ГДР

ФРГ

10

12010

Cio

СкЮ

50ХФ

15260

50CrV4

50CrV4

У8

19152

C80W1

C85W2

Р18

N9825

X72WCrV1865

В18

12X13

17021

X10Crl3

X10Crl3

12Х18Н9

17241

X12CrNil8-8

Zl2CrNil8-i

Франция

США

Япония

XClO

1010

S9CK

50CV4

6150

SUP5

ХС80

W1-0,8C

SK5

Z80W18

Tl

SKH2

Z12C13

410

SECI

Z12CN18-8

302

SEC7

– В капиталистических странах зачастую фирмы присва­ивают сталям рекламные обозначения [например, Welten 80 (свариваемая), Corten (стойкая к атмосферной коррозии) и др.].