Классификация, назначение и маркировка сталей

Размещено на http:www.allbest.ru/

КЛАССИФИКАЦИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Цель работы: изучить классификацию, назначение и принципы обозначения марок машиностроительных сталей и сплавов на основе железа и научиться читать маркировку.

Стали применяют для изготовления деталей машин и механизмов, инструментов, оснастки и оборудования, необходимых для технологического процесса их производства. сталь маркировка металлургический

Единой мировой системы маркировки сталей не существует. В США применяется сразу несколько систем АISI, АSТМ, UNS. В Европе используют DIN, ECISS, EN. В России и других странах СНГ применяют самую совершенную систему обозначения марок стали, разработанную в СССР.

Маркировка стали зависит от её металлургического качества, назначения и химического состава.

Металлургическое качество стали зависит от её чистоты по вредным примесям (сере S и фосфору Р) и неметаллическим включениям.

По металлургическому качеству сталь разделяют на:

- сталь обыкновенного качества (S не более 0,055…0,060 %; Р не более 0,05…0,07 %);

- качественную (S не более 0,03 %; Р не более 0,03 %);

- высококачественную (S не более 0,025 %; Р не более 0,025 %);

- особо высококачественную (S не более 0,015 %; Р не более 0,015 %; ограничение по количеству неметаллических включений на единице площади металлографического шлифа).

Металлургическое качество стали определяет алгоритм дальнейшей расшифровки марки.

По назначению сталь делят на следующие основные группы:

- конструкционные (ГОСТ 4543-71);

- инструментальные (углеродистые ГОСТ 4405-75, легированные ГОСТ 1435-74);

- стали с особыми свойствами (ГОСТ 24982-81).

По химическому составу сталь делят на углеродистую и легированную.

По содержанию углерода различают мало- (до 0,25 % С), средне- (0,25…0,6 % С) и высокоуглеродистую (свыше 0,6 % С) сталь.

По степени легирования (т.е. по суммарному количеству легирующих добавок) различают мало- (до 2,5 %), средне- (2,5…10 %) и высоколегированные (более 10 %) стали.

Маркировка стали обыкновенного качества

Применяется для изготовления конструкционных деталей неответственного назначения (несущие конструкции, корпусные детали, панели).

Сталь углеродистую обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) выпускают следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Структура марки стали обыкновенного качества:

· буквы Ст в марке обозначают «Сталь обыкновенного качества»;

· цифра после Ст - условный номер марки в зависимости от химического состава стали в ГОСТ 380-2005.

Иногда после этой цифры может стоять буква Г, означающая легирование стали марганцем до 1,5 % (другие легирующие добавки в сталях обыкновенного качества не используют);

· маленькие буквы в конце марки - степень раскисления («кп» - кипящая; «пс» - полуспокойная; «сп» - спокойная).

Пример: Сталь Ст4кп - сталь обыкновенного качества (неверно говорить - обычного!) № 4 по ГОСТ 380-2005, кипящая.

Маркировка качественной стали

Этот класс сталей отличается более высокой надёжностью, чем сталь обыкновенного качества, и в отличие от высококачественной имеет умеренную цену, поэтому получил наиболее широкое применение в машиностроении.

Качественную сталь маркируют содержанием углерода и легирующих элементов. Обычно в стандарте на качественную сталь приводят варианты рекомендуемых режимов её термической обработки и получаемые при этом механические свойства.

Качественная конструкционная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в сотых долях весового процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала).

Примеры. Сталь 08кп - сталь качественная конструкционная с содержанием 0,08 % углерода, кипящая.

Сталь 80 - сталь качественная конструкционная с содержанием 0,80 % углерода.

Качественная инструментальная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в десятых долях процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Углеродистая (нелегированная) инструментальная сталь дополнительно маркируется буквой У, которая ставится перед числом, обозначающим содержание углерода.

Примеры. Сталь У8 - сталь качественная инструментальная с содержанием 0,8 % углерода, кипящая.

Сталь У13 - сталь качественная инструментальная с содержанием 1,3 % углерода.

Иногда трудно различить по назначению легированные стали со сходной маркой. Обычно предельное содержание углерода в инструментальных сталях не превышает 1,3 %. Такие высокоуглеродистые инструментальные стали обычно легируют только хромом.

Пример. Сталь 11Х, сталь 13Х - качественные инструментальные стали, легированные хромом до 1 % с содержанием углерода 1,1 и 1,3 %, соответственно.

В некоторых марках легированной инструментальной стали в начале марки может быть не указано содержание углерода. В этом случае содержание углерода до 1 % (Это ещё один признак инструментальной стали).

Пример. Сталь Х - сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, до 1 % хрома.

Содержание легирующих добавок в качественных легированных сталях (и конструкционных, и инструментальных) указывается русской прописной буквой, обозначающей элемент (табл. 1), и стоящим после буквы числом, указывающим содержание вещества в весовых процентах (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, число не стоит - его содержание менее (до) 1 %.

Таблица 1

Маркировка легированных сталей

Таблица 2

Примерное назначение конструкционных сталей

Таблица 3

Примерное назначение инструментальных сталей

Исключением являются подшипниковые стали типа ШХ15, в которых содержание хрома указано в десятых долях % (1,5 % Сг).

Примеры. Сталь 10ХСНД - сталь качественная конструкционная с содержанием 0,10 % углерода, хрома, кремния, никеля, меди до 1 % каждого.

Сталь 18Г2АФ - сталь качественная конструкционная с содержанием 0,18 % углерода, марганца 2 %, азота, ванадия до 1 % каждого.

Сталь 9ХС - сталь качественная инструментальная с содержанием 0,9 % углерода, хрома и кремния до 1 % каждого.

Сталь ХГ2ВМ - сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, марганца 2 %, вольфрама и молибдена до 1 % каждого.

При обозначении легирующих элементов буквами русского алфавита принято использовать «звучащие» буквы в их названии (выделены в табл. 1 скобками).

Некоторые марки сталей разрабатывали в специализированных отраслях машиностроения. Они имеют отличия от общих принципов маркировки сталей.

Стали, проходящие промышленные испытания, часто маркируют буквами ЭИ или ЭП (завод «Электросталь» Московской области), ДИ (завод «Днепроспецсталь»), ЗИ (Златоустовский завод) с соответствующим очередным номером плавки. Здесь буква И означает - исследовательская, а буква П - пробная. Некоторые удачные по свойствам стали сохраняют свою старую марку в промышленной практике.

Примеры. Сталь 03Х21Н21М (ЗИ35), сталь 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432), сталь Р7Т (ЭП200), сталь 10Х13Г18Д (ДИ61).

Для изготовления подшипников качения разработана группа специальных шарикоподшипниковых сталей, которые обозначают буквой Ш в начале марки. Высокие требования к чистоте по вредным примесям в этих сталях относят их к категории высококачественных. В таких сталях содержание хрома указано в марке в десятых долях процента (сталь ШХ4, ШХ15, ШХ20СГ).

При высокоскоростном резании металлов широко применяют так называемые быстрорежущие (рапидные) стали. Они маркируются буквой Р в начале марки. Число, стоящее после этой буквы, обозначает содержание вольфрама в процентах. Обычно кроме вольфрама эти стали легированы 4 % хрома и 1 % ванадия (старое название - сталь 18-4-1), но указывать их в характеристике стали не надо.

Пример. Сталь Р18 - высококачественная (см. ниже) быстрорежущая инструментальная сталь; содержание углерода до 1 %, 18 % вольфрама.

Таблица 4

Примерное назначение коррозионностойких сталей и сплавов

Маркировка высококачественной стали

Стали этого класса обладают большой надёжностью, сочетанием высокой прочности и стойкости против хрупкого разрушения, комплексом специальных свойств. Это достигается жёстким контролем чистоты материала по вредным примесям и введением большого количества легирующих добавок. Они применяются для изготовления ответственных деталей, работающих в жестких условиях эксплуатации.

Маркировка высококачественных сталей похожа на качественные.

На высокое качество стали указывает буква А в конце марки или высокое суммарное содержание легирующих элементов (более 8…10 %). Высоколегированная сталь - высококачественная.

Примечание: Если в марке стали очень много букв, обозначающих легирующие элементы, содержание которых до 1 %, - это качественная сталь (экономно легированная сталь 12ГН2МФАЮ).

Примеры. Сталь 90Х4М4Ф2В6Л - сталь высококачественная конструкционная с содержанием 0,90 % углерода, 4 % хрома, 4 % молибдена, 2 % ванадия, 6 % вольфрама, литейная.

Сталь 18Х2Н4ВА - сталь высококачественная конструкционная с содержанием 0,18 % углерода, хрома 2 %, никеля 4 %, вольфрама до 1 %.

Сталь Р18К5Ф2 - сталь высококачественная быстрорежущая инструментальная с содержанием углерода до 1 %, 18 % вольфрама, 5 % кобальта, 2 % ванадия.

Сталь 9Х18 - сталь высококачественная инструментальная с содержанием 0,9 % углерода, 18 % хрома.

Маркировка особо высококачественной стали

Для получения самого высокого комплекса различных свойств сталь выплавляют из чистых шихтовых материалов в вакуумно-индукционной печи (ВИП или ВИ). Другой способ - дополнительная очистка для максимального удаления вредных примесей - переплав. Существуют различные методы рафинирования стали: обработка расплавленной стали синтетическим шлаком (СШ), вакуумно-дуговой переплав (ВДП или ВД), электрошлаковый переплав (ЭШП или Ш) или их сочетание (ШД), электронно-лучевой переплав (ЭЛП) и плазменно-дуговой переплав (ПДП).

В марке особо высококачественной стали после обозначения химического состава через тире указывают тип выплавки или переплава.

Примеры. Сталь 01Х25-ВИ - сталь особо высококачественная с содержанием 0,01 % углерода, 25 % хрома, вакуумно-индукционной выплавки. Сталь ШХ15-ШД - сталь особо высококачественная подшипниковая с содержанием углерода до 1 %, хрома 1,5 % после электрошлакового переплава с последующим вакуумно-дуговым переплавом.

Маркировка автоматной стали

Автоматная сталь (ГОСТ 1414-75) предназначена для изготовления мелких винтов, гаек, шпилек и других конструкционных деталей неответственного назначения или работающих без ударных нагрузок.

Для обеспечения низкой себестоимости этих метизов эти детали должны изготавливаться на металлорежущих станках-автоматах, которые устойчиво работают только при обработке охрупченной стали.

Для получения хрупкой стружки на этих станках применяют автоматные стали, легированные серой до 0,3 % и фосфором до 0,16 % (обозначаются А), селеном (АЕ), кальцием (АЦ) или свинцом (АС).

Для автоматной стали металлургическое качество не указывают!

Примеры. Сталь А11 - сталь автоматная с содержанием 0,11 % углерода. Сталь АСЦ30ХМ - сталь автоматная, легированная свинцом и кальцием с содержанием 0,30 % углерода, хрома и молибдена до 1 % каждого.

Примерное назначение различных марок сталей представлено в табл. 2 - 4.

Задание для самостоятельной работы

Дать характеристику стали (варианты заданий в табл. 5):

1. Прочитать вслух марку стали.

2. Указать:

а) металлургическое качество стали;

б) назначение стали;

в) химический состав стали по марке.

Литература: [1 - 6].

Таблица 5

Варианты заданий

Список рекомендуемой литературы

1. Гуляев, А.П. Металловедение : учебник для высш. техн. учеб. заведений / А.П. Гуляев. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

2. Елизаров Ю.Д. Материаловедение для экономистов. Учебник для ВУЗов. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 571 с.

3. Журавлев, В.Н. Машиностроительные стали: справочник / В.Н. Журавлев, О.И. Николаева. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.

4. Инструментальные стали: справочник / Л.А. Позняк, С.И. Тишев, Ю.М. Скрынченко и др. - М.: Металлургия, 1977. - 168 с.

5. Лахтин, Ю.М. Материаловедение : учебник для высш. техн. учеб. заведений / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

6. Материаловедение: учебник для высш. техн. учеб. заведений / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; под общей ред. Б.Н. Арзамасова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

7. Солнцев Ю.П., Вологжанина С.А. Материаловедение. Учебник. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 496 с.

8. Технология конструкционных материалов: учебное пособие // Под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. - М.: ФОРУМ, 2008. - 272с.

Размещено на Allbest.ru