Классификация углеродистых сталей: марки, маркировка, свойства, применение. Маркировка стали по российской, европейской и американской системам Как классифицируются стали по назначению

Сплав железа с углеродом с содержанием последнего не более 2,14% называют сталью. Главные качества стали: прочность, пластичность, вязкость, упругость, износоустойчивость и прочие. Основная классификация сталей определяется:

Химический состав

В зависимости от количества содержания углерода в составе сплава различают углеродистые и легированные Содержание углерода в обоих также определяет их маркировку и ГОСТ знак. Классификация углеродистых сталей подразделяется на:

• Малоуглеродистые (содержание C (углерод) менее 0,3%).
• Среднеуглеродистые (содержание C - от 0,3 до 0,7%).
• Высокоуглеродистые (содержание C - выше 0,7%).

Для того чтобы улучшить технологические характеристики сплава, сталь легируют. В сплав вводят, кроме основных компонентов и примесей, специальные химические элементы (никель, хром, молибден, аллюминий, бор, ванадий, таллий и др), которые обеспечивают комплексное легирование. В свою очередь классификация выделяет:

• Низколегированные (содержат менее 2,5% компонентов,
• Среднелегированные (содержат от 2,5 до 10% компонентов, легирующих сталь).
• Высоколегированные (содержат выше 10% компонентов, легирующих сталь).

Классификация сталей по структурному составу

Сталь, прошедшая процесс легирования, подразделяется на классы по структурному составу. Структура полученного сплава зависит от содержания в нем углерода, легирующих компонентов и скорости охлаждения после нагрева до 900 ⁰С. Выделяют пять типов структурного состава:

• Перлитный сплав.
• Мартенситный сплав.
• Аустенитный сплав.
• Ферритный сплав.
• Карбидный сплав.

Классификация сталей по качеству

По условиям производства (способ выплавки, содержание примесей) стали и сплавы можно подразделить на несколько категорий:

• Обыкновенного качества (содержание S (сера) > 0,06%, P (фосфор) < 0,07%).
• Качественные (содержание S (сера) > 0,04%, P (фосфор) < 0,35%).
• Высококачественные (содержание S (сера) > 0,025%, P (фосфор) < 0,025%).
• Особо высококачественные (содержание S (сера) > 0,015%, P (фосфор) < 0,025%).

К сталям обыкновенного качества относятся углеродистые, стоимость и технологические характеристики которых значительно уступают сталям других классов.

По химическому составу к качественным видам могут относиться как легированные, так и углеродистые стали. При производстве качественных сталей соблюдают более строгие требования к изготовлению.

Углеродистые типы сталей обыкновенного качества и качественные определяются по степени раскисления и характеру затвердевания как спокойные, полуспокойные и кипящие.

Высококачественные и особо высококачественные стали имеют высокие технологические характеристики, повышенную степень очистки от вредных примесей.

Классификация сталей по назначению

По назначению сталь классифицируется на:

• Инструментальную.
• Конструкционную.
• Сталь с особыми свойствами.

Стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре и прочности.

По химическому составу - углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (<0,3 % С), средне-углеродистые (0,3 - 0,7 % С и высокоуглеродистые (>0,7 % С).

Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, хромокремнемарганцовые и многие другие. По количеству введенных элементов их разделяют на низко-, средне- и высоколегированные (содержание легирующих элементов до 5 %, от 5 до 10 % и более 10 % соответственно).

По качеству - стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особокачественные. Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства.

Однородность химического.состава, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей - серы и фосфора.

Стали обыкновенного качества содержат до 0,055 % S и 0,045 % Р, качественные - не более 0,04 % S и 0,035 % Р, высококачественные - не более 0,025 % S и 0,025 % Р, особокачественные - не более 0,015 % S и 0,025 % Р.

По степени раскисления и характеру затвердевания - стали спокойные, полуспокойные и кипящие.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании частично взаимодействуют с углеродом и удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si < 0,07 %), но с повышенным количеством газообразных примесей.

Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

При классификации стали по структуре учитывают особенности ее строения в отожженном и нормализованном состояниях.

В отожженном (равновесном) состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса:

1. доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит;
2. эвтектоидные, структура которых состоит из перлита;
3. аустенитные;
4. ферритные.

Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные - всех классов. Стали аустенитного класса образуются при введении большого количества элементов Ni, Mn, расширяющих γ-область, стали ферритного класса - при введении элементов Сг, Si, V, W и др., расширяющих α-область. При определенном легировании возможны частичная перекристаллизация и образование сталей промежуточных классов - полуферритных и полуаустенитных.

По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие классы:
1. перлитный,
2. мартенситный,
3. аустеннтный,
4. ферритный.

Стали перлитного класса имеют невысокую устойчивость переохлажденного аустенита. При охлаждении на воздухе они приобретают структуру перлита, сорбита или тростита, в которой могут присутствовать также избыточные феррит и карбиды. К сталям перлитного класса относятся углеродистые и низколегированные. Эта большая группа дешевых, широко применяемых сталей для деталей машин и аппаратов, для работы при нормальной или повышенной температуре (не выше 45 °С) и в неагрессивных средах.

Стали мартенситного класса отличаются высокой устойчивостью переохлажденного аустенита; при охлаждении на воздухе они закаливаются на мартенсит. К этому классу относятся средне- или высоколегированные стали.

Стали аустенитного класса из-за повышенного количества никеля или марганца (обычно в сочетании с хромом) имеют интервал мартенситного превращения ниже 0 °С и сохраняют аустенит при температуре 20 - 25 °С.

По прочности , оцениваемой временным сопротивлением, конструкционные стали с некоторой условностью можно разделить на стали нормальной (средней) прочности (σ в ~ до 1000 МПа), повышенной прочности (σ в - до 1500 МПа) и высокопрочные (σ в ~ более 1500 МПа).

Сталь является самым распространенным сплавом. Разнообразие областей применения обуславливает большое количество разновидностей с различными требованиями, как по механическим, так и химическим характеристикам стали. Различные марки стали подразумевают не только разнообразие химического состава, но и технологию изготовления.

В основе многообразия сплавов лежит именно химический состав металла, поскольку легирующие компоненты определяют конечный результат, а технология изготовления и обработки лишь подчеркивает и выделяет отдельные характеристики. Некоторые элементы, входящие в состав, могут ухудшать характеристики, поэтому отдельные элементы маркировки могут указывать на отсутствие или низкое содержание подобных веществ.

Расшифровка маркировки позволяет определить содержание основных элементов сплава и, отчасти, технологию производства, а также оценить технические характеристики, а с ними и область возможного применения.

Кроме различий в составе и обработке, подразделяют также категории стали по механической прочности. Насчитывается 5 категорий, которые различаются методикой испытаний на соответствие механической прочности. Испытания проводятся на растяжение и ударную вязкость контрольных образцов.

Виды сталей и особенности их маркировки

Различные области применения сталей требуют наличие у нее строго определенных свойств – физических, химических. В одном случае требуется максимально высокая износоустойчивость, в других – повышенная устойчивость против коррозии, в третьих внимание уделяется магнитным свойствам.

Видов стали много. Основная масса выплавляемого металла идет в производство конструкционной стали, в которую входят такие виды:

При расшифровке обозначений нужно учитывать, что каждому из видов соответствует строго определенная буква в маркировке.

Классификация по химическому составу

Основными легирующими добавками являются металлы. Варьируя количественный состав добавок и их массовую долю, получают большое разнообразие марок стали. Само по себе чистое железо имеет невысокие технические свойства. Малая механическая прочность, сильная подверженность коррозии, требуют введения в состав сплава дополнительных веществ, которые направлены на улучшение одного из качеств, либо сразу нескольких.

Нередко улучшение одних характеристик влечет за собой ухудшение иных. Так, высоколегированные нержавеющие стали могут иметь низкую механическую прочность, а качественные углеродистые вместе с высокой прочностью получают ослабленные коррозионные свойства.

Как уже говорилось выше, одной из классификаций марок стали является ее химический состав. Основными компонентами всех без исключения сталей являются железо и углерод, содержание которого не должно превышать 2,14 %. В зависимости от количества и пропорций добавок, содержание железа в композиции должно составлять не менее 50 %.

По количеству содержащегося углерода классифицируют три группы сталей:

• Малоуглеродистые – содержание углерода менее 0,25 %;
• Среднеуглеродистые – 0,25-0,6 % углерода;
• Высокоуглеродистые, с содержанием углерода более 0,6 %.

Увеличение процентного содержания углерода повышает твердость металла, но, вместе с тем, снижается его прочность.

Для улучшения эксплуатационных качеств, в состав сплава вводят определенное количество химических элементов. Такие стали называют легированными. Для легированных сталей также существует деление на три группы:

• Низколегированные, с содержанием добавок до 2,5 %;
• Среднелегированные, которые содержат от 2,5 до 10 % легирующих элементов;
• Высоколегированные. Содержание легирующих примесей варьируется от 10 до 50 %.

Маркировка сталей отражает наличие и процентное содержание легирующих добавок. При расшифровке каждому элементу соответствует определенная буква, рядом с которой находится цифра, соответствующая его содержанию в процентах. Отсутствие чисел говорит о том, что добавка присутствует в сплаве в количестве менее 1-1,5%. Наличие углерода в составе не отражается, поскольку он входит во все композиции, но его содержание обозначается в самом начале маркировки.

Маркировка может говорить и о назначении сплава. Поскольку в данной классификации также используются буквенные обозначения, то регламентируется порядок их расположения – в начале, середине и конце маркировки.

Классификация по назначению

Выше уже были приведена классификация видов сталей по назначению. Маркировка конструкционных сталей включает в себя такие обозначения:

• Строительная – обозначается буквой С и цифрами, характеризующими предел текучести.
• Подшипниковая – обозначается буквой Ш. Далее идет обозначение и содержание легирующих добавок, в основном, хрома.
• Инструментальная нелегированная – обозначается буквой У и содержанием углерода в десятых долях процента.
• Быстрорежущая – обозначается буквой Р и символами легирующих компонентов.
• Нелегированная конструкционная сталь имеет в обозначении символы Сп и число, показывающее содержание углерода в десятых или сотых долях процента.

Остальные разновидности, в том числе и инструментальные марки из легированных сталей, не имеют специальных обозначений, кроме химического состава, поэтому расшифровку и назначение отдельных видов можно определить только по справочной литературе.

Классификация по структуре

Под структурой стали подразумевается внутреннее строение металла, которое может существенно меняться в зависимости от условий термообработки, механических воздействий. Форма и размер зерен зависят от состава и соотношения легирующих добавок, технологии производства.

Основу зерен стали составляет кристаллическая решетка железа, в которую включены атомы примесей – углерода, металлов. Углерод может образовывать твердые растворы в кристаллической решетке, а может создавать с железом химические соединения, карбиды.

Добавки металлов существуют в виде растворов, и многие из них влияют на состояние раствора углерода.

Структура стали меняется при изменениях температуры. Эти изменения называются фазами. Каждая фаза существует в определенном температурном диапазоне, но легирующие добавки могут существенно смещать границы перехода одной фазы в другую.

Насчитывают такие основные фазы состояния металла:

• Аустенит. Атомы углерода находятся внутри кристаллической решетки железа. Данная фаза существует в диапазоне 1400-700 °С. При наличии в составе от 8 до 10% никеля, аустенитная фаза может сохраняться и при комнатной температуре.
• Феррит. Твердый раствор углерода в железе.
• Мартенсит. Пересыщенный раствор углерода. Данная фаза свойственна закаленной стали.
• Бейнит. Фаза образуется при быстром охлаждении аустенита до температуры 200-500 °С. Характеризуется смесью феррита и карбида железа.
• Перлит. Равновесная смесь феррита и карбида. Образуется при медленном охлаждении аустенита до температуры 727 °С.

Фазы строения металла характеризуют его физические свойства, в зависимости от которых определяется класс стали – конструкционная, литейная и так далее.

Классификация по качеству

Легированная и нелегированная сталь в пределах каждой марки отличается качеством, которое зависит от технологии производства и качества исходных материалов.

На качество стали особо влияют примеси, которые остаются в ней при восстановлении железа из рудных концентратов. В основном негативно влияют на качество стали фосфор и сера. По их содержанию классифицируют стали обыкновенного качества и высококачественную, в конце обозначения которой присутствует буква А. Содержание фосфора в высококачественной стали не превышает 0,025 %.

Классификация по способу раскисления

При выплавке стали в ней остается некоторое количество кислорода в составе окислов железа. Для снижения количества кислорода и восстановления железа из окислов применяется реакция раскисления, при которой в расплавленный металл добавляют соединения, более активные по взаимодействию с кислородом, чем железо. Во время реакции высвободившийся кислород также реагирует с углеродом, в результате чего образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков.

В зависимости от количества раскислителей и продолжительности процесса можно выделить три вида итогового сплава:

• Кипящая сталь. В результате минимального использования присадок и времени реакции увеличен выход готовой продукции, которая, при этом отличается низким качеством;
• Спокойная сталь. Металл, в котором полностью прошли процессы раскисления. Отличается высоким качеством, но дорога в производстве в связи с высокой стоимостью реагентов и сниженным выходом продукта;
• Полуспокойная сталь. Промежуточный вариант с оптимальным сочетанием качества и стоимости.

При изготовлении ассортимента марок стали из металла разной степени раскисления применяется специальная маркировка материалов, соответственно символами «сп», «кп» и «пс».

Маркировка сталей по российским стандартам

Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.

При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.

Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.

Маркировка сталей по американской и европейской системам

Маркировка сталей отечественного производства и на постсоветском пространстве позволяет приблизительно определить состав, назначение и характеристики, не прибегая к справочной литературе. В американских и европейских стандартах такая расшифровка, по большей части, отсутствует. Это связано с большим количеством организаций, занимающихся стандартизацией металлопродукции.

По большей части обозначение стали по американским и европейским стандартам не содержит указаний на химический состав. Виды стали по назначению характеризуются буквенным или цифровым кодом, который можно расшифровать при помощи справочной литературы.

Только в европейском стандарте EN10027 существует вариант маркировки сплавов по химическому составу, который имеет близкое сходство с отечественными обозначениями.

Обозначения легирующих элементов

Для того чтобы по маркировке стали узнать качественный и количественный состав, для легирующих элементов используют буквенные обозначения. В основном, русские буквы соответствуют названиям элементов, хотя встречаются исключения, поскольку есть элементы, которые начинаются с одинаковых букв. Таблица легирующих элементов выглядит следующим образом.

Как видно из таблицы, в ней присутствуют два неметалла – кремний и азот, а углерода нет. Наличие углерода подразумевается в составе любой стали, поэтому в обозначении указывается лишь его содержание

Цветовая маркировка

Цветовая маркировка сталей применяется для обозначения проката. Это удобно при хранении материалов на складах, транспортировке. Обозначение сталей производится метками в виде точек или полос, выполненных несмываемой краской. Цвет обозначений выбирается из таблицы согласно назначениям стали. При этом группа стали и степень ее раскисления не учитываются.

Примеры расшифровки маркировки

Для того чтобы расшифровка была понятнее, следует привести некоторые, наиболее яркие примеры маркировки. На основании примеров, определение марки стали в сравнении с уже известными, будет являться несложной задачей. Вот некоторые виды стали с расшифровкой условных обозначений:

• 30ХГСА – расшифровка марки стали говорит о том, что в сплаве содержится 0,3 % углерода, о чем свидетельствует цифра в начале обозначения. Сталь содержит хром (Х), марганец (Г), кремний (С), но их содержание менее 1,5 %. Символ «А» в конце обозначения говорит о том, что сталь высококачественная.
• У8ГА – инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8 %. Высококачественная с добавлением марганца.
• Р6М5Ф2К8 – быстрорежущая сталь. Содержит 5 % молибдена, 2 % ванадия, 8 % кобальта. Хром содержится во всех быстрорежущих сталях в количестве около 4 %, поэтому в обозначение не входит. Вольфрам также всегда присутствует, но его содержание может изменяться, поэтому в данной марке его количество составляет 6 %.
• Ст3сп5 – сталь конструкционная нелегированная, полностью раскисленная – спокойная, 5-й категории, то есть может применяться для изготовления несущих сварных конструкций.
• ХВГ – сталь ХВГ имеет в составе хром, вольфрам и марганец в количестве около 1 % и дополнительные легирующие элементы, но их содержание меньше 0,5 %.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по выполнению практических работ

для студентов направления 130400 «Горное дело»

заочной формы обучения

Магнитогорск

Составители:

Е.П. Кашапова

Учебно-методическое пособие для выполнения практических работ по курсу "Материаловедение и технология конструкционных материалов" для студентов направления 130400 «Горное дело». Магнитогорск: МГТУ, 2016. 36 с.

Рецензент: Орехова Н.Н.

ã Кашапова Е.П.

Магнитогорский государственный

технический университет

им. Г.И. Носова, 2016

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Термины и определения

Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом при содержании углерода от 0,02 до 2,14 %.

Стали кипящие - стали, раскисленные в процессе кристаллизации (в слитке) марганцем и почти не содержащие кремния (менее 0,05 %).

Стали полуспокойные - стали, раскисленные в ходе плавки марганцем и в конце плавки алюминием.

Стали спокойные - стали, раскисленные в ходе плавки марганцем, кремнием и алюминием. По качеству выше кипящей и полуспокойной.

Стали быстрорежущие - высоколегированные инструменталь­ные стали, содержащие вольфрам, молибден, ванадий, хром, обладающие высокой теплостойкостью и твердостью.

Стали жаропрочные - легированные стали, способные работать под нагрузкой при температурах выше 450 °С в течение определенного времени. Критерием жаропрочности является предел ползучести.

Стали жаростойкие (окалиностойкие) - стали, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности (образо­вания окалины) во время работы при повышенных температурах в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Стали инструментальные - стали, предназначенные для изготовления режущего и штампового инструмента. Их делят на углеродистые (У7, У12) и легированные.

Стали коррозионно-стойкие (нержавеющие) - устойчивые против химической и электрохимической коррозии стали, содержащие от 13 % хрома и других легирующих элементов.

Стали теплоустойчивые - стали, способные противостоять циклическому температурному воздействию без разрушения.

Стали легированные - стали, в состав которых вводят легирующие элементы (никель, хром, кремний, марганец, вольфрам, молибден, титан, бор и др.) с целью получения определенных свойств.

Цель практической работы - изучить принципы обозначения марок 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.

Единой мировой системы маркировки сталей не существует. В США применяется сразу несколько систем AISI, ASTM, 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 P) и неметаллическим включениям.

Классификация углеродистых сталей

Углеродистые стали классифицируются по содержанию углерода, структуре в равновесном состоянии, способу производства, степени раскисления и характеру затвердевания, качеству и назначению.

· низкоуглеродистые (<0,25% C);

· среднеуглеродистые (0,25-0,6% C);

· высокоуглеродистые (>0,6%C).

По структуре в равновесном состоянии:

· доэвтектоидные – структура феррит и перлит;

· эвтектоидные – структура перлит;

· заэвтектоидные – структура перлит и цементит вторичный.

По способу производства:

· мартеновские;

· конвертерные;

· электростали.

По степени раскисления и характеру затвердевания:

· спокойные;

· полуспокойные;

· кипящие.

Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода с целью предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения.

Кипящие стали раскисляют марганцем. Перед разливкой в них повышенное содержание кислорода, который при затвердевании частично взаимодействует с углеродом и удаляется в виде CO. Выделение пузырьков СО создает впечатление кипящей стали. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

По качеству стали:

· обыкновенного качества (содержат до 0,055%S и 0,060% Р);

· качественные (не более 0,04%S и 0,035%P);

· высококачественные (не более 0,025%S и 0,025%P).

Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также ее технологические характеристики зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей − серы, фосфора. Газы являются скрытыми, трудно определяемыми примесями, поэтому количество вредных примесей служит основным показателем для разделения сталей по качеству.

По назначению :

· конструкционные;

· инструментальные;

· специальные.

Конструкционные стали − наиболее обширная группа. Предназначены для изготовления строительных сооружений, деталей машин и конструкций, к ним относятся: цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные.

Инструментальные стали − для режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего (до 200°С) деформирования.

Специальные стали предназначены для изготовления конкретного вида изделия.

2. Маркировка стали обыкновенного качества

Маркировка и общие требования стали обыкновенного качества регламентированы ГОСТ 380-94. Применяются стали для изготовления конструкционных деталей неответственного назначения (несущие конструкции, корпусные детали, панели).

В зависимости от назначения стали подразделяют на три группы:

А – поставляемую с гарантированными механическими свойствами;

Б – поставляемую с гарантированным химическим составом;

В – поставляемую с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Стали выплавляются следующих марок:

группы А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

группы Б – БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;

группы В – ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5, ВСт6.

Сочетанием букв Ст в марке обозначают «Сталь обыкновенного качества»; цифра после Ст - условный номер марки (от 0 до 6), в зависимости от химического состава стали; маленькие буквы в конце марки - степень раскисления («кп» - кипящая; «пс» - полуспокойная; «сп» - спокойная). Иногда перед индексом раскисления может стоять буква Г, означающая легирование стали марганцем до 1,5 % (другие легирующие добавки в сталях обыкновенного качества не используют). Стали группы Б и В имеют перед маркой буквы Б и В, указывающие на их принадлежность к этим группам. Группа А в обозначении марки стали не указывается. Стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют. Категории нормируемых свойств (кроме категории 1) указывают цифрой после индекса раскисления.

Примеры . Ст2кп 2 – сталь обыкновенного качества (неверно говорить - обычного!) группы А (поставляется с гарантированными механическими свойствами), номер марки – 2, кипящая, второй категории;

БСт4сп3 – сталь обыкновенного качества группы Б (поставляется с гарантированным химическим составом), номер марки – 4, спокойная, третьей категории.

Стали группы А используют в состоянии поставки для изделий, изготовление которых не предполагает горячую обработку.. Химический состав этой группы сталей колеблется в широких пределах. Их применяют для изготовления металлоконструкций в строительстве.

Стали группы Б применяются для изделий, в технологии которых входит горячая обработка (ковка, сварка, термическая обработка). Исходная структура и механические свойства в этом случае не сохраняются.

Стали группы В применяются для ответственных деталей, сварных конструкций. Важно знать исходные механические свойства, так как они сохраняются на участках, не подвергаемых нагреву при сварке. Для оценки свариваемости важны сведения о химическом составе.

3. 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). Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие - с индексом «пс» и «кп» соответственно.

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 У 8 - 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 «звучащей» 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 до 1 %.

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

Таблица 1. Маркировка легированных сталей

А	А	А	Б
(внутри марки)	(в начале марки)	(в конце марки)	ниобий
азот	автоматная	высококачественная
В	Г	Д	Е
вольфрам	марганец	медь	селен
К	Л	М	Н
кобальт	(в конце марки)	молибден	никель
	литейная
П	Р	Р	С
ф(пх)осфор	(внутри марки)	(в начале марки)	силиций
	бор	рапидная(вольфрам)	(кремний)
Т	У	Ф	Х
титан	углеродистая	в(ф)анадий	хром
	инструментальная
Ц	Ч	Ш	Ю
цирконий	ц(ч)ерий	шарикоподшип-	алюминий
		никовая сталь

В зависимости от основных легирующих элементов стали делятся на группы:

– хромистая – 15Х, 15ХА, 30ХРА, 40Х, 45Х и др.;

– марганцовистая – 15Г, 15Г2, 10Г2, 45Г, 50Г2 и др.;

– хромомарганцовистая – 15ХГ, 18ХГТ, 20ХГМ, 25ХГМ, 35ХГФ и др.;

– хромоникелевая – 20ХН, 20ХНР, 20ХНЗА, 12ХНЗ, 45ХН и др.;

– хромокремистая – 33 ХС, 40ХС и др.;

– хромомолибденовая, хромованадиевая, хромоалюминиевая – 15ХМ, 4ХМФА, 30Х3МФ, 35ХФМА, 35ХМ10А и др.

Всего стандартизировано до 100 марок легированных сталей.

В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) различают стали:

– качественные (12ХНЗ), S и P <0,35%;

– высококачественные (30ХГСА) – индекс А в конце марки, S и P <0,025%;

– особо высококачественные, в конце маркировки стали ставится буква Д – полученная электродуговым переплавом, в конце марки стали ставится буква Ш – полученная электрошлаковым способом (12Х18Н9Т-Д, ШХ15СГ-Ш).

Индекс Ч в конце марки стали указывает на то, что сталь легирована редкоземельными элементами (титан, ниобий, цирконий, кальций) – эти стали применяются в нефтегазовой промышленности.

Буква А в начале марки означает, что сталь автоматная, то есть повышенной обрабатываемости резанием на станках автоматах (ГОСТ 1414-75)- АС35Г2,АС30М.

Буква Л в конце марки обозначает, что сталь предназначена для изготовления деталей литьем (ГОСТ 977-88)- 30 ГСЛ.

Индекс Ш в начале марки стали – сталь шарикоподшипниковая (ШХ9) ГОСТ 801-78. Хром представлен в десятых долях процента – 0,9% Cr.

Цифры, стоящие перед маркировкой стали означают :

– две цифры – содержание углерода в сотых долях процента;

– одна цифра – содержание углерода в десятых долях процента;

– цифры отсутствуют – содержание углерода до одного процента.

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.

Для достижения жаропрочности стали легируют хромом, никелем и другими карбидообразующими элементами Mo, V, W, Nb, Si, Ti, Al. Стали 12Х1МФ, 12Х2МФСР сохраняют прочность до температуры 500С; сталь 40Х15Н7Г7Ф2МС;с карбидным упрочнением жаропрочна до 700С..

Стали для работы при низких температурах

Для крупных конструкций используются свариваемые низколегированные стали 9Г2С, 14Г2АФ. Для изделий, работающих при температуре до -50С - улучшаемые стали 40Х, 65Г, 60С2А.

Высокую хладостойкость имеют стали, легированные никелем: 03Х9К14Н6М3Т. Их используют в изделиях, работающих до температуры – 196С и относящихся к авиационной, ракетной и космической технике.

Износостойкие стали обладают высоким сопротивлением к силам трения в условиях действия больших контактных давлений и ударных нагрузок.. Это рабочие элементы дробилок, мельниц, насосов, смесителей.

Сталь 110Г13Л с плохой обрабатываемостью резанием предусматривает получение деталей литьем, для тяжелых условий абразивно-ударного изнашивания, крестовин железнодорожных стрелок, щек дробилок, траков гусеничных машин, ножей отвалов бульдозера, черпалок землеройных м-шин.

Стали марок 08Х18Н9Т, 30Х10Г10, 08Х14Г12, 08Х14АГ12М применяются для деталей гидротурбин и гидронасосов, работающих в условиях эрозийного износа.

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).

Пружинно – рессорные стали общего назначения применяются для изготовления силовых, жестких, упругих элементов, которые должны иметь минимальную упругую деформацию.

Стали 50ХГ, 55ХГР, 55С2, 60С2, 60СГА применяют для изготовления рессор автомобилей, пружин железнодорожного транспорта.

Сталь 50ХФА – пружины ответственного назначения.

Сталь 55ХГСФ – пружины станков и прессов.

Стали 60С2ХФА, 65С2ВА – пружины станков и прессов, работающих до температуры 250С.

45ХНМФА – клеммовые пружины и торсионные валы.

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 быстрорежущая инструментальная сталь; содержание углерода до 1 %, 18 % вольфрама.

Сплавы высокой стойкости против коррозии:

08Х22Н6Т – камеры сгорания и другие конструктивные элементы газовых турбин, сварных корпусов, днищ, фланцев, деталей внутренних устройств аппаратов, турбинных дисков, работающих при температурах от -10 до +300С, под давлением и в агрессивной среде;

06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ – сварные конструкции, работающие при температурах до +80С в серной кислоте различных концентраций;

Н70М20 – сварные конструкции, работающие в среде соляной и фосфорной кислот, а также в серной кислоте с концентрацией до 60%.

4. 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.

5. 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.

6. Маркировка специальных сталей

6.1 Автоматные стали

Автоматная сталь (ГОСТ 1414-75) предназначена для изготовления мелких винтов, гаек, шпилек и других конструкционных деталей неответственного назначения или работающих без ударных нагрузок. Автоматные стали хорошо обрабатываются на металлорежущих станках – автоматах за счет повышенного содержания серы и фосфора.

Добавление в автоматные стали свинца, селена, теллура позволяет в 2-3 раза сократить расход режущего инструмента, а производительность обработки повышается на 30%. Улучшение обрабатываемости достигается модифицированием кальцием, который скругляет сульфидные включения, что положительно влияет на обрабатываемость.

Марки автоматных сталей обозначают буквой А и цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, легирующие элементы обозначают буквами: Г-марганец, Е-селен, или теллур, С-свинец,Ц-кальций.

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.

Литейные стали

Литейные стали выплавляются в соответствии с ГОСТ 977-88. Маркируются они так же, как и качественные конструкционные стали, но с добавлением буквы Л в конце марки. Они содержат до 0,9%Mn, до 0,52%Si и не более 0,06%S и 0,08%P.

Пример Сталь 15Л – сталь литейная с содержанием углерода 0,15%.

Низкоуглеродистые литейные стали применяют для изготовления деталей, подвергающихся ударным нагрузкам – арматуры, деталей сварно-литых конструкций. Среднеуглеродистые стали используют для отливки станин и валков прокатных станов, крупных шестерен.

Арматурные стали

Для армирования железобетонных конструкций применяют прутки (гладкие и периодического профиля) и проволоку. В предварительно напряженной железобетонной конструкции, то есть когда бетон сжат вложенными в конструкцию стальными стержнями, металл испытывает значительные напряжения. В таких конструкциях применяют высокопрочные стальные стержни или проволоку

Арматурная сталь делится на классы по прочности в соответствии с ГОСТ 5781-82. Маркируется арматурная сталь буквой А, за которой следует римская цифра, показывающая класс по прочности (от А-I до A-VIII).

Пример сталь А-III – сталь арматурная, III класс по прочности.

Арматурную сталь классов А-I, А-II, А-III применяют для ненапряжен-ных конструкций, а сталь более высоких классов - для предварительно напряженных конструкций. Свойства, соответствующие классам А-IV ,А-V , могут быть получены в углеродистых сталях марок Ст5, Ст6 после упрочняющей термической обработки (закалка в воде и отпуск при 400°С). Арматура более высоких классов (А-VI - A-VIII) изготовляется с применением упрочняющей термической обработки.

Котельные стали

Сталь для изготовления деталей котлостроения должна выдерживать температуры до 450°С и значительное давление. Котельные стали поставляются в соответствии с ГОСТ 5520-79 в виде толстых листов. Они маркируются сочетанием цифр, указывающих содержание углерода в сотых долях процента и буквой К, следующей за цифрами.

Пример Сталь 15К – сталь котельная с содержанием углерода в среднем 0,15%.

Котельные стали марок 12К, 16К, 18К используются для изготовления деталей, частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенных и криогенных температурах.

Стали марок 15К, 20К, 22К идут на изготовление днищ, фланцев цельнокованных, сварных барабанов паровых котлов, полумуфт, патрубков и других деталей, работающих при температурах от -40 до +450°С под давлением.

Мостовые стали

Мостовая сталь предназначена для изготовления пролетных строений мостовых конструкций. Поставляется листовая, широкополосная, фасонная и сортовая. В мостостроении допускается использовать только спокойную сталь.

Сталь выплавляется двух марок:

– М16С – для сварных мостовых конструкций. В маркировке буква М показывает, что сталь мостовая, цифра показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, буква С, что сталь подвергается сварке.

– Ст3 мост. – для клепаных конструкций. Цифра в марке означает номер группы механических свойств стали.

Сталь М16С дополнительно раскисляется алюминием, а содержание в ней хрома, никеля и меди не должно превышать 0,3% каждого. Сталь испытывается на изгиб на 180° в холодном состоянии и на ударную вязкость при температуре +20° и -20°С. Сталь М16С, идущая на изготовление ответственных сварных кон-струкций, оценивается на чувствительность к старению. Предъявляются высокие требования к качеству проката. На кромках листов и полос не должно быть расслоений, а заварка и заделка дефектов не допускаются.

Рельсовая сталь

Материалом для рельсов служит специальная рельсовая сталь. Рельсы изготавливают двух групп:

1-я группа – из спокойной мартеновской стали, раскисленной в ковше комплексными раскислителями без применения алюминия или других раскислителей;

2-я группа – из спокойной мартеновской стали, раскисленной алюминием или марганцем.

Рельсовые стали маркируются буквой М, которая указывает мартеновский способ выплавки, за которой следует цифра, указывающая содержание углерода в сотых долях процента. Буквы В, Т, Ц указывают повышенное содержание ванадия, титана, цирко-ния. Массовая доля ванадия в рельсовой стали колеблется от 0,01 до 0,07 %, титана от 0,005-0,02, циркония 0,001-0,050%.

Пример : М76ВТ– сталь рельсовая, мартеновского способа выплавки, с содержанием 0,76 % углерода, повышенным содержанием ванадия и титана.

Сталь марок М76, М76Т, М76ВТ, М76Ц, М74Т, М74Ц выпускают для изготовления первой группы рельсов типа Р75, Р65, Р50; для второй группы рельсов используют стали марок М76, М74.

Условия эксплуатации рельсов на дорогах Сибири вдвое тяжелее, чем в европейской части России. Созданы рельсы низкотемпературной надежности Р65, объемно-закаленные 1-й группы, выплавляемые из ванадий - ниобий - борсодержащей стали. Для этих рельсов используется электросталь, выплавка которой производится в дуговых печах. При температуре -60°С рельсы из электростали

выдерживают ударные нагрузки вдвое больше, чем рельсы из

мартеновской стали.

Примерное назначение сталей

Таблица 2. Примерное назначение конструкционных сталей

Марка	Назначение
Ст1, Ст2	Неответственные корпусные детали (получаемые глубокой вытяжкой или сваркой)
Ст3пс, Ст3кп	Гнутые профили с толщиной листа 1.9 мм, уголки
Ст5пс, Ст5сп	Болты, гайки, ручки, штыри, тяги и др.
08кп, 10	Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой (сложные корпуса, несущие конструкции)
30, 35	Детали, испытывающие небольшие напряжения (оси, шпиндели, звёздочки, диски, валы)
40, 45	Детали, от которых требуется повышенная прочность (коленчатые и распредвалы, шатуны, зубчатые венцы)
50, 55	Зубчатые колёса, прокатные валки, штоки, валы, эксцентрики, малонагруженные пружины и рессоры
60, 70, 80	Детали с высокими прочностными и упругими свойствами (шпиндели, пружинные кольца)
10ХСНД, 09Г2СЮч	Для деталей ответственных сварных конструкций повышенной прочности
09Г2, 09Г2С	Для деталей сварных конструкций
15Х, 15ХФ	Хорошо цементуется. Валы распределительные, толкатели, мелкие детали, работающие в условиях износа при трении
18ХГТ, 20ХГР	Для цементуемых деталей, работающих на больших скоростях при высоких давлениях и ударных нагрузках (зубчатые колёса, шпиндели, кулачковые муфты, втулки и др.)
40Х, 45Х, 50Х	Улучшаемая сталь. Для деталей, работающих на средних скоростях и давлениях (зубчатые колёса, шпиндели в подшипниках качения, червячные валы)
45ХН, 50ХН	Аналогично применению стали 40Х, но для деталей больших размеров

Продолжение таблицы 2

Таблица 3. Примерное назначение инструментальных сталей

Марка	Назначение
У7, У7А	Для слесарно-монтажных инструментов - молотков, кувалд, бородок, отвёрток, плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек и др.
У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А	Для изготовления инструментов, работающих без разогрева режущей кромки. Для калибров простой формы и пониженных классов точности. Для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, мелких конструкционных деталей, в том числе для часов
У10, У10А, У11, У11 А	Для штампов холодной штамповки небольших размеров и без резких переходов по сечению. Для калибров простой формы и пониженных классов точности. Для накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др.
У13, У13А	Для инструментов с пониженной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов
Х, 9Х18	Измерительные инструменты
ХВГ, Х12М, Х12Ф1	Штампы для холодной штамповки, валки для накатки резьбы

Продолжение таблицы 3

Таблица 4. Назначение коррозионностойких сталей и сплавов

Марка	Назначение
20Х13, 08Х13, 25Х13Н2	Для деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам и работающих в слабоагрессивных средах. Мартенситная сталь
14X17H2, 12Х13	Для различных деталей химической и авиационной промышленности. Феррито-мартенситная сталь
95Х18	Для деталей высокой твёрдости, работающих в условиях износа. Мартенситная сталь
09Х15Н8Ю, 07X16H6	Для высокопрочных изделий, упругих элементов
08X10H20T2	Немагнитная сталь для деталей, работающих в морской воде, аустенитная немагнитная
03Х13АГ19	Для деталей, работающих в слабоагрессивных средах, а также при температурах до -196 °С
12Х18Н10Т, 03Х18Н12	Для сварных конструкций в разных отраслях промышленности, аустенитная немагнитная
15Х18Н12С4Ю	Для сварных изделий, работающих в воздушной и агрессивной средах, в концентрированной азотной кислоте

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

· металлургическое качество стали;

• назначение стали;

· химический состав стали по марке.

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

Практическое задание следует представить в виде таблицы 6

Таблица 5 Варианты заданий

Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4
Ст3Гпс	Ст3кп	Ст2кп	Ст6сп
20ХР	50Г2	38ХМЮА	40ХФА
12ХГНФАЮ	15Г2СФ	16Г2АФпс	12Г2СМФ
2Х13В8К10	5ХНМ	2Х12В3МФ	6ХНФ
Р6М5	Р12	Р7Т	Р9
14Х17Н2	07Х13АГ20	08Х21Н6М2Т	09Х15Н8Ю
М76	М16С	20К	А-II
А40Г	15К	Ст3мост	15Л
12К	М76ВТ	А-I	М74
Вариант 5	Вариант 6	Вариант 7	Вариант 8
Ст1 сп	Ст6пс	Ст5сп	Ст4пс
50ХГ	20ХГР	50ХГА	45ХН
15ХГ2СФР	14ХГНСФР	12ХГ2СМФ	12ХГНФАЮ
9ХФ	8Х4В4Ф	4Х5В4ФСМ	2Х12В7К5
Р6М3	Р9М4	Р12М3	Р18Ф2
14Х18Н4Г4Л	12Х18Н12БЛ	31Х19Н9МВБТ	15Х23Н18Л
А-III	У9А	М74Ц	БСт5 пс
М76Т	А-IV ,	40Г	М76Т
АС35Е	А20	У13	А-V

Вариант 9	Вариант 10	Вариант 11	Вариант 12
Ст1 сп	Ст4пс	Ст5Гпс	Ст6пс
60C2XA	40ХН3А	18ХГТ	40ХС
15ГСМХР	14Х2ГМР	14ГНФБАЮ	09Г2СЮЧ
ХГ3М	У11А	4ХНМ	4Х13
Р14Ф4	Р9Ф5	Р6М5Ф3	Р5М4Ф4
12Х18Н12М3Т	12Х25Н5ТМФЛ	120Г10ФЛ	20Х21Н46В8РЛ
М74Ц	М16С	50Л	А20
А11	А-VI	АС14	Ст3мост
15Л	22К	18К	A-VIII
Вариант 13	Вариант 14	Вариант 15	Вариант 16
Ст2сп	Ст3пс	Ст4пс	Ст3сп
50ХН		50ХФА
10ХСНД	15ХСНД	15ГФ	09Г2С
Х6ВФ	9Г2Ф	ХВГ	ХВСГ
Р18Ф3	Р14Ф4	Р9Ф5	Р12Ф3
10Х18Н11БЛ	110Г13ФТЛ	110Г13Х2БРЛ	15Х18Н22В6М2 Р
А30	А-II	У8	16К
22К	У7А	А-I	ВСт2пс
15Л	А30	50Л	У13А
Вариант 17	Вариант 18	Вариант 19	Вариант 20
Ст5пс	Ст3кп	Ст3Гсп	Ст6пс
60C2H2A	70С2ХА	70СЗА	65ГС
15Г2АФДпс	12ГН2МФАЮ	12Г2АМФ	15ХСНД
У10А	Х12Ф1	6Х2С	9ХВФ
Р9К10	Р18К5Ф2	Р10К5Ф5	Р12Ф4К5
10Х18Н9Л	10Х18Н3Г3Д2Л	130Г14ХМФАЛ	15Х18Н22В6М2
БСт4сп3	А-IV	ВСт3Гсп2	20К
22К	15К	У10	A-VIII
40Г	М76Т	М74Ц	М16С

Таблица 6 Расшифровка марок сплавов

Пример заполнения таблицы 6

Стали, используемые в сварных металлоконстукциях, различаются по ряду признаков, отражающих их изготовление, служебные свойства и область применения. Важнейшими из этих признаков являются:

· способ выплавки и разливки стали;

· степень раскисленности;

· химический состав;

· состояние поставки;

· уровень (класс) прочности;

По способу выплавки применяемую в сварных металлоконструкциях сталь можно разделить на мартеновскую, кислородно-конверторную и электросталь.

До 1960 г. для металлоконструкций использовали почти исключительно сталь, выплавленную в мартеновских печах. В последующие периоды во всем мире получил большое распространение наиболее производительный способ выплавки в кислородных конверторах с использованием для продувки через расплавленный металл кислорода высокой чистоты не менее 99,5% О 2 . Качество кислородно-конверторной стали не уступает качеству мартеновской, и с 1971 г. эти виды стали не разделяются.

С пуском крупных электродуговых печей, имеющих массу плавки 100-250 т и более, увеличилась выплавка стали в электропечах. Эта сталь отличается повышенной чистотой по содержанию вредных примесей - серы и фосфора.

В процессе электрошлакового переплава исходные заготовки (слябы) из стали мартеновской, кислородно-конвертерной или электростали переплавляются с нагревом электрическим током под слоем расплавленной шлаковой смеси специального химического состава. При этом содержание серы и кислорода уменьшается в 2-3 раза. Неметаллические включения, еще остающиеся в слитке, имеют малые размеры и равномерно распределены по объему.

По степени раскисленности сталь разделяется:

·кипящая (кп);

·полуспокойная (пс);

·спокойная (сп).

При выплавке стали в мартене или конвертере из передельного чугуна, содержащего 3-4 % углерода, окисление углерода (до содержания 0,06-0,25%С в стали) связано с образованием газообразных продуктов СО и СО 2 , вызывающих кипение металлической ванны. Если не проводить раскисления, то кипение продолжается после выпуска плавки в ковш и после разливки ее в изложницы до затвердевания слитка. Такая сталь называется кипящей .

Выделение газообразных продуктов при кристаллизации слитка кипящей стали приводит к резкому усилению его неоднородности по содержанию С, S и P, называемой ликвацией. Головная (верхняя) часть и сердцевина слитка обогащены примесями. Зона максимального содержания ликвирующих элементов в слитке кипящей стали расположена на расстоянии 5-15 % высоты слитка от его верха, ликвация по углероду достигает 400 % и по сере 900% среднего содержания этих элементов в плавке.

Идущая в отход при прокатке головная часть слитка (обрезь) кипящей стали составляет 4-10 % его массы. Но и в оставшейся части слитка после его прокатки имеются обширные зоны ликвации с содержанием С до 0,3-0,4% и серы до 0,15% при среднеплавочном содержании С = 0,12-0,22 % и S <= 0,05%. В результате разные листы и профили, входящие в одну партию (плавку) кипящей стали, но изготовленные из разных частей слитка (головной, средней или донной), неодинаковы по содержанию C, S и P.

Спокойная сталь раскисляется в сталеплавильном агрегате, а также в ковше при выпуске из печи. При этом в жидкий металл вводятся энергичные раскислители: марганец, кремний. алюминий, иногда кальций или титан. Эти элементы обладают значительно большим сродством к кислороду, чем углерод, поэтому окисление углерода прекращается, и сталь перестает кипеть. Благодаря этому слитки спокойной стали гораздо однороднее по химическому составу, чем кипящей. Ликвация по углероду лишь на 60%, а по сере на 110% превышает среднеплавочное содержание этих элементов.

Вместе с тем затвердевание слитка спокойной стали связано с образованием большой усадочной раковины. Для получения бездефектного тела слитка сталь разливают в изложницы с теплоизолирующими прибыльными надставками. Усадочная раковина образуется в верхней утепленной части слитка, которую перед прокаткой удаляют. Обрезь составляет 12-16% массы слитка. Поэтому выход годного проката из слитков спокойной стали меньше, чем из слитков кипящей. Вследствие этого, а также из-за большей продолжительности плавки за счет операции раскисления, дополнительного расхода ферросплавов и алюминия спокойная сталь дороже кипящей.

Низкое качество кипящей стали и небольшая технико-экономическая эффективность спокойной стали послужили стимулом к разработке варианта с промежуточной степенью раскисления – полуспокойной стали. Она выплавляется, как кипящая, но в ковше или при разливке в изложницы обрабатывается небольшим количеством раскислителей, гораздо меньшим, чем при выплавке спокойных сталей. Обычно применяют комплексное раскисление ферросилицием и алюминием. Быстрое прекращение кипения и затвердевание головной части слитка предотвращает развитие большой химической неоднородности. При этом для ликвации в слитках полуспокойной стали характерно превышение среднеплавочного содержания углерода на 80% и серы на 150%. Расстояние осевой ликвационной зоны от верха слитка составляет 15-30% его высоты; головная обрезь - 3-5% массы слитка.

Производство полуспокойных сталей характеризуется высокой технико-экономической эффективностью. В сравнении с производством спокойной стали выход годного проката из слитков выше на 8-10%, расход ферросилиция на раскисление снижен в 2-5 раз, алюминия в 5 раз, существенно уменьшается количество изложниц. Себестоимость и цена проката из полуспокойной стали на 2-9% ниже, чем из спокойной. Вместе с тем по качеству в части однородности химического состава, микроструктуры и механических свойств, сопротивления хрупкому разрушению и показателям прочности прокат полуспокойной стали уступает прокату спокойной стали, занимая промежуточное положение.

Химический состав стали - главная ее характеристика. Он определяет ее марку. При этом содержание химических элементов для данной марки стали задается не дискретно, а некоторым интервалом, в пределах которого изменение хим. состава не должно сопровождаться выведением свойств за границы гарантируемых уровней. Ширина интервала связана с возможностью сталеплавильного производства соблюдать заданную композицию.

Стали, в которых отсутствуют специальные добавки легирующих элементов или имеется лишь небольшое их количество, обусловленное технологией выплавки, называются углеродистыми.

- низкоуглеродистые (до 0,25 % С);

- среднеуглеродистые (0,3-0,6 % С);

- высокоуглеродистые (свыше 0,6 % С).

Для сварных металлоконструкций используются преимущественно стали с низким содержанием углерода. Они поставляются по ГОСТ 380-88, ГОСТ 14637-89 и ГОСТ 27772-88, а также сталь по ГОСТ 1050-88 главным образом в виде труб.

Стали, в которые специально вводятся добавки легирующих элементов для обеспечения требуемых свойств, называются легированными . Они могут содержать один, два, три и более легирующих элемента. Так, различают марганцовистую, хромистую, кремнемарганцовистую, хромоникелевую, хромоникельмолибденовую и другие легированные стали.

Легированные стали с небольшим содержанием легирующих элементов, обычно в сумме не превышающем 2-3 % по массе, и с низким содержанием углерода, используемые в строительстве, машиностроении, судостроении для изготовления сварных металлоконструкций, выделены в особую группу, их называют низколегированными . Прокат низколегированных сталей для металлоконструкций поставляется по ГОСТ 19281-89 (сортовой и фасонный), ГОСТ 19282-73 (листы и широкие полосы), ГОСТ 6713-91, ГОСТ 27772-88 и другим ТУ.

Стали с общим содержанием легирующих элементов от 3 до 10% - среднелегированные .

Марки стали

Маркировка всех легированных сталей однотипная: первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента; буквы - условное обозначение легирующих элементов; цифра после буквы - примерное содержание легирующего элемента (единица и меньшее значение не ставятся); буква «А» в конце марки показывает, что сталь высококачественная и имеет пониженное содержание серы и фосфора.