Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.
99% всей стали — материал конструкционный в широком смысле слова: включая стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов, инструмента и для особых условий работы — теплостойкие, нержавеющие, и т.п. Его главные качества — прочность (способность выдерживать при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать достаточные деформации без разрушения как при производстве конструкций, так в местах перегрузок при их эксплуатации), вязкость (способность поглощать работу внешних сил, препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
В свою очередь углеродистые стали могут быть:
- малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;
- среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
- высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%
Легированные стали подразделяют на:
- низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
- среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
- высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
1.2 Назначение
Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода. С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.
С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.
1.3 Качество
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
- Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
- Качественные — до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
- Высококачественные — до 0.025% серы и фосфора.
- Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.
1.4 Степень раскисления
По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:
Сварка конструкционных низколегированных сталей
... Сварка конструкционных низколегированных сталей 3.1 Состав и свойства сталей Углерод является основным легирующим элементом в углеродистых конструкционных сталях и определяет механические свойства сталей ... низколегированная сталь повышенной прочности 09Г2С (по ГОСТ 19281-89) . Низколегированные стали содержат углерода ... сера и фосфор распределены в них более равномерно, чем в кипящих сталях. Эти стали ...
- спокойные стали, т. е., полностью раскисленные;
- такие стали обозначаются буквами «сп» в конце марки (иногда буквы опускаются);
- кипящие стали — слабо раскисленные;
- маркируются буквами «кп»;
- полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами «пс».
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
- сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
- сталь группы Б — по химическому составу;
- сталь группы В — с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности, относительное удлинение, предел текучести, изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории, которые обозначаются арабскими цифрами.
2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА
2.1 Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества
Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами «Ст» и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква «Г» после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа «А» в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.
Качественные стали маркируют следующим образом:
- в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации;
- а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;
05кп — сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С;
60 — сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С;
б) в десятых долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой «У»:
- У7 — углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);
- У12 — углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;
- легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:
- А — азот;
- К — кобальт;
- Т — титан;
- Б — ниобий;
- М — молибден;
- Ф- ванадий;
- В — вольфрам;
- Н — никель;
- Х — хром;
- Г — марганец;
- П — фосфор;
- Ц — цирконий;
- Д — медь;
- Р — бор;
- Ю — алюминий;
- Е — селен;
- С — кремний;
- Ч — редкоземельные металлы.
Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего элемента, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%).
Примеры:
14Г2 — низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.
03Х16Н15М3Б — высоко легированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.
Таблица 1
|
Обозначение стали |
Содержание углерода |
|
|
Ст0 |
< 0.23%, |
|
|
Ст1 |
0.06 — 0.12%, |
|
|
Ст2 |
0.09 — 0.15%, |
|
|
Ст3 |
0.14 — 0.22%, |
|
|
Ст4 |
0.18 — 0.27%, |
|
|
Ст5 |
0.28 — 0.37%, |
|
|
Ст6 |
0.38 — 0.49%. |
|
Например: Ст1кп2 — углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);
- ВСт5Г — углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);
- Вст0 — углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).
2.2 Нелегированные конструкционные качественные стали
В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05 ; 08 ; 10 ; 25 ; 40 и т.д. Так сталь с содержанием углерода 0.07 — 0.14% обозначается 10, сталь с содержанием углерода 0.42 — 0.50% — 45, а сталь с углеродом 0.57 — 0.65% — 60. При этом для сталей с C < 0.2%, не подвергнутых полному раскислению, в обозначение добавляются буквы кп (для кипящей стали) и пс (для полуспокойной).
Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются. Например, 08кп, 10пс, 15, 18кп, 20 и т.д. Буква Г в марке стали указывает на повышенное содержание марганца. Например: 14Г, 18Г и т.д. Качественные стали с повышенными свойствами, используемые для производства котлов и сосудов высокого давления, обозначают по ГОСТ 5520-79 добавлением буквы К в конце наименования стали: 15К, 18К, 22К.
2.3 Конструкционные легированные стали
В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь (см. таблицу 2, нержавеющие стали.) Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа , при содержании легирующего элемента до 1.5% цифра за соответствующей буквой не указывается. Например, сталь состава C 0.09 — 0.15%, Cr 0.4 — 0.7%, Ni 0.5 — 0.8% называется 12ХН, а сталь состава C 0.27 — 0.34%, Cr 2.3 — 2.7%, Mo 0.2 — 0.3%, V 0.06 — 0.12% — 30Х3МФ. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S < 0.03%, P < 0.03%) и сталь относится к группе высококачественных в конце ее обозначения ставят букву А. Особовысококачественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему эффективную очистку от сульфидов и оксидов, обозначают добавлением через тире в конце наименования стали буквы Ш. Например: 12Х2Н4А, 15Х2МА, 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш и др.
2.4 Литейные конструкционные стали
В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что и качественные и легированные стали. Отличие заключается лишь в том, что в конце наименований литейных сталей приводится буква Л, например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35 ХГЛ и др. Строительные стали. Строительные стали по ГОСТ 27772-88 обозначаются буквой С (строительная) и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Буква К в конце наименования указывает на стали с повышенной коррозионной стойкостью, буква Т — на термоупрочненный прокат, а буква Д — на повышенное содержание меди. Например: С255, С345Т, С 390К, С440Д и т.д.
2.5 Шарикоподшипниковые стали
ГОСТ 801-78 маркируют буквами «ШХ», после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента. Для сталей, подвергнутых электрошлаковому переплаву, буква Ш добавляется также и в конце их наименований через тире. Например: ШХ15, ШХ20СГ, ШХ4-Ш.
2.6 Автоматные стали
ГОСТ 1414-75 начинаются с буквы А (автоматная).
Если сталь при этом легирована свинцом, то ее наименование начинается с букв АС. Для отражения содержания в сталях остальных элементов используются те же правила, что и для легированных конструкционных сталей. Например: А20, А40Г, АС14, АС38ХГМ
3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА
3.1 Нелегированные углеродистые инструментальные стали
Данные стали в соответствии с ГОСТ 1435-90 делятся на качественные и высококачественные. Качественные стали обозначаются буквой У (углеродистая) и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в стали, в десятых долях процента. Так сталь У7 содержит 0.65 — 0.74% углерода, сталь У10 — 0.95 — 1.04%, а сталь У13 — 1.25 — 1.35%. В обозначения высококачественных сталей добавляется буква А (У8А, У12А и т.д.).
Кроме того, в обозначениях как качественных, так и высококачественных углеродистых инструментальных сталей может присутствовать буква Г, указывающая на повышенное содержание в стали марганца. Например: У8Г, У8ГА.
3.2 Инструментальные легированные стали
Правила обозначения инструментальных легированных сталей по ГОСТ 5950-73 в основном те же, что и для конструкционных легированных. Различие заключается лишь в цифрах, указывающих на массовую долю углерода в стали. Процентное содержание углерода также указывается в начале наименования стали, в десятых долях процента, а не в сотых, как для конструкционных легированных сталей. Если же в инструментальной легированной стали содержание углерода составляет около 1.0%, то соответствующую цифру в начале ее наименования обычно не указывают. Приведем примеры: сталь 4Х2В5МФ имеет содержание C 0.3 — 0.4%, Cr 2.2 — 3.0%, W 4.5 — 5.5%, Mo 0.6 — 0.9%, V 0.6 — 0.9%, а сталь ХВГ — C 0.9 — 1.05%, Cr 0.9 — 1.2%, W 1.2 — 1.6%, Mn 0.8 — 1.1%.
3.3 Быстрорежущие стали
Обозначают буквой «Р», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама: В отличие от легированных сталей в наименованиях быстрорежущих сталей не указывается процентное содержание хрома, т.к. оно составляет около 4% во всех сталях, и углерода (оно пропорционально содержанию ванадия).
Буква Ф, показывающая наличие ванадия, указывается только в том случае, если содержание ванадия составляет более 2.5%. В соответствии с вышесказанным сталь Р6М5 имеет состав С 0.82 — 0.9%, Cr 3.8 — 4.4%, Mo 4.8 — 5.3%, V 1.7 — 2.1%, W 5.5 — 6.5%, а сталь состава С 0.95 — 1.05%, Cr 3.8 — 4.3%, Mo 4.8 — 5.3%, V 2.3 — 2.7%, N 0.05 — 0.1%, W 5.7 — 6.7% называется Р6АМ5Ф3
4. НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА
Обозначения стандартных нержавеющих сталей согласно ГОСТ 5632-72 состоят из букв и цифр и строятся по тем же принципам, что и обозначения конструкционных легированных сталей. В обозначения литейных нержавеющих сталей добавляется буква Л.
Приведем примеры: нержавеющая сталь состава C < 0.08%, Cr 17.0 — 19.0%, Ni 9.0 — 11.0%, Ti 5*C — 0.7% обозначается 08Х18Н10Т, а литейная сталь 16Х18Н12С4ТЮЛ имеет состав C 0.13 — 0.19%, Cr 17.0 — 19.0%, Ni 11.0 — 13.0%, Si 3.8 — 4.5%, Ti 0.4 — 0.7%, Al 0.13 — 0.35%.
В том случае, если стали получены методом электрошлакового переплава, к их наименованиям (также как и для легированных сталей) добавляется через тире буква Ш (06Ч16Н15М3Б-Ш).
Помимо этого к наименованиям указанных сталей через тире могут добавляться буквы, означающие следующее:
- ВД — вакуумно-дуговой переплав (09Ч16Н4Б-ВД),
- ВИ — вакуумно-индукционная выплавка (03Ч18Н10-ВИ),
- ЭЛ — электронно-лучевой переплав (03Н18К9М5Т-ЭЛ),
- ГР — газокислородное рафинирование (04Ч15СТ-ГР),
- ИД — ваккумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ЭП14-ИД),
- ПД — плазменная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ХН45НВТЮБР-ПД),
- ИЛ — вакуумно-индукционная выплавка с последующим электронно-лучевым переплавом (ЭП989-ИЛ)
— и т.д.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/konstruktsionnyie-stali-klassifikatsiya-markirovka-i-primenenie/
1. Гузова В. В., Синенко Е. Г. и др. Прикладная механика: учебное пособие — 2-е издание, перераб. и доп.. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. — 218 с
2. ГОСТ 380-71 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки и общие технические требования
