5. Классификация и маркировка сталей и сплавов. Классификация сплавов и сталей

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

2012 г

В производстве сварных конструкций используются различные стали и сплавы. Знание основ материаловедения очень важно при изучении дисциплин по специальности 150415 Сварочное производство.

Особое внимание в изучении дисциплины «Материаловедение» уделяется вопросам классификации и маркировки сталей, чугунов и различных сплавов. В пособии изложена систематизированная классификация основных металлических сплавов и их маркировка, приведены многочисленные примеры марок каждой группы сплавов, а также краткое описание и применение этих конструкционных материалов.

СОДЕРЖАНИЕ

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3

II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9

III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11

IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14

ЛИТЕРАТУРА 19

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные стали (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

Углеродистые стали

Стали классифицируют по различным признакам. Рассмотрим следующие основные признаки:

1.1.1 Химический состав, содержание углерода в стали

1) Низкоуглеродистые стали – содержание углерода до 0,25%.

2) Среднеуглеродистые – содержание углерода составляет 0,25-0,60%.

3) Высокоуглеродистые – содержание углерода превышает 0,6%.

Назначение

По назначению углеродистые стали классифицируют на:

1) конструкционные, которые подразделяются на строительные - содержащие до 0,25% углерода и машиностроительные - содержащие углерода от 0,25 до 0,65%.

2) инструментальные - содержание углерода в них более 0,65%, предназначены для изготовления режущего, измерительного инструментов.

3) с особыми физическими свойствами - специальные - автоматные стали – это низкоуглеродистые стали, имеющие повышенное содержание серы и фосфора, хорошо обрабатываются на токарных станках- автоматах и полуавтоматах. Эти стали маркируются буквой «А» и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента:

Пример: А12- автоматная сталь, содержащая 0,12% С.

Качество

Качество стали в основном зависит от содержания вредных примесей: серы и фосфора. По этому признаку стали подразделяют:

1) стали обыкновенного качества, содержащие до 0,06% S и до 0,07% Р. Эти стали маркируются буквами «Ст».

2) качественные - содержит до 0,035% серы и до 0,035% фосфора.

В марках качественных сталей буквы перед цифрами отсутствуют.

Качественные стали маркируют следующим образом: в начале марки указывают содержание углерода:

а) в сотых долях процента для конструкционных сталей, содержащих до 0,65%С.

Например: 60сп. – сталь углеродистая, конструкционная, качественная, спокойная, содержит 0,60%С.

б) в десятых долях процента для углеродистых инструментальных сталей, которые дополнительно маркируются буквой «У»

Например: У7 – углеродистая, инструментальная, качественная сталь, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены) содержащая 0,7% углерода.

3) высококачественные - до 0,025% серы и до 0,025% фосфора.

В конце марки ставится буква «А».

Степень раскисления

Раскисление – это процесс удаления из жидкого металла кислорода.

Сталь раскисляют алюминием, марганцем, кремнием.

По степени раскисления существуют:

1. Спокойные стали, т. е. полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами «сп» в конце марки.

2. Кипящие стали, плохо раскисленные, маркируются буквами «кп».

3. Полуспокойные стали, занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими; обозначаются буквами «пс».

1.1.5 Способы выплавки стали (для сталей обыкновенного качества)

1. Мартеновский способ выплавки – в начале марки указывают букву «М».

2. Конвертный способ – в марке присутствует буква «К».

3. Бессемеровский способ – буква «Б».

4. Электрический способ – буква «Э» - электросталь.

1.1.6 Группы поставки гарантии свойств и качества (для сталей обыкновенного качества)

1. Сталь группы А – поставляется потребителям по механическим свойствам, без уточнения химического состава. Стали этой группы маркируются буквами «Ст» и цифрами 0,1,2,3,4,5,6.Цифра означает номер марки и содержание углерода в десятых долях процентов.

2. Сталь группы Б – поставляется потребителям с гарантируемым химическим составом. Химический состав во многом зависит от способа выплавки стали. Если в марке стали присутствует одна из букв (М, К, Б) значит это сталь группы Б – гарантированы химические свойства.

3. Сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их маркируют индексом В.

1.1.7 По содержанию в стали марганца (для качественных и высококачественных сталей)

I группа - с нормальным содержанием марганца (Mn)

II группа – с повышенным содержанием марганца (Mn) (в конце присутствует буква «Г»).

Примеры расшифровок марок углеродистых сталей

Ст 2 – низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, обыкновенного качества, группа А – гарантированы механические свойства, содержит 0,2%С.

ВМСт5– среднеуглеродистая сталь, конструкционная, машиностроительная, обыкновенного качества, группы В – гарантированы механические и химические свойства, мартеновский способ выплавки, 0,5%С.

У7А – высокоуглеродистая, инструментальная, высококачественная, с нормальным содержанием марганца, 0,7%С.

08кп- - низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, качественная, кипящая, с нормальным содержанием марганца, 0,08%С

А12 – низкоуглеродистая, специальная автоматная, качественная, 0,12%С.

Легированные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. Стали, в которые добавляют легирующие элементы, называются легированными.

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами.

А - азот

Б - ниобий

В - вольфрам

Г - марганец

Д – медь

Е - селен

К - кобальт

М - молибден

Н - никель

П - фосфор

С - кремний

Р - бор

Ф – ванадий

Ю – алюминий

Т – титан

Ц – цирконий

Ч – редкоземельные металлы

Для легированных сталей принята следующая классификация:

а) Низколегированные стали – суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%.

б) Среднелегированные стали; в их состав суммарно входят от 2,5 до 10% легирующих элементов

в) Высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов

Назначение

а) Конструкционная сталь – содержащая до 0,65% углерода.

б) Инструментальная сталь – содержит углерода 0,70% до 1,2%.

в) С особыми химическими и физическими свойствами. К этой группе относятся стали, содержащие хотя бы один легирующий элемент, но свыше 10%.

Качество

а) Качественные стали

б) Высококачественные – в конце марки указывается буква “А”

Первые цифры в маркировке легированных сталей указывают среднее содержание углерода (если однозначная цифра – в десятых долях, если двухзначная цифра – то в сотых долях процента).

Если цифра перед буквами отсутствует, то содержание углерода приблизительно равно 1%.

Буквы указывают на присутствие того или иного легирующего элемента. Цифры, идущие после букв указывают среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание элемента равно ~ 1%, то цифра отсутствует.

Например:

7ХФ - низколегированная сталь; инструментальная, качественная; содержит 0,7%С; 1% хрома; 1% ванадия.

ХВСГ – среднелегированная сталь, инструментальная, качественная, содержит 1%С, 1% хрома; 1% вольфрама; 1% кремния; 1% марганца.

12Х18Н9Т - высоколегированная сталь; с особыми химическими свойствами (жаростойкая), качественная; содержит: 0,12%С, 18% хрома; 9% никеля, 1% титана.

38ХНЗМФА – среднелегированная сталь, конструкционная, высококачественная, содержит: 0,38% С, 1% хрома; 3% никеля, 1% молибдена, 1% ванадия.

Отдельные группы легированных сталей маркируют несколько иначе:

Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами «ШХ», после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента.

Например: ШХ6 – низколегированная шарикоподшипниковая сталь, инструментальная, качественная, углерода до 1%, хрома- 0,6%

Быстрорежущие стали (сложнолегированные) ГОСТ 19265-73 обозначают буквой «P» (от англ. Rapid- быстрый), цифра стоящая за ней, показывает среднее содержание вольфрама - основного легирующего элемента. Среднее содержание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях составляет соответственно 1% и 4%, поэтому в марке оно не указывается. Содержание остальных легирующих элементов указывается, как обычно, в цифрах, стоящих за их буквенным обозначением.

Например: Р9К10 – высоколегированная, инструментальная, быстрорежущая сталь, качественная; содержащая 1% углерода, 9% вольфрама; 10% кобальта, 4% хрома

Медь и ее сплавы

Техническая чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью.

По чистоте медь подразделяют на следующие группы (ГОСТ 859-78):

M00 – содержание меди не менее 99, 99 %,

М0 - содержит 99,95% меди,

М1 – содержание меди 99, 9% ,

М2 - содержание меди 99,7 %,

М3 - содержание меди 99,5%,

М4 - содержание меди 99,0 %.

По химическому составу сплавы меди подразделяют на латуни и бронзы. По способу обработки: – на литейные, деформируемые.

Сплавы маркируют следующим образом:

Л- латунь, Бр- бронза ; затем следуют буквы , обозначающие основные химические элементы , образующие сплав :

А- алюминий

Mц-марганец

Mг- магний

Су- сурьма

Кд- кадмий

Ц- цинк Ср – серебро

К-кремний

О - олово

Ж - железо

Н – никель

Ф – фосфор С- свинец

Б- бериллий

Мш – мышьяк

Т- титан

Х- хром

Цифры, следующие за буквами, указывают количество данного элемента в процентах.

4.1.1 Латунь ( ГОСТ 15527-70; ГОСТ 17711-80) –сплав меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками - алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца.

Например: Л- 63- латунь, содержит 63% меди и 37% цинка.

ЛАМш 77-2-0,05 –латунь, содержащая 77% меди , 2% алюминия, 0,055 мышьяка, остальное - цинк.

4.1.2 Бронза – это сплавы меди с оловом, свинцом, алюминием, кремнием и другими элементами. По химическому составу бронзы подразделяют на оловянные и специальные.

Примеры:

Бр А9Мц2Л – бронза, содержащая 9% алюминия, 2% марганца, остальное – медь. Л- указывает, что сплав литейный.

БрОФ8- 0,3 – бронза, содержащая 8% олова, 0,3% фосфора и остальное – медь.

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл, с плотностью 2,7 г/см3, обладающий высокими тепло – и электропроводимостью, стойкий к коррозии.

В зависимости от степени чистоты различают: (ГОСТ11069-74)

Алюминий особой чистоты А999.

Алюминий высокой чистоты А995; А99; А97; А 95

Алюминий технической чистоты А85; А8; А7; А6; А5; А0.

Алюминий маркируют буквой «A» и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0%. Буква «E» обозначает повышенное содержание железа и пониженное содержание кремния.

Например:

А999 – алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% алюминия.

А5 – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,5 % алюминия.

А7Е – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,7% алюминия, повышенное содержание железа и пониженное содержание кремния.

Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термообработкой относятся сплавы системы Al-Mn; Al-Mg – АМц; АМцС; АМг1; АМг4,5; АМг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой относятся сплавы, системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного химического состава. Дуралюмины маркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8. Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами «АД» и условным обозначением степени его чистоты: АД04 (>99.98% Al), АД000(>99.80% Al), АД0 (99,5% Al), АД1 (99,3% Al), АД(>98.80% Al).

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладают хорошей жидкотекучестью, имеют сравнительно небольшую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются: «АЛ» с последующим порядковым номером.

Например: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛ30.

Титан и его сплавы

Титан – тугоплавкий металл с невысокой плотностью (ρ =4,5 г/см3). Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%

Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, однако обработка резанием затруднена. Титан отличается высокой химической стойкостью.

Титан почти всегда легируют алюминием, хромом, молибденом, которые повышают его прочность и жаропрочность.

Сплавы титана обозначают буквами «ВТ» или «ОТ», после которых ставят условный номер сплава (ГОСТ 19807 -74)

Химический состав сплава ОТ4-О: 0,2 – 1,4% AI, 0,2 – 1,3% Mn, остальное титан.

ВТ-6: 5,3 – 6,8% AI, 3,5-5,3 % V, остальное Ti

Примеры марок титановых сплавов:

ВТ1-00, ВТЗ- 1; ВТ4; ВТ8; ВТ14.

ОТ4 -0; ОТ4; ОТ4-1.

Магний и его сплавы

Магний – легкий металл серебристо-белого цвета. Плотность равна 1,74 г/см3, температура плавления 651 0С. Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры Mg интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется.

Для повышения химико–механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и др. легирующие добавки.

По способу обработки различают литейные (ГОСТ 2856 –79) и деформируемые (ГОСТ 14957 – 76) сплавы магния.

Литейные магниевые сплавы обозначают буквами «МЛ», а деформируемые – «МА». Цифры, состоящие за буквами, означают условный номер по ГОСТу.

Например:

МЛЗ – магниевый литейный сплав № 3

МА14- магниевый деформируемый сплав № 14.

ЛИТЕРАТУРА

1 Геллер Ю.А. Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1983.

2 Мозберг Р.К. Материаловедение. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1991.

3 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Высшая школа, 1978.

4 Сидорин И.И., Косолапов Г.Ф., Макарова В.И. Основы материаловедения. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1976.

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

2012 г

В производстве сварных конструкций используются различные стали и сплавы. Знание основ материаловедения очень важно при изучении дисциплин по специальности 150415 Сварочное производство.

Особое внимание в изучении дисциплины «Материаловедение» уделяется вопросам классификации и маркировки сталей, чугунов и различных сплавов. В пособии изложена систематизированная классификация основных металлических сплавов и их маркировка, приведены многочисленные примеры марок каждой группы сплавов, а также краткое описание и применение этих конструкционных материалов.

СОДЕРЖАНИЕ

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3

II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9

III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11

IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14

ЛИТЕРАТУРА 19

Читайте также:

lektsia.com

Классификация железоуглеродистых сплавов

Все железоуглеродистые сплавы, в соответствии с диаграммой железо-углерод, подразделяются на техническое железо (содержание углерода в сплаве менее 0,02%), стали (содержание углерода в сплаве от 0,02% до 2,14%) и чугуны (содержание углерода более 2,14%)

Характеристика сталей

Стали — сплавы железа (Fe) с углеродом (С), с содержанием последнего не более 2,14%. Стали характеризуются достаточно высокой плотностью (7,7 - 7,9 г/см3) и другими физическими величинами:*

• Удельная теплоёмкость при 20°C: 462 Дж/(кг·°C)
• Температура плавления: 1450—1520°C
• Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг)
• Коэффициент линейного теплового расширения при температуре около 20°C: 11,5·10-6 1/°С
• Коэффициент теплопроводности при температуре 100°С: 30 Вт/(м·К)

*Данные характеристики представляют среднее значение. Фактическая величина свойств зависит от содержания углерода и легирующих элементов в стали. Для ее точного определения стоит пользоваться марочниками сталей и сплавов.

На практике используются стали с содержанием углерода не более 1,3%, т.к. при его более высоком содержании увеличивается хрупкость.

Классификация сталей

Стали характеризуются или классифицируются по множеству признаков:

Классификация по химическому составу

• углеродистые стали - классифицируются в зависимости от содержания углерода в %:
  • низкоуглеродистые (< 0,25 %C)
  • среднеуглеродистые (0,25-0,65 %C)
  • высокоуглеродистые (> 0,65 %C)

• легированные стали - классифицируются в зависимости от суммарного содержания легирующих элементов в %:
  • низколегированные (< 2,5%)
  • среднелегированные (2,5-10 %)
  • высоколегированные (> 10 %)

Если содержание Fe меньше 45 %, то это сплав, на основе элемента самого высокого содержания. Если содержание Fe больше 45 %, то это сталь.

Классификация по назначению

• конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов, содержание углерода <0,8%. Конструкционные подразделяются на цементуемые, с содержанием углерода <0,3% и улучшаемые, с содержанием углерода >0,3%. Основную классификацию и группы конструкционных сталей можно посмотреть здесь
• инструментальные – применяются для изготовления мерительного, режущего инструмента, штампов горячего и холодного деформирования. Содержание углерода >0,8%;
• с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по структуре

Классификация по Обергофферу - по структуре в равновесном состоянии

Изначально эта классификация содержала только 4 типа сталей:

• доэвтектоидные
• эвтектоидные
• заэвтектоидные
• ледебуритные (имеющие в литом состоянии эвтектику)

Позже были внесены дополнения:

• ферритные
• аустенитные

Равновесное состояние - состояние сплава или стали после медленного охлаждения, чаще всего после отжига

Классификация по Гийе - по структуре после нормализации (нагрева и охлаждения на воздухе)

• перлитные
• мартенситные
• ферритные
• аустенитные
• карбидные

Также могут быть смешанные классы: феррито-перлитный, аустенитно-ферритный и т.д.

Классификация сталей по качеству

Количественным показателем качества является содержания вредных примесей- серы и фосфора:

• обыкновенного качества (S≤0,05, P≤0,04)
• качественные стали (S, P ≤0,035)
• высококачественные (S, P ≤0,025)
• особовысококачественные (S≤0,015, P≤0,025)

Классификация по способу выплавки

• в мартеновских печах
• в кислородных конверторах
• в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

Классификация по степени раскисления

• кипящие (кп)
• полуспокойные (пс)
• спокойные (сп)

Классификация и маркировка чугунов

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.

Классификация чугунов

В зависимости от состояния углерода в чугуне, его подразделяют на следующие виды:

• белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида

Такой чугун может быть доэвтектическими и заэвтектическими, а разделяет их эвтектический чугун (4,31% С). Структура доэвтектического чугуна – перлит, вторичный цементит и ледебурит, заэвтектического – первичный цементит с ледебуритом.

• графитизированный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава. Такие чугуны подразделяют на:
  • серые - пластинчатая или червеобразная форма графита (ЧПГ)
  • высокопрочные - с шаровидным графитом (ЧШГ)
  • ковкие - хлопьевидный графит (ЧХГ)
  • чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) — имеет промежуточные свойства между СЧ и ВЧ. По форме графита напоминает СЧ, но имеет более толстые и более короткие пластины с округленными концами

Еще чугуны классифицируются по основе, в которой расположен графит. Основа может быть перлитной, ферритной, феррито-перлитной.

Маркировка чугунов

Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

Пример маркировки

СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;КЧ35 - ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун: С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

Чугуны специального назначения

К этой группе чугунов относятся жаростойкие (ГОСТ 7769—82), жаропрочные и коррозионностойкие (ГОСТ 11849—76) чугуны. Сюда же можно отнести немагнитные, износостойкие и антифрикционные чугуны.

Жаростойкими являются серые и высокопрочные чугуны, легированные кремнием (ЧС5) и хромом (4Х28, 4Х32). Высокой термо- и жаростойкостью обладают аустенитные чугуны: высоколегированный никелевый серый ЧН15Д7 и с шаровидным графитом ЧН15ДЗШ.

К жаропрочным относятся аустенитные чугуны с шаровидным графитом ЧН19ХЗШ и ЧН11Г7Ш.

В качестве коррозионностойких применяют чугуны, легированные кремнием (ферросилиды) — ЧС13, ЧС15, ЧС17 и хромом — 4Х22, 4Х28, 4Х32. Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их легируют молибденом (4С15М4, 4С17МЗ — антихлоры). Высокой коррозионной стойкостью в щелочах обладают никелевые чугуны, например аустенитный чугун 4Н15Д7.

В качестве немагнитных чугунов также применяются аустенитные чугуны.

К износостойким чугунам относятся половинчатые и отбеленные чугуны. К износостойким половинчатым чугунам относится, например, серый чугун марки И4НХ2, легированный никелем и хромом, а также чугуны И4ХНТ, И4Н1МШ (с шаровидным графитом).

heattreatment.ru

5. Классификация и маркировка сталей и сплавов

По химическому составу стали классифицируют на нелегированные (углеродистые) и легированные. Последние в свою очередь подразделяют на хромистые, никелевые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т. д. в зависимости от присутствующих легирующих элементов в стали.

По равновесному составу после отжига стали классифицируют на доэвтектоидные, содержащие менее 0,8 %С, эвтектоидные (0,8 % С), заэвтектоидные (более 0,8 % С) и ледебуритные, которые представляют собой высоколегированные сплавы, в литой структуре которых имеются первичные карбиды.

По степени раскисленности стали классифицируют на кипящие (раскисленные только марганцем), полуспокойные (раскисленные марганцем и кремнием) и спокойные (раскисленные марганцем, кремнием и алюминием). Кипящие стали характеризуются пониженной плотностью отливки, низким содержанием кремния и повышенной пластичностью. Спокойные стали дают плотную отливку, полуспокойные занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными. Кипящие стали обозначают индексом "кп", полуспокойные – "пс", спокойные – "сп" или чаще их представляют без индекса.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным критерием качества является содержание в стали вредных примесей: серы и фосфора, Например, в качественных сталях предельное содержание S и P не должно превышать 0,035 % (каждого элемента), в высококачественных сталях – 0,025 %.

По назначению стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и однозначным числом 0, 1. 2…6 – номером сплава. Чем больше число, тем выше среднее содержание углерода в стали. Информацию о количественном химическом составе сплава марка не содержит. После цифры может стоять индекс раскисленности. Например, Ст6сп – сталь обыкновенного качества спокойная номер 6.

Углеродистые конструкционные качественные стали маркируют двузначным числом, показывающим среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. Например, сталь 30 характеризуется, как качественная сталь, содержащая 0,30 % углерода. Иногда марки низкоуглеродистых сталей содержат индекс раскисленности "кп" или "пс" (спокойные стали маркируют без индекса). Например, 08кп – углеродистая конструкционная качественная кипящая сталь, содержащая 0,08 % углерода.

Низкоуглеродистые листовые стали 05, 08, 10 используют, главным образом, для изделий, получаемых холодной штамповкой (холодно деформируемые стали). Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 чаще применяют для деталей, упрочняемых цементацией (цементуемые стали). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 используют для самых разнообразных деталей машиностроения в состоянии после нормализации, улучшения или поверхностной закалки (улучшаемые стали). Высокоуглеродистые стали 55, 60, 65, 70, 75 преимущественно применяют для изготовления силовых упругих элементов – пружин, рессор, упругих колец и других деталей пружинного типа (рессорно-пружинные стали).

Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У (углеродистая) и числом, соответствующим содержанию углерода, выраженному в десятых долях процента. Например, У8А – углеродистая инструментальная сталь, содержащая 0,8 % углерода. Буква А показывает, что сталь высококачественная.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначное число, стоящее в начале марки, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы указывают на наличие легирующих элементов: Б─Nb, В─W, Г─Mn, Д–Cu, К─Со, М─Мо, Н─Ni, П─Р, Р─В, С─Si, Т─Тi, Ф─V, Х─Сr, Ц─Zr, Ч ─ редкоземельные элементы, Ю–Аl. Число, стоящее после буквы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента. Отсутствие числа указывает, что среднее содержание соответствующего элемента не превышает 1,0…1,5 %. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная (А внутри марки соответствует легирующему элементу – азоту), буква Ш – особовысококачественная. Например, сплав марки 20ХН3А ─ конструкционная высококачественная сталь, содержащая (в среднем) 0,20 % С, 3 % Ni, и не более 1,0…1,5 % Сr.

Буква А в начале марки указывает, что сталь автоматная, т. е. обладающая хорошей обрабатываемостью резанием. Такие стали имеют повышенное содержание серы, Кроме того, они могут быть дополнительно легированы свинцом, селеном или кальцием. Например, сталь А12 – сернистая автоматная углеродистая (0,12 % С) сталь; АС14ХГН ─ свинцовистая автоматная легированная сталь, содержащая примерно 0,14 % С, повышенное количество серы, легированная свинцом, а также хромом, марганцем и никелем (Сr, Мn, и Ni не более 1,0…1,5 % каждого).

Каждый из легирующих элементов оказывает влияние на свойства сталей. Например, хром увеличивает прокаливаемость, твердость, прочность. Никель, повышая прочность, не снижает пластичности, увеличивает прокаливаемость стали и интенсивно снижает температуру перехода в хрупкое состояние. При концентрации хрома 13 % и более сталь становится коррозионностойкой (нержавеющей). Ванадий и титан способствуют значительному измельчению зерна. Молибден и вольфрам предотвращают развитие отпускной хрупкости и т. д.

Металлы и сплавы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газообразной среды при высоких температурах, называются жаростойкими или окалиностойкими. Жаростойкими являются, например, высокохромистые стали 08Х27Т, 15Х25Т, 20Х23Н18.

Металлы и сплавы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах, называют жаропрочными. Жаропрочными являются, например, алюминиевые сплавы АК4-1, АЛ33, магниевые сплавы МА12, МЛ19, титановые сплавы ВТ3-1, ВТ-6, стали 10Х11Н20Т3Р, 45Х14Н14В2М и др.

Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколегированные сплавы, упрочняемые закалкой и старением вследствие выделения интерметаллидных фаз. Например, мартенситно-стареющими являются стали 03Н18К9М5Т, 03Н12К15М10, 03Х11Н10М2Т.

Легированные инструментальные стали обычно маркируют однозначным числом, указывающим на среднее содержание углерода, выраженное в десятых долях процента, и буквами, обозначающими легирующие элементы. Например, сталь 5ХНМ – качественная инструментальная сталь, содержащая в среднем 0,5 % углерода; хром, никель и молибден в количествах, не превышающих 1,5 % каждого. Если сплав содержит около 1% углерода, то число в начале марки не ставится, например, сталь В2Ф (1 % С, 2 % W, и не более 1% V), Х12 (1 % С и 12 % Сr).

studfiles.net

5. Классификация и маркировка сталей и сплавов

По химическому составу стали классифицируют на нелегированные (углеродистые) и легированные. Последние в свою очередь подразделяют на хромистые, никелевые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т. д. в зависимости от присутствующих легирующих элементов в стали.

По равновесному составу после отжига стали классифицируют на доэвтектоидные, содержащие менее 0,8 %С, эвтектоидные (0,8 % С), заэвтектоидные (более 0,8 % С) и ледебуритные, которые представляют собой высоколегированные сплавы, в литой структуре которых имеются первичные карбиды.

По степени раскисленности стали классифицируют на кипящие (раскисленные только марганцем), полуспокойные (раскисленные марганцем и кремнием) и спокойные (раскисленные марганцем, кремнием и алюминием). Кипящие стали характеризуются пониженной плотностью отливки, низким содержанием кремния и повышенной пластичностью. Спокойные стали дают плотную отливку, полуспокойные занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными. Кипящие стали обозначают индексом "кп", полуспокойные – "пс", спокойные – "сп" или чаще их представляют без индекса.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным критерием качества является содержание в стали вредных примесей: серы и фосфора, Например, в качественных сталях предельное содержание S и P не должно превышать 0,035 % (каждого элемента), в высококачественных сталях – 0,025 %.

По назначению стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и однозначным числом 0, 1. 2…6 – номером сплава. Чем больше число, тем выше среднее содержание углерода в стали. Информацию о количественном химическом составе сплава марка не содержит. После цифры может стоять индекс раскисленности. Например, Ст6сп – сталь обыкновенного качества спокойная номер 6.

Углеродистые конструкционные качественные стали маркируют двузначным числом, показывающим среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. Например, сталь 30 характеризуется, как качественная сталь, содержащая 0,30 % углерода. Иногда марки низкоуглеродистых сталей содержат индекс раскисленности "кп" или "пс" (спокойные стали маркируют без индекса). Например, 08кп – углеродистая конструкционная качественная кипящая сталь, содержащая 0,08 % углерода.

Низкоуглеродистые листовые стали 05, 08, 10 используют, главным образом, для изделий, получаемых холодной штамповкой (холодно деформируемые стали). Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 чаще применяют для деталей, упрочняемых цементацией (цементуемые стали). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 используют для самых разнообразных деталей машиностроения в состоянии после нормализации, улучшения или поверхностной закалки (улучшаемые стали). Высокоуглеродистые стали 55, 60, 65, 70, 75 преимущественно применяют для изготовления силовых упругих элементов – пружин, рессор, упругих колец и других деталей пружинного типа (рессорно-пружинные стали).

Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У (углеродистая) и числом, соответствующим содержанию углерода, выраженному в десятых долях процента. Например, У8А – углеродистая инструментальная сталь, содержащая 0,8 % углерода. Буква А показывает, что сталь высококачественная.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначное число, стоящее в начале марки, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы указывают на наличие легирующих элементов: Б─Nb, В─W, Г─Mn, Д–Cu, К─Со, М─Мо, Н─Ni, П─Р, Р─В, С─Si, Т─Тi, Ф─V, Х─Сr, Ц─Zr, Ч ─ редкоземельные элементы, Ю–Аl. Число, стоящее после буквы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента. Отсутствие числа указывает, что среднее содержание соответствующего элемента не превышает 1,0…1,5 %. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная (А внутри марки соответствует легирующему элементу – азоту), буква Ш – особовысококачественная. Например, сплав марки 20ХН3А ─ конструкционная высококачественная сталь, содержащая (в среднем) 0,20 % С, 3 % Ni, и не более 1,0…1,5 % Сr.

Буква А в начале марки указывает, что сталь автоматная, т. е. обладающая хорошей обрабатываемостью резанием. Такие стали имеют повышенное содержание серы, Кроме того, они могут быть дополнительно легированы свинцом, селеном или кальцием. Например, сталь А12 – сернистая автоматная углеродистая (0,12 % С) сталь; АС14ХГН ─ свинцовистая автоматная легированная сталь, содержащая примерно 0,14 % С, повышенное количество серы, легированная свинцом, а также хромом, марганцем и никелем (Сr, Мn, и Ni не более 1,0…1,5 % каждого).

Каждый из легирующих элементов оказывает влияние на свойства сталей. Например, хром увеличивает прокаливаемость, твердость, прочность. Никель, повышая прочность, не снижает пластичности, увеличивает прокаливаемость стали и интенсивно снижает температуру перехода в хрупкое состояние. При концентрации хрома 13 % и более сталь становится коррозионностойкой (нержавеющей). Ванадий и титан способствуют значительному измельчению зерна. Молибден и вольфрам предотвращают развитие отпускной хрупкости и т. д.

Металлы и сплавы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газообразной среды при высоких температурах, называются жаростойкими или окалиностойкими. Жаростойкими являются, например, высокохромистые стали 08Х27Т, 15Х25Т, 20Х23Н18.

Металлы и сплавы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах, называют жаропрочными. Жаропрочными являются, например, алюминиевые сплавы АК4-1, АЛ33, магниевые сплавы МА12, МЛ19, титановые сплавы ВТ3-1, ВТ-6, стали 10Х11Н20Т3Р, 45Х14Н14В2М и др.

Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколегированные сплавы, упрочняемые закалкой и старением вследствие выделения интерметаллидных фаз. Например, мартенситно-стареющими являются стали 03Н18К9М5Т, 03Н12К15М10, 03Х11Н10М2Т.

Легированные инструментальные стали обычно маркируют однозначным числом, указывающим на среднее содержание углерода, выраженное в десятых долях процента, и буквами, обозначающими легирующие элементы. Например, сталь 5ХНМ – качественная инструментальная сталь, содержащая в среднем 0,5 % углерода; хром, никель и молибден в количествах, не превышающих 1,5 % каждого. Если сплав содержит около 1% углерода, то число в начале марки не ставится, например, сталь В2Ф (1 % С, 2 % W, и не более 1% V), Х12 (1 % С и 12 % Сr).

studfiles.net

Классификация сталей и сплавов. Маркировка сталей и сплавов, марки стали нержавеющей

termoteks.ru

Классификация и маркировка сталей и сплавов

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. В сталях присутствуют также и постоянные примеси: марганец (до 0,8%), кремний (до 0,4%), фосфор (до 0,07%), сера (до 0,06%) и другие. Среди них следует особо выделить вредные примеси: серу, фосфор, кислород, водород и азот.

Сера придает стали красноломкость, т.е. хрупкость при нагреве, а фосфор - хладноломкость (повышение хрупкости, но уже без нагрева). Кислород, водород и азот являются скрытыми, количественно трудноопределяемыми примесями и снижают пластичность сталей, особенно ударную вязкость.

По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (< 0,3 С), имеющие низкую прочность и высокую пластичность; среднеуглеродистые (0,3 - 0,55% С), обладающие повышенной прочностью и достаточной пластичностью; высокоуглеродистые (> 0,55% С), имеющие высокую прочность, износостойкость и низкую пластичность. По массовой доле введённых легирующих компонентов легированные стали подразделяют на низколегированные (< 5%), среднелегированные (от 5 до 10%) и высоколегированные (> 10%).

Если легирующих компонентов больше, чем железа, и содержание железа менее 50 - 55%, то такие стали называют сплавами. В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяют на коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и т.д.

По назначению стали классифицируют как конструкционные и инструметальные.

Конструкционные углеродистые и легированные стали и сплавы

Классифицируют стали по качеству, степени раскисления и структуре.

По качеству стали классифицируют на категории: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным показателем качества стали является содержание вредных примесей: серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,055% S и 0,045% P; качественные - не более 0,04% S и 0,035% P; высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% P; особовысококачественные - не более 0,015% S и 0,025% P.

По химическому составу стали обыкновенного качества - углеродистые, качественные - углеродистые и легированные, высоко- и особовысококачественные - преимущественно легированные.

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

Легированные стали выпускают преимущественно спокойными, углеродистые - всех трех степеней раскисления.

По структуре стали классифицируют в зависимости от состояния: отожженное или нормализованное.

По структуре в отожженном (равновесном) состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса:

1) доэвтектоидные, содержащие углерода до 0,8%; 2) эвтектоидные, содержащие 0,8% углерода; 3) аустенитные; 4) ферритные, ледебуритные.

Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные - всех классов. Легированные доэвтектоидные и эвтектоидные стали часто объеденяют в один класс - перлитный. К этому классу относятся стали с низким содержанием легирующих элементов.

К ферритному классу относятся стали с низким содержанием углерода и большим количеством легирующих элементов: хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, кремния, титана и др.

К аустенитному классу относятся стали с низким содержанием углерода и большим количеством никеля, марганца и кобальта.

К ледебуритному классу относятся стали с высоким содержанием углерода и добавками карбидообразующих легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, титана и др.

При определенном сочетании всех легирующих добавок возможно образование сталей промежуточного класса - полуферритных и полуаустенитных.

По структуре в нормализованном состоянии (охлаждение на воздухе от температуры 900°) стали подразделяют на основные классы: перлитный, мартенситный, мартенсито - ферритный, ферритный, аустенито - мартенситный, аустенито - ферритный, аустенитный.

К перлитному классу относятся углеродистые и низколегированные стали с небольшим содержанием углерода.

К сталям мартенситного класса относятся мало и среднеуглеродистые (до 0,4%С) стали с высоким содержанием хрома и добавками молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, кремния.

В зависимости от основных легирующих элементов легированные стали делятся на группы: хромистые, марганцовистые, хромомарганцовые, хромомолибденованадиевые, кремнемарганцовоникелевые и т.д.

Наличие легирующих элементов в маркировке сталей указывается буквами русского алфавита: А –азот (пишется всегда в середине марки), Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д - медь, Е - селен, К - кобальт, М - молибден, Н - никель, П – фосфор, Р - бор, С - кремний, Т - титан, Ф – ванадий, Х - хром, Ц - цирконий, ч– редкоземельные, Ю - алюминий (ГОСТ 4543-71).

Цифры после букв указывают содержание соответствующего легирующего элемента в целых процентах.

Отсутствие цифры после букв означает, что содержание элемента - от 1 до 1,5%. Исключение составляют элементы, присутствующие в сталях в малых количествах: медь, молибден, ванадий - которых берется менее одного процента каждого; алюминий, бор, титан, ниобий, селен, фосфор, азот, цирконий, редкоземельные - менее 0,1% каждого.

studfiles.net

• 
  Фигурная резка нержавеющей стали
• 
  Закалка сталь 3
• 
  Сталь ржавеет
• 
  Угловая сталь 50х50х5 гост
• 
  Сталь чечевичная
• 
  Прокатка стали
• 
  Сферическая заглушка стальная
• 
  Плотность сталь 10
• 
  Стали высококачественные
• 
  Хг сталь
• 
  Мягкая сталь это