5. Классификация и маркировка сталей и сплавов. Классификация сталей и сплавов
Классификация сталей и сплавов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева»
Учебно-методическое пособие для выполнения контрольных работ по дисциплине «Основы сварочного дела»
(заочная форма обучения)
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 СТАЛЕЙ3
II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ9
III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ11
IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ14
ЛИТЕРАТУРА19
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).
1.1 Углеродистые стали
Стали классифицируют по различным признакам. Рассмотрим следующие основные признаки:
1.1.1Химический 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%.
1.1.2Назначение
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.
1.1.3 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».
1.1.4 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.
1.2Легированные 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:
1.2.1 Содержание легирующих элементов
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
1.2.2 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%.
1.2.3 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
II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Чугуны содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
2.1 Белый чугун – весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C. Имеет высокую твердость и хрупкость, практически не поддается обработке резанием, поэтому в машиностроении практически не применяется.
2.2 Серый чугун (ГОСТ 1412- 85) – имеет пластинчатую форму графита. Характеризуется низкими механическими свойствами при растяжении, высокой прочностью и твердостью на сжатие, хорошей жидкотекучестью, хорошо обрабатывается резанием, обладает хорошими антифрикционными свойствами.
Серый чугун маркируют буквами «СЧ» и цифрой, обозначающей сопротивление при испытаниях на растяжение (σ В в МПа)
Например: СЧ10 – серый чугун, предел прочности при растяжении – 100 МПа.
2.3 Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293 -85) имеет шаровидный графит. Этот чугун получают путем модифицирования серого чугуна, т.е. перед разливкой в него вводят магний в количестве до 0,5%.
Высокопрочный чугун имеет высокую коррозионную стойкость, жаростойкость, хорошие антифрикционные и литейные свойства, легко обрабатывается.
Маркируют высокопрочный чугун буквами «ВЧ» и цифрой, характеризующей величину временного сопротивления.
Например: ВЧ70 – высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении 700 МПа.
2.4 Ковкий чугун (ГОСТ 1215- 85) графит имеет хлопьевидную форму. Получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига (томление).
Маркируют ковкие чугуны буквами «КЧ» и цифрами. Первая цифра обозначает предел прочности при растяжении, а вторая – относительное удлинение(%).
Например: КЧ 45- 6 – ковкий чугун, предел прочности при растяжении 450 МПа, относительное удлинение – 6%.
2.5 Легированные чугуны. Свойства чугуна можно улучшить легированием, вводя в его состав хром, кремний, алюминий, никель, марганец, медь. Применяются износостойкие, жаростойкие, жаропрочные, коррозионностойкие и антифрикционные чугуны.
Износостойкие
Обозначают буквами «ИЧ» и маркируют по содержанию легированных элементов, как стали.
Например: ИЧХ12Г5- износостойкий чугун, содержание хрома - 12%, марганца – 5%.
Жаростойкие чугуны – легируют хромом, кремнием, алюминием.
Например: ЖЧХ -1,5 – жаростойкий чугун, содержание хрома 1,5%.
Коррозионно-стойкий чугун легируют хромом, никелем, медью, молибденом, кремнием.
Например: ЧНХТ.
Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585 -79) – получают из серого (АЧС), высокопрочного (АИВ) и ковкого (АЧК) чугунов, которые легируют хромом, медью, никелем, титаном.
Например: АЧК2 – антифрикционный ковкий чугун, порядковый номер сплава -2.
III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
Основная составляющая твердых сплавов – карбиды: WC, CrC, MoC, TiC, TaC, MnС.
Твердые сплавы подразделяют на металлокерамические, порошкообразные и литые.
3.1Металлокерамические твердые сплавы
Изготовляют методом порошковой металлургии - прессуют порошки в изделие, затем спекают при температуре 1400- 1500С.
Твердые сплавы должны обладать высокой твердостью, износо - и теплостойкостью, высокой скоростью резания.
Существуют 4 группы металлических твердых сплавов.
3.1.1 Вольфрамокобальтовые твердые сплавы - ВК6; ВК8; ВК10.
Применяют для обработки чугуна, цветных металлов, неметаллических материалов. Теплостойкость сплавов составляет 8000С.
Например: ВК8-вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержит 8% кобальта, 94% карбид вольфрама.
3.1.2 Вольфрамотитанокобальтовые твердые сплавы
Применяют для высокоскоростной обработки стали, имеют высокую твердость, теплостойкость.
Например: Т15К6-вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержит 6% кобальта, 15% - карбида титана, остальное – карбид вольфрама.
3.1.3 Вольфрамотитанотанталокобальтовые сплавы
Применяют для более тяжелых условий резания. Характеризуется высокими прочностью и стойкостью к ударным воздействиям, вибрациям.
Например: ТТ7К12 – твердый сплав содержит 12% кобальта, 7% карбида титана и карбида тантала, остальное (81%) – карбид вольфрама.
Безвольфрамовые сплавы типа ТН и КНТ
3.1.4 Сплавы на основе карбида и карбидонитрида титана
Эти сплавы имеют не кобальтовую связку, а никельмолибденовую.
Например: КНТ16 – безвольфрамовый твердый сплав; TiCN-74%, никеля 19,5%, молибдена 6.5%
3.2 Литые и порошкообразные твердые сплавы
3.2.1 Литые сплавы. Стеллит-В2К, В3К, сормайт
Обладают высокой коррозийной стойкостью и кислотостойкостью.
Например: В3К, В2К-сплавы, содержащие 45-60% кобальта, 5-20% вольфрама, 20-35%. Cr; Fe, С.
3.2.2Порошкообразные сплавы вокар и сталинит
Применяют для наварки деталей, производящих грубую работу.
Наварку порошкообразных сплавов производят электрической дугой постоянного тока, электрод служит катодом (заряд «минус»), а деталь – анодом (заряд «плюс»).
Вокар содержит 80% вольфрама, 10% углерода, до 0,5% кремния, до 2,5% железа.
Сталинит 16-20% хрома, 8-10% углерода, 13-17% марганца, до 3% кремния, 50-60% железа.
IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ
4.1Медь 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- цинкСр – серебро
К-кремний
О - олово
Ж - железо
Н – никель
Ф – фосфорС- 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.
4.2Алюминий 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.
4.3Титан 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.
4.4Магний 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.
freedocs.xyz
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
Занятие 7. 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. Классификационным признаком является наличие в стали тех или иных легирующих элементов.
По равновесному составу стали классифицируют на доэвтектоидные, содержащие менее 0,8% С, эвтектоидные (0,8% С), заэвтектоидные (более 0,8%С) и ледебуритные. Последние представляют собой высоколегированные сплавы, в литой структуре которых имеется эвтектика.
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.
По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным критерием качества является содержание в стали серы и фосфора. Например, в качественных сталях предельное содержание S и Р не должно превышать 0,035% (каждого элемента), в высококачественных - 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 число больше, 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, сплав марки 30 соответствует качественной стали, содержащей 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 (холоднодеформируемые стали). Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 чаще применяют для деталей, упрочняемых цементацией (цементуемые стали). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 используют для самых разнообразных деталей машиностроения в улучшенном, нормализованном или поверхностно закаленном состоянии (улучшаемые стали). Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80, 85 преимущественно применяют для изготовления силовых упругих элементов - плоских и круглых 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, B-W, Г-Мn, Д-Cu, E-Se, K-Co, M-Mo, H-Ni, П-Р, Р-В, C-Si, T-Ti, Ф-V, X-Cr, Ц-Zr, Ч - редкоземельный элемент, Ю-А1. Число, стоящее после буквы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента, символизируемого этой буквой. 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 20ХНЗА - конструкционная высококачественная сталь, содержащая (в среднем) 0,20 % С, 3 % Ni и не более 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, А20 - сернистая автоматная углеродистая (~ 0,2 % С) сталь; АЦ30 - углеродистая (~ 0,3 % С) кальцийсодержащая с добавками свинца и теллура автоматная 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 вносит определенный вклад в характеристики сталей. Например, никель увеличивает прокаливаемость стали и интенсивно снижает температуру перехода в хрупкое состояние. Хром увеличивает прокаливаемость. При концентрации хрома 13 % и более сталь становится коррозионно-стойкой (нержавеющей). Ванадий и титан являются сильными измельчителями 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 08Х17Т, 15Х25Т, 20Х23Н18.
Металлы и сплавы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах, называют жаропрочными. Жаропрочными являются, например, алюминиевые сплавы АК4-1, АЛЗЗ, магниевые сплавы МА12, МЛ19, титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ-6, стали 10Х11Н20ТЗР, 45Х14Н14В2М и др.
Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколегированные сплавы, упрочняющиеся после закалки и старения 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, сплав 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, В2Ф (1 % С, 2 % W и не более 1 % V), Х12 (1 % С и 12 % Cr).
studfiles.net
