Классификация и маркировка сталей.

Сталь - основной материал, широко применяемых во всех отраслях промыш­ленности, строительства и в сельском хозяйстве. Сталь сравнительно недорога и про­изводится в больших количествах. Сталь обладает ценным комплексом механиче­ских, физико-химических и технологических свойств. Стали классифицируют: по назначению, химическому составу, качеству, степени раскисления, способу выплавки и структуре.

Классификация по назначению. Стали по назначению делят на конструкцион­ные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.

Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций.

Инструментальные стали подразделяют на стали для изготовления режущего, измерительного инструмента и деформирующего инструмента в ряде процессов обработки металлов давлением. Стали специального назначения - это нержавеющие (коррозионно-стойкие), "жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по химическому составу. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

Углеродистой называют сталь, свойства  которой в основном зависят от со­держания углерода. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделя­ют на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и высоко-углеродистые (более 0,6% С).

Легированной называют сталь, в состав которой входят специально введенные
элементы для придания ей требуемых свойств. По количеству введенных легирующих элементов легированную сталь делят на три группы: низколегированную(с суммар­ным содержанием -легирующих элементов до 2,5%),.среднелегированную(от2,5до.10%) и высоколегированную (10-25%). В зависимости от введенных элементов и при-
оритетности их влияния различают стали, называя их, например, хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и тп:                                                  

Классификация по.качеству. Стали по качеству классифицируют на стали: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачёственные. Под качеством понимается  совокупность свойств стали, определяемых металлургическим производством. Так, однородностъ химического состава, строение и свойства стали в очень большой степени зависят от содержания вредных примесей и растворенных в ней газов (кислорода, водорода, азота). Основными показателями для разделения сталей по качеству являются нормы содержания вредных примесей (серы и фосфора). Стали обыкновенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р, ка-чественные - до 0,035% S и 0,035% Р, высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% Р, а особо высококачественные - не более 0,015% S и 0,025% Р.

Сера является очень вредной примесью в стали. Сера нерастворима в железе. С железом она образует химическое соединение - сульфид железа -- FeS. Соединение FeS образует с железом легкоплавкий эвтектический сплав (эвтектику) с температу­рой плавления 988°С. При кристаллизации железоуглеродистых сплавов эвтектики располагаются на границах зерен. При нагревании стали до 1000-1300°С эвтектика расплавляется и нарушается связь между зернами. Это явление носит название крас­ноломкости и может проявляться при ковке, прокатке в виде надрывов и трещин.

Фосфор также является очень вредной примесью в стали. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает и уплотняет его кристаллическую решетку. Пластичность и вязкость стали уменьшаются. Фосфор значительно повышает порок хладноломкости стали и увеличивает склонность сплава к ликвации.

Газы (азот, водород, кислород) частично растворены в стали и присутствуют в виде хрупких неметаллических включений - оксидов и нитридов. Все это способству­ет повышению порога хладноломкости, понижает предел .выносливости и сопротив­ление хрупкому разрушению.

 

Классификация по степени раскисления.

Стали по степени раскисления классифицируются на спокойные, полустойкие и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Нераскисленная сталь имеет недостаточную пластичность и подвергается хрупкому разрушению при горячей обработке давлением.

Спокойные стали хорошо раскислены марганцем, алюминием и кремнием- в печи и ковше. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделения. с образо­ванием в верхней части слитка усадочной раковины. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Они раскислены недостаточно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании слитка частично реагирует с углеродом и выделяется в виде пузырей окиси углерода СО, создавая ложное впечатление «кипения».металла. Движение ме­талла при кипении способствует перемешиванию стали и в слитках усадочная рако­вина не образуется. Кипящая сталь практически не содержит неметаллических вклю­чений - продуктов раскисления. Кипящие стали относительно дешевы. Их выплав­ляют низкоуглеродистыми и с очень малым содержанием кремния (Si 0,07%). При прокатке слитков такой стали, газовые пузыри, заполненные окисью углерода, зава­риваются. Эта сталь имеет хорошую штампуемость.

Полуспокойные стали по степени их раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями. Частично их раскисляют в печи и ковше, а частично в изложнице за счет содержания в металле углерода. -

Выход годного металла из слитков спокойной, полуспокойной и кипящей ста­ ли соответственно составляет: 75-80%; 88%; 90%.                                 

Классификация -по способу выплавки.

 По способу, выплавки стали классифици­
руют на: конвертерные, мартеновские, электростали и переплавы. .
Конверторные стали в настоящее время производят в основном в кислородных
конверторах. Этим способом производятся в основном углеродистые и низколегированные стада обыкновенного качества и качественные. На сегодняшний день это самое. массовое в мире производство стали.                                                 

 Мартеновские стали производят в различного вида мартеновских печах. Этим способом производится в основном та же группа сталей, что и в конверторах. Однако в связи с низкой механизацией и автоматизацией производства, этот процесс себя из­жил и является умирающим.

Электростали производятся в электрических дуговых или индукционных пе­чах. В основном это стали качественные и высококачественные легированные и вы­соколегированные. В среднем объем производства этих сталей составляет 7-9% от общего производства стали.

Переплавы - это особовысококачественные стали, получаемые методом пере­плава уже полученной каким-то способом стали в специальных установках электро-шлакового, вакуумно-дугового, электронно-лучевого или плазменно-дугового пере­плава.

Классификация по структуре. Стали по структуре классифицируют, в состоя­ниях после отжига и нормализации.

В отожженном (равновесном) состоянии они подразделяются на доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит; эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; заэвтектоидные, в структуре которых имеются вторичные карби­ды, выделившиеся из аустенита.

По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие основ­ные классы: перлитный, мартенситный, аустенитный, ферритный.

 

Маркировка некоторых групп сталей.

К сожалению единой маркировки сталей не существует. Рассмотрим марки­ровку некоторых наиболее распространенных групп сталей: углеродистых обыкно­венного качества, углеродистых качественных конструкционных, углеродистых инструментальных, легированных конструкционных и легированных инструменталь­ных.

Стали углеродистые обыкновенного качества. Это наиболее широко распро­страненные стали. Их поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в др. отраслях. Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры - это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже" пластичность. В зависимости от назначения и гарантируемых свойств эти стали поставляют по трем группам А, Б, В. (А - гарантированные меха­нические свойства, Б - гарантированный химсостав, В - гарантированные механиче­ские свойства и химсостав). Индексы, стоящие справа от номера марки означают: КП - кипящая, ПС- полуспокойная, СП - спокойная. Между индексом и номером марки может стоять буква Г, что означает повышенное содержание марганца. В обозначе­ниях марок слева от букв Ст указываются группы (Б и В) стали. По требованиям к нормируемым показателям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подразделяют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой правее индекса степени раскисления. Сталь первой катего­рии пишется без указания номера последней. Например: Ст5ГпсЗ означает сталь группы А, марки Ст 5, с повышенным содержанием марганца, полуспокойная, треть­ей категории; ВСтЗкпб означает сталь группы В, марки Ст 3. кипящая, шестой кате­гории; БСтбсп2 означает сталь группы В, марки Ст 6, спокойная, второй категории.

Стали углеродистые качественные конструкционные. От сталей обыкновенно­го качества они отличаются меньшим содержанием серы и фосфора и других вредных примесей, более узкими пределами содержания углерода в каждой марке и в боль­шинстве, случаев более высоким содержанием кремния и марганца; Сталь маркируют двузначными числами, которые -обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. Эти стали могут иметь содержание .углерода от 0,08% до 0,85%,начиная с 0,1% С градация марок идет через каждые 0,05% С. По степени рас­кисления сталь подразделяют на кипящую(кп), полуспокойную (пс) и спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей также указывает повышенное содержание марганца (до 1%). Стали этой группы поставляют в виде проката, поковок, калибро­ванными, круглыми и с особой отделкой поверхности (серебрянка). В качестве при­мера рассмотрим маркировки некоторых сталей этой группы: 08 кп означает марку стали 08 (содержащую 0,08% С), кипящая; 60 Г означает марку стали 60 (содержа­щую 0,60% С), повышенное содержание марганца (до 1%), спокойная.

Углеродистые инструментальные стали выпускают следующих марок: У1, У8...У 13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Бук­ва Г после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца. Эти стали могут быть качественные и высококачественные, и. только спокойные. Если сталь высококачественная, то в конце, марки ставится буква А. Индекс спокойной стали (сп) не ставится. Инструменты, применение которых связано с ударной нагруз­кой, например зубила изготовляют из сталей У7А-и У8А. Инструменты, требующие большой твердости, но не подвергающиеся ударам, например, сверла, метчики, ша­беры, напильники -из сталей У12А, У13А. В качестве примера рассмотрим марки­ровку некоторых сталей этой группы: У8Г - означает сталь марки У8 (содержащую 0,8% С), с повышенным содержанием марганца (до 1%): У13 А-означает сталь марки У13 (содержащую 1,3% С), высококачественная.

Легированные конструкционные стали. Для улучшения физических, химиче­ских, прочностных и технологических свойств стали легируют, ввода в их состав раз-, личные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.) Стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства. Марка легированной стали состоит из сочетания букв и цифр,обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (X),
никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алю­
миний (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц).
Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в
процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1,5%.В конструкционных качественных легированных сталях две первые цифры марки пока­ зывают содержание углерода в сотых долях процента. Кроме того,высок6качественные легированные стали имеют в конце марки букву А, а особовысококачественные Ш. Легированные конструкционные стали делят на цементуемые,улучшаемые и вы­сокопрочные. Цементуемые стали - это низкоуглеродистые, низко-и средне легированные. Эти стали предназначены для деталей машин и приборов, работающих в ус­ловиях трения и испытывающих ударные и переменные нагрузки. Цементуемые стали
насыщают с поверхности углеродом (цементуют) и подвергают термической обра­
ботке (закалке и отпуску). Улучшаемые легированные стали - это среднеуглероди-
стые низколегированные стали. Для обеспечения необходимых свойств (прочности,пластичности, вязкости) эти стали термически улучшают, подвергая закалке и высокому отпуску. Высокопрочные легированные стали необходимы в современных ма­шинах и механизмах, когда прочность указанных выше сталей недостаточна,а необходима прочность бв= 1500-2000 МПа. Для этих целей применяют комплекснолегированные и мартенситостареющие стали. В качестве примера,рассмотрим мар­кировку некоторых сталей, этой группы: ЗОХГС H 2А – означает высококачественная легированная (комплексно-легированная) сталь содержит 0,30% углерода ;до1-1,5%хрома ,марганца,-кремния и до 2% никеля; 95Х18Ш-означает особо высококачественная сталь, .выплавленная методом переплава с вакуумированием,содержит0,9-1,0%-углерода,18%.никеля; Н12К15М10 -означает.качественная высоколегированная мартенситостареющая сталь (на безуглеродной основе),содержит12%никеля,15% кобальта/, 10% молибдена.

Легированные инструментальные стали. Легирующие, элементы, вводимые в инструментальную сталь, увеличивают теплостойкость (вольфрам, молибден, ко­бальт, хром), закаливаемость (марганец), вязкость (никель), износостойкость (вольф­рам). В сравнении с углеродистыми легированные инструментальные стали имеют следующие преимущества: хорошую прокаливаемость, большую, пластичность в отожженном состоянии, значительную прочность в закаленном состоянии, более вы­сокорежущие свойства. Легированные инструментальные стали чаще всего подразде­ляются на низколегированные и высоколегированные. Маркировка легированных инструментальных сталей имеет много общего с конструкционными легированными сталями, но имеются и свои особенности. Содержание углерода (если С > 1%) в мар­кировке не отражается. Быстрорежущие высоколегированные стали обозначают бук­вой Р, цифра после которой указывает на содержание вольфрама. Содержание других компонентов в этой стали могут не указывать. Если цифра стоит одна перед маркой стали, то она указывает на содержание углерода в десятых долях процента, а если две, то как и для конструкционных легированных сталей в сотых долях процента. В качестве примера рассмотрим маркировку некоторых сталей этой группы: ХВСГ -означает сложнолегированную сталь с содержанием углерода более 1%, в которой хрома, вольфрама, кремния и марганца составляет до одного процента каждого; P 18 - означает быстрорежущую сталь, содержащую 18% вольфрама; 5ХНМ - означает сталь с содержанием углерода 0,5%, содержит хром, никель и молибден до 1% каждо­го; 40X13 - означает сталь с содержанием углерода 0,40%, содержит 13% хрома.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: