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:

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

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

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

12 Следующая ⇒