Классификация и маркировка сталей

РАБОТА №1

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

Цель работы: изучение классификации, состава и маркировки сталей и чугунов.

ВВЕДЕНИЕ

В различных отраслях промышленного производства наибольшее применение по­лучили металлические сплавы - стали и чугуны.

Сталь - сплав железа (основа) с углеродом (до 2,14%), всегда содержит в опреде­ленных количествах постоянные примеси: марганец, кремний, серу, фосфор и газы (ки­слород, азот, водород).

Чугун - сплав железа с углеродом (более 2,14%, обычно до 4%). Чугун также со­держит постоянные примеси и газы.

И в стали, и в чугуны вводят различные легирующие элементы с целью повышения механических характеристик и получения специальных свойств.

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, способу производства, качеству, степени раскисления, назначению и структуре.

По химическому составу различают стали углеродистые и легированные. Сталь, содержащая железо, углерод и постоянные примеси в количестве до 0,5-0,8%Мn, 0,3-0,4%Si (содержание серы и фосфора определяются качеством стали) называется углероди­стой

Если же в процессе выплавки стали к ней добавляют легирующие элементы - хром, никель, ванадий и др., а также марганец и кремний в повышенном количестве по сравне­нию с углеродистой, то такую сталь называют легированной.

Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоугле­родистые (до 0,3%С), среднеуглеродистые (0,3-0,7%С) и высокоуглеродистые (более 0,7%С).

Легированные стали в зависимости от наличия в них легирующих элементов назы­вают хромистыми, кремнистыми, хромоникелевыми и т.п., а в зависимости от общего со­держания легирующих элементов подразделяют на низколегированные - до 2,5%, средне-легированные от 2,5 до 10% и высоколегированные - более 10%.

По способу производства различают стали мартеновские, бессемеровские (конвер­терные), электростали и стали особых методов выплавки.

По качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Критерием качества стали является, главным образом, содержание вредных приме­сей - серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06%S и 0,07%Р, каче­ственные - до 0,04%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.

Углеродистые стали могут быть обыкновенного качест­ва и качественные, а легированные только, качественные или высококачественные (особо высококачественные).

По степени раскисления стали делят на спокойные (сп) - полностью раскисленные; кипящие (кп) - частично раскисленные; полуспокойные (пс)- по степени раскисления за­нимают промежуточное положение между кипящей и спокойной сталями.

По назначению стали подразделяют на конструкционные (для изготовления дета­лей машин и конструкций), инструментальные (для различного рода инструмента) и стали с особыми свойствами: (с коэффициентом расширения, магнитные и др.).

Маркировка сталей.

Для сталей в России принята буквенно-цифровая маркировка. Цифры и буквы ука­зывают на приблизительный состав стали.

1. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества в соответствии с ГОСТ380-71 поставляют трех групп:

- группа А - с гарантируемыми структурой и механическими свойствами;

- группа Б - с гарантируемым химическим составом;

- группа В - с гарантируемыми механическими свойствами и химическим составом. Маркируют стали обыкновенного качества буквами Ст и условным номером от 0 до 6. Если сталь относится к группе А, то обозначение группы в марке не указывают: Ст0, Ст1, Ст2... Ст6. Если сталь относится к группе Б, го в начале марки ставят букву "Б": БСт0, БСт1...БСт6. Стали группы В маркируют: ВСт1, ВСт2...ВСт5.

Стали всех групп с номером марок 1-4 производят кипящими, полуспокойными и спокойными, а с номерами 5 и 6 - только полуспокойными и спокойными.

Степень раскисления сталей обозначается буквами КП - кипящая, ПС - полуспо­койная, СП - спокойная Например, СтЗкп, БСт2пс, BCтlcп.

2. Углеродистые качественные конструкционные стали (ГОСТ1050-74) обозначают двузначными цифрами, показывающими среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Например, стали марок 08, 20, 45 и т.п. содержат в среднем соответствен­но 0,08%; 0,20%; 0,45% углерода.

3. Углеродистые качественные инструментальные стали (ГОСТ1435-74) маркируют следующим образом: впереди ставят букву У, за ней цифру (7-13), указывающую среднее содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь марки У9 содержит в среднем 0,9%С; У12 - 1,2%С и т.д.

Для высококачественных углеродистых инструментальных сталей в конце обозна­чения марки стали ставят букву А. Например У7А, У13А.

4. Легированные стали маркируются следующим образом. В основу обозначения марок легированных сталей положена буквенно-цифровая система (ГОСТ4543-71). Каж­дый легирующий элемент обозначается буквой (таблица 1). Когда А находится в середине маркировки, то обозначает азот.

Цифры в начале обозначения марки легированной стали показывают среднее со­держание углерода: если две цифры - в сотых долях процента, если одна - в десятых долях процента. Цифры после букв показывают примерное содержание соответствующего леги­рующего элемента в целых процентах. Если цифра после буквы отсутствует, это означает, что содержание данного легирующего элемента в стали составляет примерно 1%. Для вы­сококачественных сталей в конце обозначения марки ставят букву А.

Таблица 1- Обозначение основных химических элементов в марках материалов

Название элемента	Принятое условное обозначение элемента в марках металлов и сплавов		Название элемента	Принятое условное обозначение элемента в марках металлов и сплавов
	черных	цветных		черных	цветных
Азот	А	-	Медь	Д	М
Алюминий	Ю	А	Молибден	М	-
Бериллий	Л	Б	Никель	Н	Н
Бор	Р	-	Ниобий	Б	Нп
Ванадий	Ф	Ван	Олово	-	О
Висмут	Ви	Ви	Свинец	-	С
Вольфрам	В	-	Селен	Е	СТ
Железо	-	Ж	Титан	Т	ТПД
Кадмий	Кд	Кд	Углерод	У	-
Кобальт	К	-	Фосфор	П	Ф
Кремний	С	К	Хром	Х	Х(Хр)
Магний	Ш	Мг	Цинк	-	Ц
Марганец	Г	Мц(Мр)

Например, сталь 12Х2Н4А содержит в среднем 0,12%С, ~2%Cr, ~4%Ni и является высококачественной; сталь 9ХС содержит в среднем 0,9%С, ~1%Сг, ~l%Si и является качественной.

5. Некоторые углеродистые и легированные стали имеют маркировку, отличаю­щуюся от вышеизложенных правил:

- для улучшения обрабатываемости резанием на металлорежущих станках-автоматах применяют углеродистые автоматные стали (ГОСТ 1414-75) с повышенным со­держанием серы и фосфора, а иногда с добавками небольшого количества РЬ, Са, Мn и др. Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента; например, А12 - автоматная сталь с содержанием угле­рода в среднем 0,12%;

- для изготовления деталей подшипников качения, которые должны обладать высо­кой прочностью и износостойкостью, применяют особую группу конструкционных сталей с высоким содержанием углерода (-1%) и наличием хрома (1,3-1,7%). Эти шарикопод­шипниковые стали маркируют буквой "Ш", например, ШХ15 (~1%С и 1,5%Сг), где не указаны %С. а легирующие элементы в десятых долях %;

- быстрорежущие стали применяют для изготовления режущего инструмента, ра­ботающего при высоких скоростях резания. Марки этих сталей обозначают русской буквой Р (рапид - скорость), а следующая за ней цифра указывает среднее содержание основ­ного легирующего элемента вольфрама в процентах. Например, Р18 - быстрорежущая сталь, содержащая около 1%С и 18%W, а также Сг около 2,5%, и V, но это не внесено в марку;

- стали, применяемые для получения отливок, имеют в своем обозначении букву Л. Например. 15Л - сталь для отливок, содержащая в среднем 0,15%С.