2.3. Маркировка машиностроительных сталей

В России принята буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов.

Углеродистые конструкционные к качественные стали обозначают двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента (например, 05; 08; 10; 15; 20; 25 ... 80; 85).

Для сталей, полностью не раскисленных (при С < 0,20%), в обозначение добавляются индексы: КП - кипящая сталь, ПС - полуспокойная сталь (например, 15кп, 20пс). Для спокойных сталей индекс не указывается. Углеродистые инструментальные стали обозначают буквой «У» и следующей за ней цифрой, указывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента (например, У7; У8; У9; УI0; У11; У12; У13).

В легированных сталях основные легирующие элементы обозначают буквами:

А - азот,

К - кобальт,

Т – титан,

Б - ниобий,

В - вольфрам,

Г - марганец,

Д - медь,

Е - селен,

М - молибден,

Н - никель,

П - фосфор,

Р - бор,

С - кремнии,

Ф - ванадии,

Х - хром,

Ц - цирконий,

Ю – алюминий.

Цифры после буквы в обозначении марки стали показывают примерное количество того или иного элемента округленное до целого числа. При среднем содержании легирующего элемента до 1,5 % цифру за буквенным индексом не приводят. Содержание углерода указывается в начале марки в сотых (конструкционные стали) или десятых (инструментальные стали) долях процента.

Так, конструкционная сталь, содержащая 0,42 – 0,50 % С; 0,5 – 0,8 % Mn; 0,8 – 1,0 % Cr; 1,3 – 1,8 % Ni; 0,2 – 0,3 % Mo и 0,10 – 0,18 % V, обозначается маркой 45ХН2МФ. Инструментальная сталь (штамповая) состава: 0,32 – 0,40 % C; 0,80 – 1,20 % Si; 0,15 – 0,40 % Mn; 4,5 – 5,5 % Cr; 1,20 – 1,50 % Mo и 0,3 – 0,5 % V обозначается 4Х5МФС.

Если содержание углерода в инструментальных легированных сталях 1 % и более, то цифру марки в начале иногда вообще не ставят (например, Х, ХВГ).

Буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной (30ХГСА), если та же буква в середине марки, то сталь легирована азотом (16Г2АФ), а в начале марки буква «А» указывает на то, что сталь автоматная, повышенной обрабатываемости (А35Г2). Индекс «АС» в начале марки указывает, что сталь автоматная со свинцом (АС35Г2).

Особовысококачественная сталь обозначается добавлением через дефис в конце марки буквы «Ш» (30ХГС-Ш или 30ХГСА-Ш).

Сталь, не содержащая в конце марки букв «А» или «Ш», относятся к категории качественных (30ХГС).

В марках быстрорежущих сталей в начале приводят букву «Р», за ней следует цифра, указывающая содержание вольфрама. Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4 % Сr, поэтому в обозначении марки буквы «Х» нет. Ванадий, содержание которого в различных марках колеблется в пределах от 1 до 5 %, обозначается в марке, если его среднее содержание 2,0 % и более. Так как содержание углерода в быстрорежущих сталях пропорционально количеству ванадия, то содержание углерода в маркировке стали не указывается. Если в быстрорежущих сталях содержится молибден или кобальт, количество указывается в марке.

Например, сталь состава: 0,7 – 0,8 % С; 3,8 – 4,4 % Cr; 17,0 – 18,5 % W; 1,0 – 1,4 % V обозначается маркой Р18, а сталь: 0,95 – 1,05 % C; 3,8 – 4,4 % Cr; 5,5 – 6,0 % W; 4,6 - 5,2 % Mo; 1,8 – 2,4 % V и 7,5 – 8,5 % Co обозначается Р6М5Ф2К8.

Высоколегированные стали сложного состава иногда обозначают упрощенно по порядковому номеру разработки и освоения стали на металлургическом заводе. Перед номером стали ставят индексы «ЭИ», «ЭП» (завод «Электросталь»).

Например, помянутая быстрорежущая сталь Р6М5Ф2К8 упрощенно обозначается ЭП658, а жаропрочная 37Х12Н8Г8МФБ – ЭИ481.

Маркировка марок жаропрочных и жаростойких сплавов на железоникелевой и никелевой основах состоит только из буквенных обозначений элементов, за исключением никеля, после которого указывается цифра, обозначающая его среднее содержание в %.

Например, сплав состава: 0,12 % C; 14,0 – 16,0 % Cr; 34,0 – 38,0 % Ni; 1,1 – 1,5 % Ti; 2,8 – 3,5 % W; остальное Fe обозначается ХН35ВТ (ЭИ612), а сплав: ≤ 0,07 % C; 19,0 – 22,0 % Cr; 2,4 – 2,8 % Ti; 0,6 – 1,0 % Al; ≤ 4,0 % Fe; остальное – Ni обозначается ХН77ТЮР (ЭИ437).

Принятая в России система маркировки наглядна и проста. В других странах применяют другие принципы обозначения сталей.

Россия	Германия	Франция	США	Япония
10	С10	XC10	1010	S9CK
50ХФ	50CrV4	50CV4	6150	SUP5
У8	C80W1	XC80	W1-0,8C	SK5
Р18	X72WCrV1865	Z80W18	T1	SKH2
12Х13	X10Cr13	Z12C13	410	SECI
12Х18Н9	X12CrNi18-8	Z12CN18-8	302	SEC7

Качественными углеродистыми сталями могут быть стали марок 08, 10, 15, 20, 25…, 75, 80, 85. К углеродистым сталям относят также стали с повышенным содержанием марганца (0,7 – 1,0 %) марок 15Г, 20Г, 25Г, …, 65Г, имеющих повышенную прокаливемость (критический диаметр до 25 – 30 мм).

Приведенные гарантируемые механические свойства служат для контроля металлургического качества отдельных плавок, так как механические свойства в изделиях машиностроения будут определяться применяемой термической обработкой, ее режимами и сечением деталей. Низкоуглеродистые стали марок 08, 08кп, 08пс относятся к мягким сталям, применяемым чаще всего в отожженном состоянии для изготовления деталей и изделий методом холодной штамповки – глубокой вытяжки. Стали марок 10, 15, 20 и 25 обычно используют как цементуемые, а высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 в основном употребляют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью. Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г, 50Г применяют для изготовления самых разнообразных деталей машин. При этом в зависимости от условий работы деталей применяют различные виды термической обработки:

• нормализацию;

• улучшение;

• закалку с низким отпуском;

• закалку ТВЧ и др.

Ниже приведены механические свойства наиболее типичных сталей после нормализации (числитель) и закалки с отпуском (знаменатель). Для каждой стали выбрана такая температура отпуска, при которой временное сопротивление улучшенной стали равно временному сопротивлению нормализационной стали (для сталей 25 и 35 t_отп = 700°С, для стали 45 – 650°С, для стали 55 – 620°С).

Сталь…………………	25	35	45	55
σВ, МПа………………	460/460	550/550	660/660	750/750
σТ, МПа……………..	240/280	280/330	340/380	380/440
δ, %.............................	27/30	22/25	17/22	12/17

Приведенные данные показывают, что при одинаковом временном сопротивлении нормализованной и улучшенной стали другие свойства (предел текучести, относительное удлинение) заметно выше после закалки и высоко отпуска вследствие получения более дисперсной структуры. Закалка с отпуском обеспечивает и более высокую ударную вязкость и хладостойкость, чем нормализация.

Механические свойства каждой стали могут изменяться в широком диапазоне в зависимости от режима термической обработки, и для каждой конкретной детали, условий ее эксплуатации должен быть выбран оптимальный комплекс механических свойств и соответствующая обработка.

Достоинством углеродистых сталей является их дешевизна, доступность из-за отсутствия в составе дефицитных легирующих элементов, хорошая технологичность при термической обработке и обработке резанием, малая склонность к отпускной хрупкости и др. Однако из-за малой прокаливаемости углеродистые стали не обеспечивают необходимых требований по свойствам в деталях сечением более 10-20 мм, они так же не пригодны для применения в ответственных деталях любых сечений, где требуются повышенные механические свойства и целый ряд других специальных свойств.