3. Маркировка легированных сталей

В СССР принята буквенно-цифровая система маркировки легиро­ванных сталей. Каждая марка стали содержит определенное со­четание букв и цифр. Легирующие элементы обозначают следу­ющими буквами русского алфавита: X — хром, Н — никель, В — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, Т — титан, Ю — алюминий, Д — медь, Г — марганец, С — кремний, К — ко­бальт, Ц — цирконий, Р — бор, Б — ниобий. Буква А в сере­дине марки стали показывает содержание азота, а в конце — сталь высококачественная.

Для конструкционных марок стали первые две цифры пока­зывают содержание углерода в сотых долях процента. Если со­держание легирующего элемента больше 1 %, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если со­держание легирующего элемента около 1 % или меньше, то после соответствующей буквы цифра не ставится.

В качестве основных легирующих элементов в конструкцион­ных сталях применяют хром до 2 %, никель 1—4,5 %, марга­нец до 2 %, кремний 0,6—1,2 %. Такие легирующие элементы как Mo, W, V, Ti обычно вводят в сталь в сочетании с Сг, Ni с целью дополнительного улучшения тех или иных физико-меха­нических свойств, В конструкционных сталях эти элементы обычно содержатся в следующих количествах, %: Мо 0,2—0,4; W 0,5— 1,2; V 0,1—0,3; Ti 0,1—0,2.

Например, сталь 18ХГТ содержит, %: 0,18 С, 1 Сг, 1 Мп, около 0,1 Ti; сталь 38ХНЗМФА — 0,38 С, 1,2—1,5 Сг; 3 Ni, 0,3—0,4 Мо, 0,1—0,2 V; сталь ЗОХГСА — 0,30 С, 0,8—1,1 Сг, 0,9—1,2 Мп, 0,8—1,2 Si; сталь ОЗХ13АГ19 — 0,03 С, 13 Сг. 0,2—0,3 N, 19 Мп. В инструментальных сталях в начале обозначения марки стали ставится цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента. Начальную цифру опускают, если содержание углерода около 1 % или более.

Например, сталь ЗХ2В8Ф содержит, %• 0,3 С, 2 Сг, 8 W, 0,2—0,5 V; сталь 5ХНМ —0,5 С, 1 Сг, 1 Ni, до 0,3 Мо; сталь ХВГ — 1 С, 1 Сг, 1 W, 1 Мп.

Для некоторых групп сталей принимают дополнительные обозначения. Марки автоматных сталей начинаются с буквы А, подшипниковых — с буквы Ш, быстрорежущих — с буквы Р, электротехнических — с буквы Э, магнитно-твердых — с буквы Е.

Нестандартные легированные стали, выпускаемые заводом «Электросталь», обозначают сочетанием букв ЭЙ (электросталь исследовательская) или ЭП (электросталь пробная). Легирован­ные стали, выпускаемые «Днепроспеасталью», маркируют бук­вами ДИ, Златоустовским металлургическим заводом — бук­вами ЗИ. Во всех случаях после сочетания букв идет порядковый номер стали, например, ЭИ417, ЭП67, ДИ8 и т. д. После освое­ния марки металлургическими и машиностроительными заво­дами условные обозначения заменяет общепринятая маркировка, отражающая химический состав стали.

Глава 10

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

1. Характеристика конструкционных сталей

Конструкционные стали должны обладать высокой конструктив­ной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации. Поэтому особенность требований, предъявляемых к конструкционным материалам, состоит в необходимости обеспечения комплекса высоких меха­нических свойств, а не одной какой-либо характеристики.

Материалы, идущие на изготовление конструктивных элемен­тов, деталей машин и механизмов, должны наряду с высокой прочностью и пластичностью хорошо сопротивляться ударным нагрузкам, обладая запасом вязкости. При знакопеременных нагрузках конструкционные материалы должны обладать высо­ким сопротивлением усталости, а при трении —сопротивлением износу. Во многих случаях необходимо сопротивление коррозии. Учитывая, что в деталях всегда имеются дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, конструкционные материалы долж­ны обладать высоким сопротивлением хрупкому разрушению и распространению трещин.

Помимо высокой надежности и конструктивной прочности конструкционные материалы должны иметь высокие технологические свойства — хорошие литейные свойства, обрабатывае­мость давлением, резанием, хорошую свариваемость. Конструк­ционные материалы должны быть дешевы и не содержать дефицитных легирующих элементов.

Из всех материалов, применяемых в настоящее время и про­гнозируемых в будущем, только сталь позволяет получать соче­тание высоких значений различных механических характеристик и хорошую технологичность при сравнительно невысокой стои­мости. Поэтому сталь является основным и наиболее распростра­ненным конструкционным материалом.

Легирование позволяет повысить уровень механических свойств. Основными преимуществами легированных конструк­ционных сталей перед углеродистыми являются более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокаливаемо-сти, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость, более высокая прокаливаемость и возможность применения сравнительно более мягких охладителей после за­калки, устойчивость против отпуска за счет торможения диффу­зионных процессов. Проведение отпуска при более высокой тем­пературе дополнительно снижает закалочные напряжения. Ле­гированные стали обладают более высоким уровнем механиче­ских свойств после термической обработки. Поэтому детали из легированных сталей, как правило, должны подвергаться терми­ческой обработке.

Различают следующие виды конструкционных сталей: 1) угле­родистые, в том числе автоматные стали; 2) строительные; 3) це­ментуемые; 4) улучшаемые; 5) высокопрочные; 6) рессорно-пружинные; 7) подшипниковые; 8) износостойкие.

Автоматные стали применяют для массового изготовления крепежа на станках-автоматах. Основное требование к ним — хорошая обрабатываемость резанием, достигаемая за счет увели­чения содержания серы и фосфора до 0,1—0,2 %, а также доба­вления селена и свинца. Маркируются автоматные стали бук­вой А и двумя цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: А12, А20, АЗО.