38. Черные металлы и сплавы: классификация, ассортимент и свойства сталей и чугунов, особенности маркировки.

Черные металлы и сплавы занимают важное место в международной торговле. При таможенной экспертизе особое значение придается структуре металлов и сплавов.

7.2.3. Классификация, обозначение и применение сталей

Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, качеству и назначению. По химическому составу стали условно подразделяют на углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, легированные, высоколегированные, стали и сплавы с особыми физикохимическими свойствами.

Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. В зависимости от количества углерода углеродистые стали подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % углерода), среднеуглеродистые

(0,25—0,7 %), высокоуглеродистые (более 0,7 %). Легированными называют стали, в которых кроме железа, углерода, случайных примесей и технологических добавок содержатся легирующие элементы для придания сталям специальных свойств. Основными легирующими элементами являются марганец, кремний, хром, никель, вольфрам, молибден и др.

По назначению выделяют следующие основные группы сталей: топочную и котельную, для железнодорожного транспорта (рельсовую, для бандажей железнодорожных колес и др.), конструкционную (для изготовления различных металлоконструкций, строительства зданий, мостов, различных машин), шарикоподшипниковую, инструментальную (для изготовления различных инструментов, резцов, валков прокатных станов, деталей кузнечно-штамповочного оборудования и др.), рессорно-пружинную, трансформаторную, орудийную, трубную и др. По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Главными признаками по качеству стали являются более жесткие требования по химическому составу, и прежде всего по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера.

Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:

• А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (СтО, Ст1 и др.);

• Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом (БСтО, БСт1 и др.);

• В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).

Легированную сталь по степени легирования разделяют:

• низколегированная (легирующих элементов до 2,5 %);

• среднелегированная (от 2,5 до 10 %);

• высоколегированная (от 10 до 50 %).

В зависимости от основных легирующих элементов различают сталь 14 групп.

К высоколегированным сталям и сплавам с особыми физико-химическими свойствами относят:

• коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;

• жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 550 °С, работающие в ненагруженном ислабой агруженном состоянии;

• жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью;

• износостойкие стали;

• электротехнические (магнитомягкие);

• магнитотвердые (для постоянных магнитов);

• немагнитные стали;

• стали с высоким электросопротивлением;

• стали с заданным температурным коэффициентом линейного расширения;

• стали с заданными упругими свойствами.

Обозначение марок сталей и сплавов

Для обозначения марок сталей и сплавов принята буквенно-цифровая система.

Углеродистые стали обыкновенного качества. Стали обыкновенного качества являются наиболее дешевыми и широко применяются в тех случаях, когда к материалу не предъявляются повышенные требования.

Из углеродистых сталей обыкновенного качества изготавливают балки, прутки, листы, трубы; сварные, клепаные и болтовые конструкции (балки, фермы, детали подъемных кранов и др.); малонапряженные

детали машин (оси, валы, шестерни, втулки, валики, болты и др.). Детали машин часто упрочняются с помощью термической обработки. Сталь углеродистая обыкновенного качества поставляется тремя группами: группа А — с гарантируемыми механическими свойствами; группа Б — с гарантируемым химическим составом; группа В — с гарантируемыми механическими свойствами и предельным содержанием

отдельных элементов.

Сталь группы А маркируется буквами ≪Ст≫, за которыми следуютцифры: 0, 1, 2 и далее до 7. Сталь группы Б маркируется также, но впередимарки указывается способ выплавки буквами: ≪М≫ — мартеновская, ≪Б≫ — бессемеровская и≪К≫ — конверторная, например МСтЗ.

В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группыподразделяется на категории: группа А — 1, 2, 3; группа Б — 1, 2; группаВ — 1, 2, 3, 4, 5, 6. Категория стали обозначается цифрой в концемарки, например, СтЗпс2, СтЗкп2 и т. д. Первая категория в обозначении марки стали не указывается.

Для обозначения высококачественных сталей в конце марки ставится

буква А, а особо высококачественных сталей (выплавленных, например, методом элекгрошлакового переплава с вакуумированием) — буква Ш. В марках некоторых специальных сталей буква впереди указывает

на назначение: А — автоматная сталь (А30), Р — быстрорежущая сталь

Легированные стали. В легированных сталях основные легирующие элементы обозначают буквами: А — азот, К — кобальт, Т — титан, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Ф — ванадий, М — молибден, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий. Цифры после буквы в обозначении марки стали показывают примерное количество того или иного элемента, округленное до целого числа.

Классификация, обозначение и применение чугунов

В зависимости от формы углерода чугуны могут быть следующих видов.

Белый чугун имеет в изломе белый цвет и характерный блеск. Углерод в белом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита. Белый чугун отличается высокой твердостью и хрупкостью и практически полностью перерабатывается в сталь и ферросплавы.

Серый чугун, в котором весь углерод находится в свободном состоянии в виде пластинчатого (чешуйчатого) графита. Маркируют его буквами СЧ. Серые чугуны применяются в станкостроении (станины, детали станков, люки, крышки, суппорты), в авто- и тракторостроении (блоки цилиндров, распределительные валы, головки блоков, направляющие втулки, поршневые кольца, тормозные барабаны, диски сцепления), в химическом машиностроении, при производстве компрессоров, насосов, для изготовления санитарно-технических изделий.

Высокопрочный (модифицированный) чугун, в котором графит имеет шаровидную форму. Маркируется буквами ВЧ. Из высокопрочных чугунов изготовляют детали, подвергающиеся значительным нагрузкам: коленчатые валы, зубчатые колеса, прокатные валки, корпуса насосов паровых турбин и др.

Ковкий чугун получают из белых чугунов путем отжига, при котором углерод переходит в свободное состояние в виде хлопьевидного графита.Маркируют буквами КЧ. Ковкие чугуны применяют для изготовлениядеталей, работающих при больших динамических и статических нагрузках, например крюков, тройников, вентилей, гаечных ключей, крестовин для водопровода.

Литейный чугун, предназначенный для дальнейшей переплавки в чугунолитейных цехах, изготовляют следующих марок: Л1, Л2, ЛЗ, Л4, Л5, Л6 и рафинированный магнием ЛР1, ЛР2, ЛРЗ, ЛР4, ЛР5, ЛР6, ЛР7. Стандартами регламентируется химический состав передельных и литейных чугунов, а именно: содержание серы, фосфора, марганца, кремния.