1.7.12. Маркировка легированных сталей

Обозначение марки включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный состав стали. В начале марки приводятся двузнач­ные цифры (например, 12ХН3А), указывающие среднее содержание углеро­да в сотых долях процента. Буквы справа от цифры обозначают легирующие элементы: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, Н — никель, М — молибден, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, Х — хром, Ц —цирконий, Ч — редкозе­мельные элементы, Ю — алюминий. Следующие после буквы цифры указы­вают примерное содержание (в целых процентах) соответствующего леги­рующего элемента (при содержании 1…1,5% и менее цифра отсутствует, например 30ХГС).

Высококачественные стали обозначаются буквой А, а особовысококачественные — буквой Ш, помещенными в конце марки (30ХГСА, 30ХГС-Ш). Если буква А расположена в середине марки (14Г2АФ), то это свидетельствует о том, что сталь легирована азотом.

При обозна­чении автоматных сталей с повышенной обрабатываемостью резанием буква А ставится в начале марки (А20, А40Г). Если автоматная сталь ле­гирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв АС (АС35Г2, где цифра 35 обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента). Маркировка шарикоподшипниковой стали на­чинается с буквы Ш (ШХ 15, где 15 — среднее содержание хрома в деся­тых долях процента). В начале обозначения марки быстрорежущих сталей стоит буква Р, за которой следует цифра, отражающая концентрацию вольфрама (Р18, Р6М5). Опытные стали, выплавленные на заводе «Электро­сталь», первоначально обозначают буквами ЭИ (электросталь исследова­тельская) или ЭП (электросталь пробная) с порядковым номером разработки (освоения), например ЭИ962 (11Х11Н2В2МФ), ЭП33 (10Х11Н23ТЗМР). Такое упрощенное обозначение сталей, особенно высоколегированных, в дальнейшем широко используется и в заводских условиях.

При маркировке сплавов на железоникелевой основе указывается коли­чественное содержание никеля (в процентах) с перечислением лишь буквен­ных обозначений остальных легирующих элементов, например ХН38ВТ, ХН45МВТЮБР.

1.7.13. Чугуны

Чугуны — более дешевый материал, чем стали. Содержание углерода в них больше 2,14%. Они обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки значительно более сложной формы, чем из сталей.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Высокопрочные чугуны являются разновидностью серых, но из-за повышенных механиче­ских свойств их выделяют в особую группу.

Белый чугун. Такое название он полу­чил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном со­стоянии в виде цементита. Фазовые превра­щения в этих чугунах проте­кают согласно диаграмме состояния (Fe—Fe₃C). Эти чугуны имеют большую твердость (НВ 450...550) из-за присутствия в них большого количества цементита; как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для получения деталей из ковкого чугуна с помо­щью графитизирующего отжига.

Отбеленные чугуны-отливки имеют поверхностные слои (12…30 мм) со структурой белого чугуна, а сердцевина — серого чугуна. Высокая твердость поверхности такой отливки позволяет ей хорошо работать против истирания. Эти свойства отбеленного чугуна применяются для изготовления валков лис­товых прокатных станов, колес, шаров для мельниц, тормозных колодок и многих других деталей, работающих в условиях износа.

Серый чугун. Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет. В структуре серого чугуна имеется графит. Поскольку структура чугуна состоит из металлической основы и графита (в форме пластин), то и свойства его будут зависеть от этих двух составляющих.

По структуре металлической основы серые чугуны разделяют на три вида.

1. Серый перлитный со структурой перлит + графит. Количество свя­занного углерода составляет  0,8%.

2. Серый ферритно-перлитный со структурой феррит + перлит +графит. Количество связанного углерода < 0,8%.

3. Серый ферритный со структурой феррит + графит. Весь углерод в виде графита.

Марка серого чугуна состоит из букв Сч (серый чугун) и цифры, по­казывающей значение временного сопротивления при растяжении (кгс/мм²), например, Сч15, Сч40.

Графит способствует измельчению стружки при обработке резанием и оказывает смазывающее действие, что повышает износостойкость чугуна. Номенклатура отливок из серого чугуна и их масса разнообразны: от деталей в несколько граммов до 100 т и более.

Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны, которые дополнительно содержат хром, никель, молибден и алюминий.

Высокопрочный чугун. Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают путем модифицирования магнием. Этот процесс сопровождается силь­ным возгоранием, поэтому чистый магний заменяют лигатурами (на­пример, сплавом магния и никеля).

Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокую прочность и при этом некоторую пластичность.

Маркируются высокопрочные чугуны по пределу прочности (σ_в) и от­носительному удлинению (δ), например Вч45-5, где ~ 45 кгс/мм² — предел прочности, а ~ 5% — относительное удлинение.

Ковкий чугун. Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают в результате специального графитизирующего отжига (томление) доэвтектического белого чугуна. Графит в таких чугунах называют углеродом отжига. Ковкий чугун по сравнению с серым обладает более высокой прочностью, что связано с меньшим влиянием хлопьевидной фор­мы графита на механические свойства металлической основы.

Полное отсутствие литейных напряжений, которые снимаются за счет длительного отжига, и разобщенность графитовых включений обусловлива­ют высокие механические свойства ковких чугунов.

Маркировка ковких чугунов Кч и цифрами (как высокопрочных чугунов), например, Кч30-6, Кч80-1,5.