9. Конструкционные материалы.

9.1. Стали.

9.1.1. Маркировка сталей.

Углеродистые стали выпускаются обыкновенного качества, качественные, и высококачественные. Легированные стали – качественные, высококачественные и особовысококачественные (см. 3.2.1).

Маркировка углеродистых сталей. Стали обыкновенного качества обозначают буквами «Ст.» и цифрой, указывающей порядковый номер сталей: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Чем он больше, тем выше содержание углерода и прочностные свойства, но ниже пластичность.

Так, в зависимости от марки (номера):

- содержание углерода в сталях увеличивается от 0,06 до 0,43%;

- возрастают предел прочности (s_в) от 300 до 600 МПа и предел текучести (s_0,2) от 150 до 300 МПа;

- относительное удлинение (d) снижается от 32% до 14%.

Стали обыкновенного качества используют, в основном, как строительные. Их не подвергают термической обработке.

Качественные углеродистые стали являются машиностроительными, их применяют для изготовления деталей машин (конструкционные стали) или инструментов (инструментальные стали). Для обеспечения требуемых свойств они подвергаются термической обработке и поэтому поставляются с гарантированным химическим составом, который указывается в обозначении марки.

Конструкционные стали обозначаются цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. В машиностроении используются следующие марки сталей: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70. Для каждой марки установлены пределы содержания углерода; например, сталь 20 (0,18…0,22% С), сталь 25 (0,23…0,27% С), сталь 40 (0,37…0,42% С) и т.п. Цифры, обозначающие марки сталей, получаются округлением концентрации углерода до ближайшего числа, кратного пяти.

Инструментальные углеродистые стали содержат от 0,7 до 1,3%С. Они обозначаются буквой «У» и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Так, содержание углерода в стали У7 – 0,7%, в стали У12 – 1,2%. Для инструментов применяются следующие стали: У7, У8, У9, У10, У11, У12 и У13.

Высококачественные стали (инструментальные углеродистые и легированные и конструкционные легированные) обозначают буквой А в конце марки сталей. Например, У8А, У10А, У12А.

Маркировка легированных сталей. Для обозначения принята система цифр и букв. Содержание углерода показывается цифрами, стоящими в начале обозначения марки. Его содержание указывают (так же, как и в углеродистых сталях) - в сотых долях в конструкционных и в десятых долях процента в инструментальных сталях. Если цифры в начале марки отсутствуют, это характерно для инструментальных сталей, содержание углерода около 1%.

Легирующие элементы обозначаются буквами кириллицы (русскими):

Х – хром, Н –никель, К – кобальт, С – кремний, М – молибден, Г – марганец, В – вольфрам, Ф – ванадий, Т –титан, Б – ниобий, Д – медь, Р – бор, Ю – алюминий.

Цифра, стоящая за буквой, означает среднее содержание данного элемента в процентах. Если цифра отсутствует, то содержание элемента составляет около 1%. Исключение - элементы, присутствующие обычно в конструкционных сталях в малых количествах, – это вольфрам и молибден (0,25…0,5%), титан и алюминий (до 0,1%), ванадий (0,1…0,2%). При таком содержании их наличие в марке обозначается, а цифра не ставится.

Буква «А», стоящая в конце обозначения марки, указывает на то, что сталь является высококачественной.

Если буква А стоит в середине марки, то она указывает на присутствие в стали азота в качестве легирующего элемента.

Примеры обозначения конструкционных и инструментальных сталей:

сталь 40Х – легированная качественная, содержит (в среднем) 0,4% углерода и 1% хрома;

сталь 12ХН3А – легированная высококачественная, содержит около 0,12% углерода, 1% хрома и 3% никеля;

сталь ХВГ – инструментальная легированная, содержит (в среднем) 1% углерода, 1% хрома, 1% вольфрама и 1% марганца.

Особовысококачественные стали, получаемые электрошлаковым переплавом, часто индексируют буквой «Ш» в конце обозначения марки.

Обозначение некоторых легированных сталей специального назначения несколько отличается от общепринятого. Эти отличия указываются в соответствующих разделах.