Классификация и маркировка сталей и сплавов

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. В сталях присутствуют также и постоянные примеси: марганец (до 0,8%), кремний (до 0,4%), фосфор (до 0,07%), сера (до 0,06%) и другие. Среди них следует особо выделить вредные примеси: серу, фосфор, кислород, водород и азот.

Сера придает стали красноломкость, т.е. хрупкость при нагреве, а фосфор - хладноломкость (повышение хрупкости, но уже без нагрева). Кислород, водород и азот являются скрытыми, количественно трудноопределяемыми примесями и снижают пластичность сталей, особенно ударную вязкость.

По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (< 0,3 С), имеющие низкую прочность и высокую пластичность; среднеуглеродистые (0,3 - 0,55% С), обладающие повышенной прочностью и достаточной пластичностью; высокоуглеродистые (> 0,55% С), имеющие высокую прочность, износостойкость и низкую пластичность. По массовой доле введённых легирующих компонентов легированные стали подразделяют на низколегированные (< 5%), среднелегированные (от 5 до 10%) и высоколегированные (> 10%).

Если легирующих компонентов больше, чем железа, и содержание железа менее 50 - 55%, то такие стали называют сплавами. В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяют на коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и т.д.

По назначению стали классифицируют как конструкционные и инструметальные.

Конструкционные углеродистые и легированные стали и сплавы

Классифицируют стали по качеству, степени раскисления и структуре.

По качеству стали классифицируют на категории: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Основным показателем качества стали является содержание вредных примесей: серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,055% S и 0,045% P; качественные - не более 0,04% S и 0,035% P; высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% P; особовысококачественные - не более 0,015% S и 0,025% P.

По химическому составу стали обыкновенного качества - углеродистые, качественные - углеродистые и легированные, высоко- и особовысококачественные - преимущественно легированные.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Легированные стали выпускают преимущественно спокойными, углеродистые - всех трех степеней раскисления.

По структуре стали классифицируют в зависимости от состояния: отожженное или нормализованное.

По структуре в отожженном (равновесном) состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса:

1) доэвтектоидные, содержащие углерода до 0,8%; 2) эвтектоидные, содержащие 0,8% углерода; 3) аустенитные; 4) ферритные, ледебуритные.

Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные - всех классов. Легированные доэвтектоидные и эвтектоидные стали часто объеденяют в один класс - перлитный. К этому классу относятся стали с низким содержанием легирующих элементов.

К ферритному классу относятся стали с низким содержанием углерода и большим количеством легирующих элементов: хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, кремния, титана и др.

К аустенитному классу относятся стали с низким содержанием углерода и большим количеством никеля, марганца и кобальта.

К ледебуритному классу относятся стали с высоким содержанием углерода и добавками карбидообразующих легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, титана и др.

При определенном сочетании всех легирующих добавок возможно образование сталей промежуточного класса - полуферритных и полуаустенитных.

По структуре в нормализованном состоянии (охлаждение на воздухе от температуры 900°) стали подразделяют на основные классы: перлитный, мартенситный, мартенсито - ферритный, ферритный, аустенито - мартенситный, аустенито - ферритный, аустенитный.

К перлитному классу относятся углеродистые и низколегированные стали с небольшим содержанием углерода.

К сталям мартенситного класса относятся мало и среднеуглеродистые (до 0,4%С) стали с высоким содержанием хрома и добавками молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, кремния.

В зависимости от основных легирующих элементов легированные стали делятся на группы: хромистые, марганцовистые, хромомарганцовые, хромомолибденованадиевые, кремнемарганцовоникелевые и т.д.

Наличие легирующих элементов в маркировке сталей указывается буквами русского алфавита: А –азот (пишется всегда в середине марки), Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д - медь, Е - селен, К - кобальт, М - молибден, Н - никель, П – фосфор, Р - бор, С - кремний, Т - титан, Ф – ванадий, Х - хром, Ц - цирконий, ч– редкоземельные, Ю - алюминий (ГОСТ 4543-71)^.

Цифры после букв указывают содержание соответствующего легирующего элемента в целых процентах.

Отсутствие цифры после букв означает, что содержание элемента - от 1 до 1,5%. Исключение составляют элементы, присутствующие в сталях в малых количествах: медь, молибден, ванадий - которых берется менее одного процента каждого; алюминий, бор, титан, ниобий, селен, фосфор, азот, цирконий, редкоземельные - менее 0,1% каждого.