Марки стали

Марки стали. Расшифровка. Буквенные обозначения легирующих элементов. Группы марок сталей

Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом и другими элементами, содержание углерода в котором не превышает 2,14%. Углерод придает прочность сплавам железа.

Классификация сталей

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные;

по содержанию углерода – на малоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые;

легированные стали по содержанию легируюших элементов делятся на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные.

Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси: фосфор, сера, газы — несвязанный азот и кислород.

Фосфор придает стали хрупкость (хладноломкость) при низких температурах, уменьшает пластичность при нагревании.

Сера вызывает трещиноватость при высоких температурах (красноломкость).

Для изготовления сварных конструкций в основном применяется углеродистая сталь обыкновенного качества, соответствующая ГОСТ 380-71.

Для придания стали каких-либо особых свойств – механических, электрических, магнитных, коррозионной устойчивости и т.д. – в нее вводят так называемые легирующие элементы, как правило, металлы: хром, никель, молибден, алюминий и др. Такие стали называют легированными.

Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки: термическую (закалка, отжиг), химико-термическую (цементизация, азотирование), термо-механическую (прокатка, ковка).

Сочетания букв и цифр дают характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра впереди марки указывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если впереди марки нет цифры, это значит, что углерода в ней либо 1%, либо выше 1%. Цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание данного элемента в процентах, если за буквой отсутствует цифра – значит содержание данного элемента около 1% (не более 1,5%). Буква А в конце марки, как и в углеродистой, так и в легированной стали, обозначает высококачественную сталь, т.е. сталь, содержащую меньше серы и фосфора.

Указанная система маркировки охватывает большинство существующих легированных сталей.

Исключение составляют отдельные группы сталей, которые дополнительно обозначаются определенной буквой:
Р – быстрорежущие, Е – магнитные, Ш – шарикоподшипниковые, Э – электротехнические.

• азот ( N ) – А
• алюминий ( Аl ) – Ю
• бериллий ( Be ) – Л
• бор ( B ) – Р
• ванадий ( V ) – Ф
• висмут ( Вi ) – Ви
• вольфрам ( W ) – В
• галлий ( Ga ) – Гл
• иридий ( Ir ) – И
• кадмий ( Cd ) – Кд
• кобальт ( Co ) – К
• кремний ( Si ) – C
• магний ( Mg ) – Ш
• марганец ( Mn ) – Г
• свинец ( Pb ) – АС
• медь ( Cu ) – Д
• молибден ( Mo ) – М
• никель ( Ni ) – Н
• ниобий ( Nb) – Б
• селен ( Se ) – Е
• титан ( Ti ) – Т
• углерод ( C ) – У
• фосфор ( P ) – П
• хром ( Cr ) – Х
• цирконий ( Zr ) – Ц

Группы марок сталей:

• Углеродистые: ст. 20, 09Г2С
• Коррозионностойкие: ст. 20ФА, 13ХФА, 09ГСФ, 20А, 20С, 10Х17Н13М2Т
• Нержавеющие (пищевые): ст. 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т
• Хладостойкие: ст. 10Г2ФБЮ
• Жаропрочные: ст. 15Х5М

Группа коррозионной стойкости 1 – все виды коррозионных сталей с классом прочности К 52

Классы прочности:

К42 – ст. 20
К48 – ст. 09Г2С
К52 – ст. 20ФА, 13ХФА, 20А, 20С
К56-60 – ст. 10Г2ФБЮ

Разновидности сталей и особенности нанесения маркировочных меток

Сталь — это железо-углеродный сплав, количество которого не превышает 2,14%. Углеродная составляющая необходима для достижения твердости, но крайне важно следить за его концентрацией. Если он превысит показатель в 2,2%, то металл станет очень хрупким, из-за чем с ним будет практически невозможно работать.

При добавлении любых легирующих элементов можно добиться необходимых характеристик. Именно при помощи комбинации вида и объём добавок получаются марки, которые имеют лучшие механические свойства, устойчивость к воздействию коррозии. Безусловно, улучшить показатели качества можно и посредством тепловой обработки, однако использование легирующих добавок значительно ускоряет этот процесс.

Базовыми классификационными признаками являются следующие показатели.

Маркировка сталей по евростандартам

Согласно части 1 евростандарта EN 10027 и его украинской версии ДСТУ EN 10027, по порядку присвоения наименований стали дифференцируются на 2 группы.

Группа 1 объединяет стали, марки которых зависят от их назначения, а также физических или механических свойств. Марки состоят из одной или более букв, фиксирующих назначение стали, и последующих цифр, описывающих свойства. За цифрами могут присутствовать символы, определяющие состояние поставки и назначение продукта. Для примера, маркировка S355J0 означает конструкционную сталь с минимальным пределом текучести 355 Н/мм2 и работой разрушения при ударе 27 Дж, измеренной при температуре 0°С.

В группу 2 включены стали, марки которых определяются химическим составом. Данная группа разделена на подгруппы по назначению и содержанию легирующих элементов. Так, 13CrMo4-5 – нелегированная сталь со средним содержанием 0,13% углерода, 1% хрома, 0,5% молибдена и более 1% марганца.

Кроме базовой маркировки, стали по европейским стандартам имеют порядковые номера. Порядок их присвоения определяется евростандартом EN 10027-2 и украинским ДСТУ EN 10027-2. Порядковый номер стали представляется в виде «1.XXXX», где «1.» демонстрирует принадлежность материала к сталям, следующие две цифры – номер группы сталей, а две последние – порядковый номер стали в группе. По номеру группы можно четко определить тип той или иной стали.

Обозначение сталей с легирующими элементами

Как сказано выше, классификация сталей с легирующими элементами включает несколько категорий. Маркировка легированных сталей составляется по определенным правилам, знание которых позволяет достаточно просто определить категорию конкретного сплава и основную область его применения. В начальной части названий таких марок находятся цифры (две или одна), показывающие содержание углерода. Две цифры указывают на его среднее содержание в сплаве в сотых долях процента, а одна – в десятых. Есть и стали, не имеющие в начале названия марки цифр. Это означает, что углерод в этих сплавах содержится в пределах 1%.

Пример маркировки легированной стали

Буквы, которые можно увидеть за первыми цифрами названия марки, указывают на то, из чего состоит данный сплав. За буквами, дающими информацию о том или ином элементе в его составе, могут стоять или не стоять цифры. Если цифра есть, то по ней определяется (в целых процентах) среднее содержание указанного буквой элемента в составе сплава, а если цифры нет, значит, данный элемент содержится в пределах от 1 до 1,5%.

В конце маркировки отдельных видов сталей может стоять буква «А». Это говорит о том, что перед нами высококачественная сталь. К таким маркам могут относиться и углеродистые стали, и сплавы с легирующими добавками в своем составе. Согласно классификации, к данной категории сталей причисляются те, в которых сера и фосфор составляют не более 0,03%.

Примеры маркировки сталей различных видов

Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.

Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали. К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%. Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.

20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром. Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента. За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.

Можно рассмотреть пример обозначения хромокремнемарганцевой стали 30ХГСА. Она, согласно маркировке, состоит из углерода (0,3%), марганца, кремния, а также хрома. Каждого из данных элементов в ней содержится в границах 0,8–1,1%.

Легированные стали

Легированными называются стали, в которые для придания им особых свойств (твердость, жаропрочность или, наоборот, морозоустойчивость, износоустойчивость и др.) введены дополнительные, кроме железа и углерода, химические элементы. Содержание таких легирующих присадок изменяется в широком диапазоне, от долей до десятков процентов. Наличие легирующих элементов в составе стали отмечается в общем случае буквой и следующей после нее цифрой в названии марки. При этом буква коррелирует с русскоязычным названием элемента, а цифра обозначает целое число — содержание элемента в процентах. При содержании какой-либо присадки менее процента в название марки стали вносится условное обозначение элемента без указания уточняющей цифры (исключением является указание десятых долей содержания хрома в специальных шарикоподшипниковых сталях).

Приведем в качестве примера обозначения некоторых элементов, часто используемых в качестве легирующих (более подробные таблицы обозначений легирующих элементов в марках сталей приводятся в целом ряде специализированных изданий):

• Г — марганец;
• С — кремний;
• Х — хром;
• Н — никель;
• Д — медь;
• Ф — ванадий;
• Ч –редкоземельные металлы (общее название группы из семнадцати элементов).

Поскольку основные компоненты этого списка (кроме, может быть, ванадия) известны даже по школьному курсу химии, остановимся более подробно на группе редкоземельных элементов.

Классификация сталей отражается в маркировке.

Способ изготовления

Есть три способа получения стали:

1. Мартеновский. Основан на вдувании в печь раскаленной смеси воздуха и горючего газа. Применяется с конца XIX века. Позволяет перерабатывать лом и отходы чугуна. В настоящее время мартеновским способом изготавливают порядка 2 % мирового выпуска стали.
2. Конверторный. Основан на продувке жидкого чугуна кислородом или воздухом. В результате он превращается в сталь. Сейчас таким способом производят около 60 % стали.
3. Плавка в электропечах. Этот способ с помощью электрического тока позволяет расплавлять шихту любого состава, точнее регулировать химический состав стали и ее температуру.

Назначение

По назначению стали делят на три группы: конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами.

У каждой группы несколько подвидов:

1. Конструкционные. Это самая многочисленная группа. В нее входят стали, применяемые в строительстве (строительные) и машиностроении (низколегированные, кремнистые, хромистые, улучшаемые и цементируемые).
2. Инструментальные. Стали из этой группы используют для изготовления режущих, измерительных и штамповых инструментов. Их маркировка часто начинается с индекса «У» или «Р».

3. Стали с особыми свойствами. Они предназначены для изготовления изделий, обладающих особыми свойствами: прочностными, магнитными, жаропрочными и другими.

Структура

В нормализованном состоянии – после охлаждения на воздухе – по структуре стали делятся на: перлитные, мартенситные и аустенитные. Здесь стали расположены по мере увеличения количества легирующих элементов. Эта классификация условна и четко проявляется только на образцах небольших размеров. Увидеть различия в структуре сталей можно с помощью микроскопа, рассматривая специально подготовленные микрошлифы.

Способ раскисления

Раскисление – процедура удаления кислорода из жидкой стали. Кислород считается вредной примесью, он приводит к снижению плотности и повышению пористости слитка, уменьшению устойчивости к образованию трещин и выбоин, ухудшению механических свойств. По степени раскисления стали делятся на три вида:

1. Спокойные – хорошо раскислены. Маркируются аббревиатурой «сп».
2. Кипящие – недостаточно раскислены и содержат повышенное количество кислорода. Маркируются «кп».
3. Полуспокойные – занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими. Маркируются «пс».

Качество

Кроме кислорода есть еще несколько вредных примесей, ухудшающих свойства стали. Сера (S) способствует появлению трещин в горячем металле, снижает коррозионную стойкость и сопротивление металла усталости. Фосфор (Р) увеличивает хрупкость металла. По количественному содержанию этих элементов стали делят на четыре группы:

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения — обозначаются буквами русского алфавита.

Обозначения и расшифровка букв легирующих элементов сталей

А – азот ( указывается 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
Ю – алюминий
Ч – редкоземельные

Легированные конструкционные стали

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах, если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.
Сталь 30Х2М.
В указанной марке стали содержится около 0,30 % углерода, 2% хрома, менее 1% молибдена.

Легированные инструментальные стали

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается, далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.

Нестандартные обозначения сталей

— Быстрорежущие инструментальные стали расшифровываются следующим образом

Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость), далее число, указывающее содержание основного легирующего элемента – вольфрама. Содержание углерода более 1%. Во всех быстрорежущий сталях содержится около 4% хрома, поэтому он не указывается. Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.
Сталь Р6М5
В указанной стали содержание вольфрама – 6 %, молибдена – 5 %.

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента. Содержание углерода более 1 %.
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС.
В указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 % хрома.

Буква «А» в конце марки обозначает высококачественную сталь (30ХГСА), в середине марки – азот, в начале марки – сталь автоматная (А35Г2).
Особо высококачественная сталь обозначается буквами Ш, ВД, ВИ, ПД и т.д. в конце наименования марки, где ВД обозначает, что сталь или сплав получен вакуумно-дуговым переплавом, Ш — электрошлаковым переплавом, ВИ — методом вакуумно-индукционной выплавки, ПД — плазменно-дуговым и т.д.
Высоколегированные стали сложного состава иногда обозначают по порядковому номеру разработки и освоения на заводе (ЭИ, ЭП – «Электоросталь»).