Марки стали

Марки стали

Доброго времени суток, дорогие друзья! Мы часто говорим, что нам нужна сталь углеродная сталь или легированная. Многие из вас знают только, что такое лист стали, но в подробности никогда не вдавались. Давайте сегодня рассмотрим, что такое сталь, какие виды ее бывают, как ее маркируют. Эта информация поможет вам в приобретении нужной стали при постройке загородного дома.

Что такое сталь и какой бывает

Сталь – это деформируемый ковкий сплав железа с содержанием углерода до 2,14% с примесями других элементов. Углерод придает прочность.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

Углеродистая сталь – это сплав железа с углеродом с примесями кремния, серы, марганца и фосфора.
К недостаткам углеродистой стали я отношу:

• при нагревании свыше 200^оС утрачивание прочности, твердости и режущей способности;

• низкую коррозионную устойчивость в среде электролита, в агрессивных средах, в атмосфере и при высоких температурах;
• низкие показатели электротехнических свойств;
• высокий коэффициент теплового расширения.

Легированная сталь – это сплав железа, в который наряду с обычными примесями добавляют легирующие элементы, резко улучшающие ее свойства и в значительной степени меняющие ряд ее механических и физических свойств. Так, в процессе плавки в сплав добавляют следующие легирующие элементы: азот, бор, алюминий, фосфор, кобальт, ванадий, медь, молибден, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель и ниобий. А также кремний и марганец в большом количестве. По химическому составу (ГОСТ 5200) легированная сталь делят на три группы:

• низколегированная сталь - не более 2,5% примесей;
• среднелегированная - 2,5-10%;
• высоколегированная - свыше 10%.

Основное отличие легированной стали от углеродистой состоит в том, что легированная обладает ценнейшими свойствами и не имеет недостатков. Так изделия из легированной стали обладают следующими преимуществами:

• долгий срок службы;
• увеличение производительности;
• экономия металла и, следовательно, снижение стоимости изделия;
• упрощение процесса проектирования и монтажа.

Следующая картинка показывает, как классифицирует сталь производитель.

По химическому составу углеродистые стали делят на:

• малоуглеродистые (менее 0,3% С);
• среднеуглеродистые (0,3 – 0,7% С);
• высокоуглеродистые (более 0,7% С).

Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки:

• термическая - закалка, отжиг;
• химико-термическая - цементация, азотирование;
• термомеханическая - прокатка, ковка.

Качество стали определяет содержание примесей. Производитель делит ее на 4 группы:

1. Обыкновенное качество. Сюда относят углеродистые стали с содержанием углерода до 0,6%. Выплавляют их в больших мартеновских печах либо в конвертерах с применением кислорода. Такой тип стали уступает по механическим свойствам сплавам других классов и является более дешевым.

2. Качественные стали. К ним относят углеродистые и легированные сплавы, выплавленные в конвертерах или в мартеновских печах, но с соблюдением более строгих условий в процессе плавки и разливки, с более высоким требованием к исходному составу шихты. Содержание углерода в пределах марки не должно превышать 0,08%, а содержание серы и фосфора должно быть не более 0,035%. Качественные стали широко используют в различных отраслях машиностроения, строительстве, автомобилестроении, судостроении, изготовлении медицинской техники и т.д.

3. Высококачественные стали. Они обладают улучшенными механическими свойствами, так как выплавляются преимущественно в электродуговых печах, что гарантирует повышенную чистоту по содержанию газов и неметаллическим включениям, все легирующие элементы строго регламентированы. Высококачественные стали обладают лучшей вязкостью и поэтому их чаще используют для инструментов с более тонкой режущей кромкой, а также применяют для изготовления труб, арматуры, фланцев и других деталей трубопроводов. При маркировке обозначаются буковой «А» после цифр, например, 20А, 15Х2МА.

4. Особые высококачественные стали представляют собой легированные стали, произведенные в электропечах методом специальной электрометаллургии. Применение электрошлакового или вакуумно-дугового переплава обеспечивает эффективную очистку от сульфидов и оксидов. Такие сплавы содержат не более 0,01% серы и 0,025% фосфора, что дает материалу максимальную прочность. Такие стали широко применяют в машиностроении, самолетостроении и ракетостроении.
   

Назначение стали

Конструкционные углеродистые стали используют в машиностроении для сварных, болтовых конструкций, для изготовления рельс, колесных пар поездов, для деталей грузоподъемников, а также для кровельных работ. Маркируют цифрами, означающими содержание углерода в десятых долях:

• Ст20 – малонагруженные детали (упоры, валики, копиры и т.п.);

• Ст35 – выдерживающие небольшие напряжения (тяги, валы, рычаги, оси, диски);
• Ст45 – требующие повышенной прочности (Муфты, оси, зубчатые рейки, валы).

Конструкционные легированные стали эксплуатируют в изготовлении пружин, рессор, автомобильных деталей, гусениц трактора, деталей турбин и т.д.

Конструкционные стали делят на следующие группы:

• строительные – это низколегированные стали с низким содержанием углерода. Такое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость, высокую прочность, устойчивость к низким температурам. Используют ее для изготовления металлоконструкций различных сооружений, армирования железобетонных конструкций, трубопроводов и т.д. Выпускают в виде листового, фасонного и сортового проката, поковок и штамповок;

• цементируемые стали применяют для изготовления деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок;
• улучшаемые стали подвергают термообработке и закалке при температуре 820^о-880^оС, после чего они принимают структуру сорбита и хорошо воспринимают ударные нагрузки;
• жаростойкие и жаропрочные сплавы обладают высокой стойкостью к химическому разрушению в газовых средах при температуре эксплуатации +950^о. Их применяют при изготовлении деталей газовых турбин реактивной авиации, при перекачке нефти и нефтепродуктов, в нагревательных металлургических печах, в судовых газотурбинных установках;
• автоматные стали используют для изготовления малонагруженных деталей массового производства (гайки, болты, винты и т.п.) Автоматные стали содержат повышенное количество серы и фосфора, поэтому лучше обрабатываются резанием, что в итоге обеспечивает ровную и чистую поверхность детали;
• износостойкие сплавы предназначены для изготовления деталей, работающих в экстремально тяжелых условиях (ковши экскаваторов, траки гусеничных машин, крестовины железнодорожных путей и т.д.). Они обладают повышенной твердостью благодаря легирующим элементам, таким как марганец, и способны выдержать высокое давление и удары, и воздействия абразивного трения;
• коррозийно-стойкие или нержавеющие стали содержат большое количество никеля и хрома (не менее 12%). Чем больше процент содержания хрома, тем выше коррозийная стойкость, так как хром образует защитную оксидную пленку. Применяют их для изготовления клапанов гидравлических прессов, лопаток турбин, пружин, дисков, труб.

Инструментальные стали используют при производстве режущих инструментов (зубил, молотков, отверток, ножей, ножниц, сверл), а также для изготовления деталей измерительных приборов и хирургических инструментов. Такую сталь используют при изготовлении штампов горячего и холодного деформирования и деталей машин, которые испытывают повышенный износ в процессе умеренной динамической нагрузки (шариковые или роликовые подшипники, ходовые винты и зубчатые колеса, которые используются в аппаратах высокой точности и т.п.). Инструментальная сталь отличается высокой прочностью и твердостью, производится по технологии горячего проката и классифицируется по категориям:

• углеродистая (пониженной прокаливаемости);
• легированная (повышенной прокаливаемости);
• быстрорежущая.

Рассмотрим самый лучший вид инструментальной стали подробнее.

Инструментальная легированная сталь относится к среднелегированным сталям. Высокую прочность, износоустойчивость, способность выдерживать высокие температуры и при этом не терять твердость и другие ценные свойства придет инструментальным сталям введение марганца, кремния, никеля, хрома, вольфрама, ванадия и молибдена. Углеродистые стали более хрупкие, особенно после закалки, поэтому инструменты из такой стали теряют свою твердость при нагреве до 2000^оС. Инструментальную легированную сталь используют для производства разнообразного ударно-штампованного, измерительного, режущего и прочего инструмента.


Инструментальная легированная сталь делится на две группы:

• для режущего и измерительного инструмента марок 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Х5Ф, 9Х5ВФ,8Х4ВФ1. Из них изготавливают пилы, резцы, фрезы, метчики, развертки, сверла, клейма;
• для штампованного инструмента марок 9Х, Х6ВФ, Х12, 5ХНМ, 5ХГМ, 6ХВТ. Ее применяют для изготовления горячих и холодных штампов, молотовых штампов, пресс-форм.

Быстрорежущая сталь отличается высокой твердостью и теплостойкостью. Она входит в группу высоколегированных сталей. Марки быстрорежущей стали: Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р9Ф5, Р9К10, Р18Ф2 и др. Эти стали применяют при обработке широкого круга конструкционных материалов, для резьбонарезных инструментов, работающих с ударными нагрузками, для отделки материалов с абразивными свойствами (пластмасс, эбонита) и т.д. Быстрорежущую сталь отличается крайне высокой твердостью и красностойкостью до температуры 600^оС. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резьбы, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

Есть еще стали с особыми химическими свойствами. Это легированные стали, с определенными характеристиками, которые обусловлены свойствами легирующего элемента. К особым химическим и физическим свойствам стали относятся:

• магнитные и немагнитные;
• электротехническая стал;
• нержавеющие жаропрочные;
• окалийные;
• с особыми температурными свойствами.

Отличия по способу раскисления

Раскисление стали – это процесс удаления оксидов кислорода из жидкого металла, путем добавления веществ, способных соединяться с кислородом. Так, хорошими раскислителеми являются С - углерод, Si-кремний, Mn-марганец. Продукты раскисления удаляются в виде газа либо всплывают в шлак. Выделяют три способа раскисления:

• кп – кипящая сталь. Это малораскисленная сталь, которая интенсивно выделяет газы во время застывания. Структура такой стали неоднородная, хрупкая, имеет плохие показатели свариваемости и наиболее подвержена коррозии. Но так как производство кипящей стали обходится дешевле, то ее широко применяют для изготовления наименее ответственных изделий, таких как катанка, полоса, уголок, метизы;
• сп – спокойная сталь. Раскисленная сталь с минимальным количеством неметаллических включений и шлаков, с содержанием кремний не менее 0,12%. Имеет однородную плотную структуру. Отлично подходит для сваривания и обладает отличной сопротивляемостью к ударам и механическим нагрузкам. Спокойная сталь используется для возведения опорных металлоконструкций;
• пс- полуспокойная сталь. Полураскисленная сталь, кристаллизируется без кипения при этом выделяя достаточное количество газа и имеет средние показатели по механическим свойствам максимально приближенные к свойствам спокойной стали. Они находят широкое применение при производстве сортового проката, штрипса и труб. 

Маркировка сталей

Маркировку сталей в России производят по ГОСТам путем сочетания букв и цифр в зависимости от химических элементов, входящих в состав сплава, процент их содержания, типа самой стали. Чтобы разобраться в марке стали, вам нужно понять принцип маркировки металла. Прежде всего, марка стали зависит от ее типа.

Давайте посмотрим на типы:

1. Конструкционные нелигированные стали обычного качества (ГОСТ 380) обозначают буквами Ст и однозначным или двузначным числом, которое указывает на содержание углерода. Например, «Cт.10».

2. Конструкционная сталь, которая используется для котлов высокого давления и прочего высокопрочного оборудования маркируют цифрой и буквой. Например, «К» и «20К».

3. Легированную сталь маркируют буквами, которыми обозначают элементы, входящие в состав сплава, и цифрами, которые указывают процент их содержания. В зависимости от разновидности в конце добавляют дополнительные буквы, обозначающие дополнительные характеристики. Например, "10Х17Н13М2Т". Если за буквой отсутствует цифра – значит содержание данного элемента не более 1,5%.

4. Строительную сталь маркируют буквой «С». Цифра обозначает предел текучести, а буква после цифры – тип стали. Например, С345Т (строительная сталь термоупрочненная) или С390К (строительная сталь с высокой коррозийной стойкостью). 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.

Для улучшения химических и физических свойств стали добавляют следующие легирующие элементы:

• Х - хром повышает прочность и твердость;
• Н – никель обеспечивает коррозийную стойкость и увеличивает прокаливаемость;
• Г – марганец увеличивает прочность и твердость;
• С – кремний улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах;
• М – молибден увеличивает упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозийные свойства и повышает устойчивость к окислению;
• В – вольфрам увеличивает твердость и изменениям при высоких и низких температурах;
• Т – титан повышает прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и обеспечивает стойкость к коррозии;
• К – кобальт повышает жаропрочность, магнитные свойства и увеличивает сопротивляемость ударам;
• Д – медь улучшает антикоррозийные свойства;
• Ф – ванадий повышает прочность и твердость стали, увеличивает плотность и является хорошим раскислителем;
• Р – бор обеспечивает твердость, износостойкость, горячую пластичность, улучшает свариваемость жаростойких аустентных сталей;
• Б – ниобий улучшает стойкость к кислотам и уменьшает коррозию в сварных конструкциях;
• Е – селен снижает ломкость, тем самым обеспечивая хорошую механическую обработку;
• Ц – цирконий обеспечивает стойкость к коррозии за счет снижения кислорода, азота и серы и повышает механические свойства листовой углеродистой стали;
• Ю – алюминий (повышает жаростойкость и окалийность);
• Ч – указывает на наличие редкоземельных металлов такие как: церий, лантан, неодим и прочие. 

Теперь немного о том, как расшифровывать марикровку.

Расшифровка марки стали 12Х18Н10Т показывает, что в сплаве: 12 - 0,12% углерода, Х18 - 18% хрома, Н10 - 10% никеля, Т - процент титана не превышает 1,5%. Классифицируют ее как легированную, коррозийно-стойкую, жаростойкую и жаропрочную.

25Г2С – содержание углерода 0,25%, Г2 - 2% марганца и С – кремния менее 1%.. Такой сплав классифицируют как низголегированный для сварных конструкций.

Буква «А» в конце марки обозначает высококачественную сталь (30ХГСА), в середине марки – азот (25Х2ГНМБАЮ-Ш), в начале марки – сталь автоматная (А35Г2).

Особо высококачественная сталь обозначается буквами Ш, ВД, ВИ, ПД и т.д. в конце наименования марки, где ВД означает, что сталь или сплав получен вакуумно-дуговым переплавом, Ш - электрошлаковым переплавом, ВИ - методом вакуумно-индукционной выплавки, ПД - плазменно-дуговым.

Высоколегированные стали сложного состава иногда обозначают по порядковому номеру разработки и освоения на заводе (например, ЭИ, ЭП – «Электоросталь»).

Компания «УралСибМет» уже более 15 лет поставляет только высококачественный металлопрокат и строительные материалы, в том числе стальную продукцию, по доступным ценам и с возможностью доставки по Иркутской области, Бурятии и Забайкальскому краю.

С материалами от «УралСибМет» Ваше строительство будет гарантировано надежным.