Классификация и ассортимент стали

Различные виды стали рассматривают в зависимости от особенности ее производства, химического состава, раскисления, качества, назначения и др. (рис. 11),

При этом основным признаком классификации стали является ее химический состав. По этому признаку сталь подразделяется на углеродистую и легированную.

Углеродистой называется сталь, не содержащая ка­ких-либо специальных добавок. Она выпускается кон­струкционная и инструментальная. Конструкционная уг­леродистая сталь содержит 0,1—0,85 % С и применяется для изготовления конструкций, сооружений, деталей ма­шин, инструментальная (0,65—1,4 % С) — режущего, из­мерительного, штамповочного и других видов инстру­мента.

Конструкционная углеродистая сталь изготавливается обыкновенного качества, качественная, а также повышен­ной и высокой обрабатываемости резаньем (автоматная).

Рис 11. Классификация стали.

Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380—71) применяется для изготовления сварных и клепаных конструкций в строительстве и ма­шиностроении. В зависимости от гарантируемых харак­теристик качества она подразделяется на три группы по­ставки — А, Б и В (табл. 10).

Таблица 10. Марочный состав стали углеродистой обыкновенного качества

Группы стали	Содержание углерода, %
А	Б	В
Ст0	БСт0	-	Менее 0,06
Ст 1	БСт1	ВСт1	0,06—0,12
Ст2	БСт2	ВСт2	0,09—0,15
Ст3	БСт3	ВСт3	0,14—0,22
Ст4	БСт4	ВСт4	0,18—0,26
Ст5	БСт5	ВСт5	0,28—0,37
Ст6	БСтб	—	0,38—0,49

Сталь группы А поставляется по механическим свой­ствам. Для сталей этой группы химический состав не регламентируется, так как детали, изготавливаемые из нее, не подвергаются горячей обработке (ковке, сварке, термической обработке). Чем больше номер марки, тем выше прочность, но ниже пластичность стали.

В зависимости от нормируемых показателей (механи­ческих свойств) сталь группы А подразделяется на три категории.

Сталь группы Б поставляется по химическому соста­ву. Для сталей этой группы механические свойства не регламентируются. Так как известен химический состав, детали из стали группы Б можно подвергать термической обработке.

В зависимости от нормируемых показателей (механи­ческих свойств) сталь группы Б подразделяется на две категории.

Сталь группы В поставляется по механическим свой­ствам с дополнительными требованиями по химическому составу. В зависимости от нормируемых показателей (ме­ханических свойств) она подразделяется на шесть кате­горий.

В маркировке: Б и В — группы стали (группа А в маркировке не обозначается), Cт — сталь, цифры — ус­ловный номер марки в зависимости от химического со­става и механических свойств.

Сталь углеродистая обыкновенного ка­чества выпускается кипящая, полуспокойная и спо­койная, что обозначается соответственно буквами кп, пс и сп, записываемыми после условного номера марки. Например, Ст5пс, Ст3кп. Буква Г указывает на повышенное содержание марганца (Ст3Гпс), цифра в кон­це — номер категории (Ст3пс-2; БСт3-2) Для сталей пер­вой категории цифра в конце не проставляется.

Сталь углеродистая качественная (ГОСТ 1050—74) используется в основном в машино­строении По сравнению со сталью обыкновенного ка­чества к ней предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей, особенно фосфора и серы. Так, в качественных сталях всех марок содержание серы допускается не более 0,04%, фосфора — не более 0,035%.

Сталь углеродистая качественная кон­струкционная выпускается марок 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, кипящая (КП), полуспокой­ная (ПС) и спокойная (СП). Цифра в обозначении марки указывает на среднее содержание углерода в сотых до­лях процента

По требованиям к испытанию механических свойств сталь выпускается пяти категорий, а по назначению — трех подгрупп а — для горячей обработки давлением, б — для холодной обработки давлением и в — для холод­ного волочения, что отражается в маркировке Например, 30-а-2, где 30 — марка стали, а — подгруппа, 2 — кате­гория.

Сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резаньем (ГОСТ 1414—75 E) предназначена для массового изго­товления на металлорежущих станках-автоматах различ­ных машиностроительных деталей Поэтому она называ­ется также автоматная Выпускается эта сталь по состоянию металла трех подгрупп а — для горячей об­работки давлением, — для механической обработки, в — для холодного волочения, по химическому составу — ше­сти групп.

Группы стали	Марки
Углеродистая сернистая	АН, А12, А20, А30, А35, А40Г
Углеродистая свинецсо­держащая	АС40
Углеродистая сернисто-селенистая	А35Е, А45Е
Хромистая сернистоселе­нистая	А40ХЕ
Сернистомарганцовистая свинецсодержащая	АС14, АС35Г2, АС45Г2
Легированная свинецсо­держащая	АС12XH, АС14ХГН, АС20ХГНМ, АС30ХМ, АС38ХГМ

В маркировке: А — автоматная, С — свинец, E — се­лен, X — хром, Г — марганец, H — никель, M — молиб­ден, цифра — среднее содержание углерода в сотых до­лях процента.

Сталь инструментальная углеродистая выпускается марок У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. В маркировке: У— углеродистая, А — высококачественная, Г — с повышен­ным содержанием марганца, цифра — среднее содержа­ние углерода в десятых долях процента.

Для придания сталям требуемых характеристик при­меняется легирование.

Легированной называется сталь, в состав которой вводятся добавки (легирующие элементы) в количествах, заметно изменяющих ее структуру, а следовательно, и свойства.

Химический состав легированной стали является ос­новным показателем, определяющим ее качество, области применения, стоимость, поэтому он отражается в ее на­именовании и маркировке.

В наименовании легированной стали обозначают толь­ко основные, входящие в состав стали легирующие эле­менты без указания их количества, например сталь мар­ганцовистая, хромоникелевая, хромомолибденовая и др.

Маркировка легированной стали буквенно-цифровая. Первая одно- или двузначная цифра указывает на сред­нее содержание углерода в десятых или сотых долях про­цента. Если углерода в стали менее 0,04 %, то ставится знак 00, если менее 0,08 % — 0. При содержании углеро­да 1 % и более цифра вначале не проставляется.

Буквы маркировки указывают наименование легиру­ющих элементов: M — молибден, Г — марганец, С — кремний, X — хром, H — никель, T — титан, В — воль­фрам, Φ — ванадий, А — азот, Ю — алюминий, К — ко­бальт, Ц — цирконий, Б — ниобий, Π — фосфор, P — бор, Д — медь, E — селен. Цифры, следующие после букв, обозначают среднее содержание данных легирующих эле­ментов (в процентах). Отсутствие цифры указывает на то, что их содержание в стали менее 1,5 %. Буква А в конце маркировки означает высококачественную легиро­ванную сталь, т е. более чистую по содержанию серы и фосфора.

В маркировке некоторых легированных сталей внача­ле проставляются буквы, указывающие на их применение.

Например, P — быстрорежущие, Ш — шарикоподшипниковые, Э — электротехнические, E — для постоянных маг­нитов. В быстрорежущих сталях цифра, следующая по­сле буквы P, указывает среднее содержание вольфрама (в процентах).

Для обозначения марок стали, подвергнутых перепла­вам, применяются буквы, проставляемые через тире после индексации, характеризующие химический состав. На­пример, Ш — электрошлаковый переплав, ВД — вакуум­нодуговой переплав, ЭЛ — электронно-лучевой переплав, ПД — плазменно-дуговой переплав, BH — вакуумно-ин­дукционная плавка, ШД — электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав, ШЛ — электронно-лучевой и злек­трошлаковый переплав и т. д.

Легированные стали выпускаются конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами.

Конструкционные легированные стали производятся качественные и высококачественные, в зависимости от со­держания углерода — низкоуглеродистые (до 0,3 % С) и среднеуглеродистые (0,3—0,55 % С), а по содержанию легирующих элементов — низколегированные и средне-легированные.

Конструкционная низколегированная сталь (ГОСТ 19281—73) содержит не более 0,22 % С и до 3—4 % легирующих элементов. Она используется в виде листов, сортового фасонного проката в строитель­стве и машиностроении, хорошо сваривается. Марочный состав этой стали насчитывает 28 марок (09Г2, 09Г2Д, 12ГС, 09Г2СД, 10Г2С1Д, 15ГФ, 15ГФД, 15Г2СФД, 14Г2АФ, 18Г2АФпс, 10ХНДП и др.). Конструкционная среднелегированная сталь (ГОСТ 4543—71) выпускается цементуемая (не более 0,3 % С) и улучшаемая (0,3—0,5 % С), т. е. ис­пользуемая после закалки и высокого отпуска (улучше­ния). Марочный сортамент конструкционной среднелеги­рованной стали включает 13 групп и свыше 80 марок.

Сортамент стали	Марки
Хромистая	15Х, 15XA, 20X, 30X, 30ХРА, 35Х, 38XA, 40X, 45Х, 50X
Марганцовистая	15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г, 10Г2, 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2
Хромомарганцовая	18ХГ, 18ХГТ, 20ХГР, 25ХГР, 25ХГТ, 30ХГТ, 40ХГТР, 30ХГФ, 25ХГМ
Хромокремнистая	33ХС, 38XC, 40XC
Хромомолибденовая и хромомолибдеиованадие­вая	15XM, 20XM, 30ХМ, ХОХМА, 35XM, 38XM, 30ХЗМФ, 40ХМФА
Хромованадиевая	15ХФ, 40ХФА
Никельмолибденовая	15Н2М, 20Н2М
Хромоникелевая и хромо-никелевая с бором	20XH, 40XH, 45XH, 50XH, 20ХНР, 12ХН2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 30ХНЗА, 12Х2НЧА, 20Х2НЧА
Хромокремнемарганцо­вая и хромокремнемар­ганцовоникелевая	20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 30ХГСН1А
Хромомарганцовоникеле­вая и хромомарганцовоникелевая с титаном и бором	15ХГН2ТА, 20ХГНР, 20ХГНТР, 38ХГН
Хромоникельмолибденовая	14Х2НЗМА, 20ХН2МА, 30ХН2МА, 38ХНМА, 40ХН2МА, 25Х2НЧМА
Хромоникельмолибдено­вая, хромоникельванади­евая и хромоникельмо­либденованадиевая	30ХН2МФ, 36Х2Н2МФА
Хромоалюминиевая и хромоалюминиевая с мо­либденом	38Х2Ю, 38Х2МЮА

В зависимости от химического состава и свойств кон­струкционная легированная сталь делится на категории качественная, высококачественная — А; особовысокока­чественная — Ш (сталь электрошлакового переплава); по назначению — на подгруппы: а — для горячей обра­ботки давлением (кроме осадки, высадки, штамповки), б — для холодной механической обработки по всей по­верхности, в — для холодного волочения (подкат) и г — для горячей осадки, высадки и штамповки, а по состоя­нию материала — без термической обработки, термичес­ки обработанная (T) и нагартованная (H).

Инструментальные легированные стали по сравнению с углеродистой отличаются большей теплостойкостью и прокаливаемостью, поэтому могут использоваться при высоких скоростях резанья и для обработки твердых ме­таллов. Так, стойкость инструмента из быстрорежущей стали в 10—30 раз, а скорость резания — в 2—4 раза больше, чем из углеродистой.

Для изготовления режущего инструмента используются стали, где основной легирующий элемент — хром (15Х, 9XCl, ХВГ, ХВСГ) или молибден (P12, Pl8, Р6М5, Р8МЗ, Р8М3К6С, Р9Ф5, Р14Ф4, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2).

Стали легированные вольфрамом, а также кобальтом, молибденом, ванадием известны как быстрорежущие (Р18, Р12, Р9, Р6МЗ).

Для изготовления штампов, пластически деформиру­ющих металл при нормальных температурах, применя­ются стали марок Х12Ф1, Х6ВФ, 7ХГ2ВМ, 6Х6В3МФС и др. Штамповые стали для холодного деформирования должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью, сочетающейся с достаточной вязкостью.

Для изготовления штампов, деформирующих металл в горячем состоянии при температуре свыше 30°C, при­меняются стали марок 5XHM, 5XHB, 4Х38МФ, 4Х5В2ФС, 4Х5МФ1С, 3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ и др. Штамповые стали для горячего деформирования должны обладать высоки­ми механическими свойствами при повышенных темпе­ратурах, окалиностойкостью и способностью не образо­вывать трещины при многократных нагревах и охлаж­дениях.

Для изготовления измерительных инструментов обыч­но применяют стали марок X, ХВГ, Х12Ф1 и др.

К легированным сталям с особыми свойствами отно­сятся жаростойкие (окалиностойкие), жаропрочные, кор­розионностойкие, магнитные, рессорно-пружинные, шари­коподшипниковые, износостойкие, а также стали с вы­соким электросопротивлением.

Жаростойкие (окалиностойкие) стали обладают стойкостью против химического разрушения по­верхности в газовых средах при температурах свыше 550°C. В таких сталях для получения защитной окисной пленки в качестве легирующих элементов применяют хром, никель и алюминий (15X5, 15X28, ХН7010 и др.).

Жаропрочные стали применяют для работы в нагру­женном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени, используя их сопротивление воз­никающей ползучести и разрушению. Для изготовления деталей, работающих при температурах 400—600°C, ис­пользуются стали марок 15XM, 12Х1МФ, 40Х9С2, 15Х11МФ, при температурах 600—750°C— 09X14Hl6Б, при более высоких температурах (до 1000°C) — ХН77ТЮР, ХН55ВМТФКЮ и др.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали обладают устойчивостью против электрохимичес­кой коррозии. Это достигается введением в их состав эле­ментов, образующих защитные пленки и повышающих электрохимический потенциал.

Нержавеющие стали выпускаются хромистые и хромоникелевые

Марки стала	Назначение
Хромистые
12X13	Для деталей с повышенной пластично­стью, подвергающихся ударным нагруз­кам, для изделий, работающих в слабо­агрессивных средах
20X13, 30X13, 40X13	Для деталей с повышенной пластично­стью, работающих в слабоагрессивных средах, режущего, мерительного и хи­рургического инструмента, пружин
08X13, 12X17 (08Х17Т)	Для оборудования заводов легкой и пи­щевой промышленности, сварных конст­рукции
15Х25Т; 15X28	Для сварных конструкций, не подверга­ющихся действию ударных нагрузок при температурах эксплуатации не ниже — 20°C в агрессивных средах
Хромоникелевые
12X18H10T, 08Х18Н10Т, 03Х18Н11	Для сварных конструкций, работающих в контакте с азотной кислотой и другими окислительными средами, а также в качестве жаростойкого, жаропрочного и криогенного материала
10Х14Г14Н4Т	Для оборудования, работающего в сла­боагрессивных средах и в криогенной технике при температуре до — 253°C
07Х21Г7АН5	В качестве коррозионностойкого матери­ала повышенной прочности для конструк­ций, работающих при температурах от — 253°C до +400°C.

Магнитные стали выпускаются магнитно-твер­дые для изготовления постоянных магнитов — ЕХ5К5, ЕХ9К15М2, магнитно-мягкие для изготовления якорей и полюсов электротехнических машин, магнитопроводов, статоров и роторов электродвигателей, силовых транс­форматоров — Э11, Э12, Э13, Э21, Э22, Э31, Э32, Э41, Э48 и парамагнитные для изготовления немагнитных де­талей приборов и машин — 17Х18Н10, 12Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3.

Рессорно-пружинные стали обладают вы­соким сопротивлением малым пластическим деформаци­ям и пределом выносливости при достаточной пластич­ности и сопротивлении хрупкому разрушению. Наиболее часто для изготовления пружин и рессор используются легированные стали марок 50С2, 55С2А, 70СЗА, 60С2ХФА, 60С2ВА, 60С2Н2А, 50ХГА, 50ХФА и др.

Шарикоподшипниковые стали должны об­ладать высокой прокаливаемостью на большую глубину, твердостью, износостойкостью, сопротивлением контакт­ной усталости. Легированные шарикоподшипниковые ста­ли выпускаются марок ШХ15СГ, 20Х2НЧА, 18ХГТ, ШХЧ, 95X18 и др.

Износостойкие стали используются при из­готовлении деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения, высоких давлений и сильных ударов. К ним относятся стали марок 110Г13Л, 30Х10Г10 и др.

Стали с высоким электросопротивле­нием применяются для изготовления нагревательных элементов промышленных, лабораторных и бытовых при­боров и печей. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, достаточной прочностью, окалиностой­костью и выпускаются марок Х13ЮЧ, ОХ23Ю5, ОХ27Ю5А и др.