Классификация и маркировка конструкционных материалов

Классификация сталей. Стали классифицируются по различным признакам: химсоставу, качеству и назначению

I. Классификация по назначению.

Стали подразделяются на строительные, машиностроительные (конструкционные, общего назначения), инструментальные, машиностроительные специального назначения, с особыми физическими свойствами, с особыми химическими свойствами (устойчивые к коррозии).

Строительные – это стали углеродистые и низколегированные, обыкновенного качества (группа А).

2) Машиностроительные конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин. Их главная характеристика – механические свойства. Содержание углерода - в пределах 0,05 ¸ 0,75%.

3) Инструментальные стали характеризуются высокой твердостью, прочностью и износостойкостью. Твердость и вязкость зависят от содержания углерода и легирующих элементов.

4) Машиностроительные стали специального назначения характеризуются высокими механическими свойствами при низких и высоких температурах; физическими, химическими и технологическими свойствами.

5) Стали с особыми физическими свойствами получаются в результате специального легирования и термообработки. Применяются в приборостроении, электронной, радиотехнической промышленности и т. д.

6) Стали с особыми химическими свойствами (стойкие к коррозии в агрегатных средах) характеризуются тем, что содержат не менее 12,5 – 13% Cr, Ni.

II. Классификация по химическому составу

По химическому составу классифицируются главным образом конструкционные стали. Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин и металлических конструкций. Различают:

Углеродистые конструкционные, которые подразделяются на

- низкоуглеродистые - с содержанием углерода от 0,09 до 0,25%

- среднеуглеродистые 0,25<C<0,45%

- высокоуглеродистые 0,45<C<0,75%.

Легированные конструкционные:

- низколегированные – легирующих элементов в сумме около 2,5 – 5%,

- среднелегированные, легирующих элементов - 5 – 10%,

- высоколегированные легирующих элементов более 10%.

III. Классификация по качеству

По группам А, Б, В:

А – стали обыкновенного качества – механические свойства после выплавки в печи: СП - спокойные, КП - кипящие, ПС – полуспокойные;

Б – качественные стали – углеродистые или легированные. Содержание серы S и фосфора P не должно превышать 0,035% каждого (мартеновские печи);

В – высококачественные стали (легированные, выплавленные в электропечах). Содержат S и P не более 0,025% каждого. В эту же группу входят особовысококачественные, выплавляемые в электропечах, с последующим электрошлаковым переплавом (ЭШП).

Маркировка сталей.

1) Стали обыкновенного качества (группа А) (по ГОСТ 380 - …) обозначаются: Ст 0 – Ст 6 – цифра – десятые доли С, после цифр пишется ГОСТ. (Например: Ст 5 ГОСТ 380 – 93 содержит 0,5% углерода);

2) Качественные стали (группа Б) (ГОСТ 1050 - …), высококачественные и особо высококачественные (группа В). Содержание углерода указывают в начале марки цифрой, соответствующей его содержанию:

- в сотых долях % при содержании С<0,75% (конструкционные стали).

- в десятых долях % для сталей с содержанием C > 0,75% (инструментальные стали, валковые стали и др.).

Пример: Сталь 10 ГОСТ 1050-93 (до 0,1% углерода ); Сталь 50 ГОСТ 1050-93 (0,5% С).

Обозначение легирующих элементов в маркировке: Н (Никель), Г (марГанец), Х (Хром), С (Кремний – Силициум), Ю (алЮминий), Ф (Ванадий), Т (Титан), М (Молибден), В (Вольфрам), К (Кобальт).

Если после буквы нет цифры, то сталь содержит »1¸1,5% легирующего элемента (кроме Mo, V, содержание которых в сталях до 0,2 – 0,3%), наличие цифры после буквы указывает содержание в процентах легирующего элемента.

Пример:

Сталь 9Х – 0,9% С, Cr »1 -1,5% .

Сталь 9Х2 – 0,95% С, 1,5-2,5% Cr.

Сталь 75Х2Г3Н5МФ4 – 0,75% С, около 2% Cr, Мn - около 3,0%, Ni – 5,0%, Мо – до 0,3% , V до 0,4%.

Обозначение высококачественной стали, в отличие от качественной – в конце ставится «А». Пример: 30ХНМ – качественная, а 30ХНМА и У10А – высококачественная.

ИСКЛЮЧЕНИЯ: Для некоторых высококачественных сталей применяются другие обозначения и букву «А» сзади не ставят. Например, для легированных сталей с особыми физическими свойствами, они - всегда высококачественные.

Пример: высококачественные электрошлакового переплава – в конце маркировки – буква «Ш» (7ХСМФШ); шарикоподшипниковые перед цифрами буквы «ШХ» (ШХ15 – шарикоподшипниковая, 1,5% Cr); быстрорежущие сложнолегированные стали – буква «Р», следующая за ней цифра обозначает процентное содержание в ней вольфрама (в десятых долях) Р20 – 2,0% W; электротехнические «Э», цифра обозначает содержание кремния (Si) (Э18 – 1,8% Si).

Маркировка цветных металлов и сплавов.

Алюминиевые сплавы – сплавы деформируемые и литейные, и те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

1. Деформируемые – хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой.

Не упрочняемые термообработкой – Аl – Mn (АМц) и Al – Mg (АМг).

Упрочняемые термообработкой – сплавы Al – Cu – Mg, с добавкой некоторых элементов, а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного химического состава:

- дуралюмины (Д16 - Д18) – 3,8¸4,8% Cu, 0,4 – 1,8% Mg, 0,4 – 0,9% Mn. После термообработки обладают высокой прочностью и удлинением;

- ковочные сплавы (АК6 – АК8) – 1,8 – 4,8% Cu, 0,4 - 0,8% Mg, 0,4 –1% Mn, 0,6¸1,2%. Высокая ковкость и прочность после термообработки.

2. Литейные сплавы:

(Аl –Si) 10 – 13% Si – Al2, AЛ9;

(Al – Cu) – 4,5 – 5,3% Cu и до 1% Mn – АЛ7, АЛ9 и др.;

(Al – Mg) - 9,5 – 11,5% Mg – коррозионностойкие литейные АЛ8, АЛ13.

Магниевые сплавы - деформируемые и литейные, не упрочняемые и упрочняемые термообработкой.

1. Деформируемые сплавы МА2, МА8 - до 2% Mn, до 5% Al, десятые доли церия.

2. Литейные МЛ6, МЛ3 - 2,5 – 9% Al, 0,5 – 1,5% Zn, 0,15 – 0,5% Mn.

Медь и её сплавы.

1. Технически чистая медь применяется для проводников электрического тока. Маркировка: МО, МО1, М2 и т. д. – в зависимости от чистоты меди.

2. Бронзы - сплавы меди c оловом – 4 – 33% Sn, свинцом (30% Pb), алюминием – 5 – 11% Al, кремнием (4 – 5% Si), и др. В маркировке начальные буквы «Бр».

3. Латуни – сплав меди Cu c цинком Zn, могут содержать до 50% Zn, с добавлениями Al, Si, Ni, Mn.

Пример: ЛЦ40Мц1,5 – латунь, содержащая 40% Zn, 1.5 Mn, остальное - Cu.

Литература: [4],[7],[14], [10]

Контрольные вопросы

1. Преимущества выплавки стали в электропечах?

2. Состав шихты дуговой электропечи?

3. Способы улучшения качества жидкой стали?

4. Виды разливки в изложницы, их недостатки?

5. Преимущества разливки на МНЛЗ?

6. Отличие слитка спокойной стали от кипящей?

7. По каким признакам классифицируются стали?

8. Как обозначается содержание углерода в сталях обыкновенного качества и качественных?