Как маркируются легированные стали

24.Маркировка легированных сталей.

Назначение легирующих элементов.

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей – (0…-100) o С.

Бор-0.003%. Повышает прокаливаемость, а также порог хладоломкости (+20…-60 o С.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60) o С.

0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снижает порог хладоломкости до –20…-120 o С. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием. Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

Качественные и высококачественные легированные стали

Обозначения легирующих элементов:

Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,

К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки),

Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,

П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,

Легированные конструкционные стали

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,

Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Легированные инструментальные стали

Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

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.

Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.

Маркировка легированных сталей

Легированные стали. Классификации легированных сталей

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.

В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.

Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.

Легированная сталь обладает ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали повышает долговечность изделий, экономит металл, увеличивает производительность, упрощает проектирование и потому в прогрессивной технике приобретает решающее значение.

Например, сталь 11Х11Н2В2МФ

С = 0,11%, C r = 11%, Ni = 2%, W = 2%, Mo и V = 1 % остальное Fe.

– легированная, низкоуглеродистая, высоколегированная, качественная, спокойная, конструкционная, деформируемая, хромоникельмолибденовая, семикомпонентная.

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

Классификации легированных сталей

1. В зависимости от химического состава различают стали:

– углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75)

– легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

2. По содержанию углерода «С»:

– низкоуглеродистые – С до 0,25 %

– среднеуглеродистые – С от 0,25 до 0,65 %

– высокоуглеродистые – С свыше 0,65 %

3. По степени легирования (по содержанию легирующих элементов):

– низколегированные – от 2,5 до 5 %;

– среднелегированные – от 5 до 10 %;

– высоколегированные – свыше 10%.

4. По качеству ГОСТ 4543-71

– высококачественная (А) в конце марки

– особокачественная (-Ш) в конце марки

Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S

Например: 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш, 06Х16Н15М3Б-Ш и др.

Помимо этого к наименованиям указанных сталей через тире могут добавляться буквы, означающие следующее:

ВД – вакуумно-дуговой переплав (09Х16Н4Б-ВД),

ВИ – вакуумно-индукционная выплавка (03Х18Н10-ВИ),

ЭЛ – электронно-лучевой переплав (03Н18К9М5Т-ЭЛ),

ГР – газокислородное рафинирование (04Х15СТ-ГР),

ИД – ваккумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ЭП14-ИД),

ПД – плазменная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ХН45НВТЮБР-ПД),

ИЛ – вакуумно-индукционная выплавка с последующим электронно-лучевым переплавом (ЭП989-ИЛ) и т.д.

5. По степени раскисления – все легированные стали спокойные.

6. По назначению.

Конструкционные стали ГОСТ 4543-71 – если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа , при содержании легирующего элемента до 1.5% цифра за соответствующей буквой не указывается.

Например:

– сталь состава C 0.09 – 0.15%, Cr 0.4 – 0.7%, Ni 0.5 – 0.8% называется 12ХН,

– сталь состава C 0.27 – 0.34%, Cr 2.3 – 2.7%, Mo 0.2 – 0.3%, V 0.06 – 0.12% – 30Х3МФ.

Инструментальные стали ГОСТ 5950-73 – 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%.

Например, сталь 4Х2В5МФ имеет содержание C 0.3 – 0.4%, Cr 2.2 – 3.0%, W 4.5 – 5.5%, Mo 0.6 – 0.9%, V 0.6 – 0.9%.

ХВГ– C 0.9 – 1.05%, Cr 0.9 – 1.2%, W 1.2 – 1.6%, Mn 0.8 – 1.1%.

Стали и сплавы с особыми свойствами резко выраженными.

Стали высоколегированные со специальными свойствами подразделяют на следующие группы:

а) коррозионно-стойкие (нержавеющие), обладающие стойкостью против атмосферной коррозии (25х18Л и др.);

б) кислотоупорные, обладающие сопротивляемостью агрессивным средам (кислотам) (15х18Н9ТЛ и др.);

в) окалиностойкие (жаростойкие), обладающие стойкостью против окалинообразования (окисления при высоких температурах), например 15х9С2Л и др.;

г) жаропрочные, сохраняющие достаточно высокую прочность при высоких температурах (15х22Н15Л и др.);

д) износостойкие с высокой сопротивляемостью износу при абразивном и ударном воздействиях в разных условиях (110Г13Л, 15х34Л и др.);

е) высокопрочные; к ним относятся низколегированные стали, подвергнутые сложной термической обработке и дополнительной деформации.

7. По методу получения – сталь деформируемая или литейная.

Литейные легированные стали.

В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что и углеродистыелитейные стали.

Также в конце наименований литейных сталей приводится буква Л, например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35 ХГЛ и др.

Для изготовления отливок применяют низколегированные, среднелегированные и высоколегированные стали.

Но легированные стали обладают плохими литейными свойствами.

8. По составу: никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и так далее (признак – наличие тех или иных легирующих элементов).

9. По числу легирующих элементов:

– трехкомпонентные (железо, углерод, легирующий элемент);

– четырехкомпонентные (железо, углерод, два легирующих элемента) и так далее.

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:

Пример расшифровки марки стали

Легированная сталь

Для начала необходимо определить, какие стали называются легированными. Нержавеющая сталь легированная – это сплав, в составе которого, наряду с железом и углеродом, присутствуют дополнительные элементы (Cr, Si, Ni, Mn и др.). Эти легирующие добавки стали положительно влияют на физико-химические характеристики металла. Благодаря легированию расширяется спектр применения нержавеющего металла.

Классификация легированных сталей

Исходя из процента легирующих элементов в составе, нержавеющая сталь подразделяется на следующие классы:

• Низколегированная сталь (менее 2,5 %)
• Среднелегированная сталь (2,5 – 10%)
• Высоколегированная сталь (более 10%)

В качестве вспомогательных компонентов для низколегированных сталей обычно используется никель, молибден и хром. Одни из самых распространенных марок стали этой группы: 13Х (используется для изготовления ювелирного, гравировального и хирургического оборудования), жаропрочная конструкционная низколегированная сталь 12Х1МФ (применяется в производстве трубопроводов, фланцев, деталей цилиндров и др.) Свойства низколегированных сталей позволяют снизить вес конструкций, сэкономить металл за счет высокого предела текучести, повысить эксплуатационные характеристики конечного изделия.

В состав среднелегированной стали может входить никель, вольфрам, молибден, ванадий. Термическая и механическая обработка позволяет достичь оптимального соотношения прочности, вязкости и пластичности. Среднелегированная сталь незаменима в машиностроении, судостроении, для изготовления различных деталей (сверла, развертки и т.д.) Например, такие популярные марки как 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2 прокаливаются при более высоких температурах, чем низколегированные стали, они более долговечные и прочные.

Основные добавочные элементы высоколегированных сталей – хром и никель. Благодаря их высокому содержанию металл получает такие уникальные свойства как: резистентность к экстремальным температурам, коррозионная стойкость, жаропрочность. Высоколегированная нержавеющая сталь обязана своими исключительными характеристиками не только химическому составу, но и последующей обработке. Например, сталь марки 12Х18Н10Т, устойчивая к азотной кислоте и другим агрессивным воздействиям, идеально подходит для сварных конструкций; сталь 08Х14МФ используется для производства нержавеющих труб, оборудования пищевой промышленности.

Помимо классификации по содержанию легирующих элементов, легированная сталь различается по структуре (перлитная, мартенситная, аустенитная, ферритная, карбидная), по назначению (особого назначения, конструкционные, инструментальные) и по другим параметрам.

Маркировка легированных сталей

Обозначение легированных сталей осуществляется при помощи букв и цифр, которые указывают на состав сплава. Буквы соотносятся с химическими элементами, входящими в состав легированной стали, а цифры – с их содержанием в процентах. Для расшифровки химического состава легированных сталей можно использовать эту таблицу:

Маркировка	Элемент
Х	Cr – хром
Н	Ni – никель
М	Mo – молибден
С	Si – кремний
Г	Mn – марганец
В	W – вольфрам
Т	Ti – титан
Ю	Al – алюминий
Д	Cu – медь
Б	Nb – ниобий
К	Co — кобальт

Цифры, стоящее в начале марки, показывает среднее содержание углерода (одна цифра – десятая доля процента, две – сотая), а если марка начинается с буквы, то содержание углерода – 1% или выше. Например, 18ХГТ состоит из 0,18% углерода, и примерно по 1% приходится на хром, марганец и титан; 2Х17Н2 – 0,2% углерода, 17% хрома и 2% ниобия. Иногда в маркировке стали встречаются и вспомогательные обозначения (русская буква в начале марки): Р – быстрорежущая, Э – электротехническая, А – автоматная, I – шарикоподшипниковая и т.д.

Обратите внимание на то, что не существует универсальной системы обозначения марок стали. Российские марки нержавеющей стали (ГОСТ) имеют зарубежные аналоги: европейские (EN), американские (AISI), немецкие (DIN).

Свойства и назначение легированных сталей

Наличие легирующих элементов и последующая обработка обеспечивают стали ряд уникальных физико-химических свойств:

• Жароустойчивость
• Износостойкость
• Пластичность
• Коррозионная устойчивость
• Прочность и многие другие.

Благодаря этому легированные стали активно используются для выполнения различных технических задач практически во всех промышленных сферах: медицинское оборудование и инструменты, емкости и оборудование в пищевой промышленности, валы, шайбы, коробки передач, узлы, конструкционные элементы в строительстве и машиностроении т.д.

Маркировка легированных сталей – как узнать химсостав без стандарта?

Маркировка легированных сталей несколько отличается от углеродистых из-за большего количества различных добавок. Как не запутаться в кодах и какой ГОСТ их стандартизирует?

1 Маркировка – требования ГОСТа

Сталей много, поэтому их обозначение должно как-то систематизировать. Этим и занимались составители ГОСТ 4543-71. Шифр для сплавов с особыми свойствами начинается с буквы, которая характеризует их группу. В маркировке на первой позиции символ “Ж”, “Х” либо “Е” говорит о нержавеющих, хромистых или магнитных сплавах. А вот нержавеющие хромоникелевые стали маркируются буквой “Я”. Для шарикоподшипниковых и быстрорежущих материалов характерны обозначения “Ш” и “Р”.

Если сплав относится к высококачественным либо особо высококачественным, то он обозначается символами “А” и “Ш” соответственно, которые расположились в конце шифра. Качественные стали не имеют особых обозначений. Нагартованный либо термически обработанный прокат также маркируется, в первом случае буквой “Н”, во втором – сочетанием “ТО”. Более подробно химический состав каждой марки стали указывается в ГОСТе или справочной литературе.

Теперь мы остановимся на принципах маркировки, ознакомившись с которыми, вы сможете узнать приблизительный состав сплава, не заглядывая в литературу. Первым указывается количество углерода. Причем это значение берется в сотых долях, т. е. 30ХГС содержит приблизительно 0,3% С. Далее следуют буквенные обозначения конкретного элемента. Азот (N), ниобий (Nb), вольфрам (W), марганец (Mn) и медь (Cu) обозначаются первыми буквами русского алфавита: А, Б, В, Г, Д соответственно.

Символы “К”, “М”, “Н”, “П”, “Р”, “С”, “Т” свидетельствуют о наличии в составе сплава кобальта (Co), молибдена (Mo), никеля (Ni), фосфора (P), бора (B), кремния (Si) и титана (Ti). А вот если вы увидите букву Ц, то речь идет о цирконии (Zr). Элементы Ванадий (V), хром (Cr) и алюминий (Al) зашифрованы в буквах Ф, Х, Ю. Цифры, стоящие после каждой буквы, показывают процентное содержание конкретной добавки. Если после буквенного обозначения никакое число не указывается, значит, содержание этого элемента не превышает 1,5%. Рассмотрев особенности маркировки легированных сталей по ГОСТ 4543–71, остановимся немного и на их характеристиках.

2 Классификация сплавов по свойствам

Из названия становится понятно, что этот класс сталей содержит добавки, которые влияют на свойства. Если содержится не более 5% полезных примесей, то сплав относится к низколегированным. Среднелегированные в своем составе имеют не более 10% примесей. Если их количество переваливает за этот порог, то речь идет о высоколегированных сталях.

Как и углеродистые, эти сплавы делятся на конструкционные и инструментальные. Первые в основном нашли свое применение при производстве деталей машин. Они могут относиться к цементуемым, то есть, обогащенным углеродом с целью увеличения твердости, и улучшаемым, которые подвергаются термической обработке. Еще есть группа строительных сталей, эти сплавы близки с конструкционными по составу, но не подвергались воздействию высоких температур. Они нашли широкое применение в строительной и ремонтной области. А из инструментальных сплавов в основном производят измерительные приборы, режущее и штамповочное оборудование и т. д.

Еще стоит сказать несколько слов и о сталях с особыми свойствами. К таковым относятся жаропрочные, нержавеющие, сплавы с особыми магнитными или электрическими характеристиками. В зависимости от состава сталь может быть хромистой, никелевой, хромоникельмолибденовой и т. д. Кроме того, разделение идет на трех-, четырехкомпонентные в зависимости от количества легирующих элементов.

Немалую роль играет и структура материала, ведь она во многом определяет его свойства. Если преобладает избыточный феррит, то такие стали относятся к доэвтектоидным. А вот в эвтектоидных уже доминирует перлит. Заэвтектоидные сплавы характеризуются наличием вторичного карбида в структуре. Существует еще один класс сталей – ледебуритные. В этом случае преобладает ледебурит, образованный избыточными карбидами и аустенитом.

3 Влияние легирующих элементов

Даже если вы сумели разобрать маркировку легированных сталей, нужно еще и знать роль добавок. Они вводятся с целью улучшения свойств материала. Таким путем можно добиться повышенной прочности, твердости, а нержавеющие сплавы прекрасно переносят любые погодные условия и т. д. В этом пункте мы остановимся на каждом из распространенных легирующих элементов.

Углерод – обязательный компонент в составе сталей. Увеличение его процентного содержания до 1% самым благоприятным образом сказывается на твердости и прочности. Но если вводить его дальше, то прочность начнет заметно ухудшаться. Кроме того, этот элемент негативно отразится на пластичности сплава.

Очень часто стали легируют марганцем. Он повышает степень раскисления и нейтрализует негативное влияние серы. При этом каких-то существенных изменений свойств ждать от этой добавки не стоит. А вот совсем по-другому дела обстоят с молибденом, который повышает способность к прокаливанию. Этот элемент способствует лучшей коррозионной стойкости, ползучести и значительно снижает хрупкость.

Если необходимо увеличить ударную вязкость и прочность, тогда следует ввести в состав никель и хром. Cr также благоприятно сказывается на устойчивости материала к коррозии и окислению. Титан и ванадий обеспечивают эффект уменьшения зерна, тем самым увеличивают текучесть и порог предельной прочности на разрыв. Повысить износостойкость и сохранить твердость даже после термического воздействия позволит вольфрам.

К опасным компонентам следует отнести азот, водород, серу и фосфор. Первые два приводят к повышению хрупкости металла. S имеет негативное влияние на ударную вязкость. После этой примеси материал становится менее пластичным, ухудшается свариваемость, а соединения FeS и вовсе приводят к красноломкости. Другими словами, сплав склонен к образованию трещин во время термической обработки. Фосфор, наоборот, провоцирует хладноломкость (склонность материала к растрескиванию во время механической обработки без подогрева). Особенно вредное влияние этого элемента обостряется с повышением углерода.

4 Применение сталей – где мы с ними сталкиваемся?

Благодаря своим свойствам стали используются во многих отраслях. Например, инструментальные нашли себя при изготовлении различных элементов, испытывающих высокое давление. Еще из них производят шестерни и ролики сложной формы, режущий инструмент, вырубные штампы, прошивные матрицы и т. д. В машиностроении широко используются стали, отличающиеся упругостью. Из них изготавливают пружины, растяжки, подвески. Нержавеющие сплавы нашли себя при производстве посуды.

Однако следует заметить, что их использование актуально только в ответственных конструкциях либо когда нужно изготовить элемент с заданными свойствами. Это обусловлено высокой стоимостью материала из-за дорогих примесей. Поэтому разбирать маркировку легированных сталей чаще всего приходится только специалистам, а нам остается лишь оценивать их эксплуатационные качества при применении изделий в быту или тяжелой технике.