Классификация и маркировка сталей

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство по образованию

Марийский государственный технический университет

 

Кафедра машиностроения

и материаловедения

 

 

 

Реферат

по дисциплине Новые конструкционные материалы

на тему

«Классификация и маркировка сталей»

 

 

 

 

Выполнила:

Куневич К.Ю.,

ст.гр.СМм-11

Проверил:

проф.каф.МиМ

Алибеков С.Я.

 

 

Йошкар-Ола

2011 г.

 

Содержание

1 Классификация  сталей

1.1 Химический  состав

1.2 Назначение

1.3 Качество 

1.4 Степень раскисления

2 Конструкционные стали и их маркировка

2.1 Нелегированные  конструкционные стали обыкновенного  качества

2.2 Нелегированные конструкционные  качественные стали

2.3 Конструкционные легированные  стали

2.4 Литейные конструкционные  стали

2.5 Шарикоподшипниковые стали

2.6 Автоматные  стали

3 Инструментальные стали и их маркировка

3.1 Нелегированные  углеродистые инструментальные  стали 

3.2 Инструментальные легированные  стали 

3.3 Быстрорежущие стали

4 Нержавеющие стали и их маркировка

Список литературы

 

1 КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

1.1 Химический состав         

Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.

99% всей стали - материал конструкционный  в широком смысле слова: включая  стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов,  инструмента и для особых условий  работы - теплостойкие, нержавеющие,  и т.п. Его главные качества - прочность (способность выдерживать  при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать  достаточные деформации без разрушения  как при производстве конструкций,  так в местах перегрузок при  их эксплуатации), вязкость (способность  поглощать работу внешних сил,  препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость,  трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.

 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).

В свою очередь углеродистые стали могут быть:

• малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;
• среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
• высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%

Легированные стали подразделяют на:

• низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
• среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
• высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.  
  

1.2 Назначение         

Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.         

Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода. 
         С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.          

С особыми  химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные  стали.

1.3 Качество         

В зависимости от содержания вредных  примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:

• Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
• Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
• Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
• Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

1.4 Степень раскисления         

По степени  удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:

• спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами "сп" в конце марки (иногда буквы опускаются);
• кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";
• полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс".          

Сталь обыкновенного  качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:

• сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
• сталь группы Б - по химическому составу;
• сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.          

В зависимости  от нормируемых показателей (предел прочности, относительное удлинение, предел текучести, изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится  на категории, которые обозначаются арабскими цифрами.

2 КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА

2.1 Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества

Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического  состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные  свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки  указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают  группу стали, причем группа "А" в  обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.

Качественные стали маркируют следующим образом:

• в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации;

а) в сотых  долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;

05кп –  сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С;

60 – сталь  углеродистая качественная, спокойная,  содержит 0,60% С;

б) в десятых  долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У":

У7 –  углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);

У12 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;

• легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:

А – азот; К – кобальт; Т – титан; Б – ниобий; М – молибден; Ф- ванадий; В – вольфрам; Н – никель; Х – хром; Г – марганец; П – фосфор; Ц – цирконий; Д – медь; Р – бор; Ю – алюминий; Е – селен; С – кремний; Ч – редкоземельные металлы.

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого  элемента в процентах. Если цифры  нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего  элемента, за исключением молибдена  и ванадия (содержание которых в  солях обычно до 0,2-0,3%), а также  бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%).

Примеры:

14Г2 – низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.

03Х16Н15М3Б - высоко легированная  качественная сталь, спокойная  содержит 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.

Таблица 1

Обозначение стали	Содержание углерода
Ст0	< 0.23%,
Ст1	0.06 - 0.12%,
Ст2	0.09 - 0.15%,
Ст3	0.14 - 0.22%,
Ст4	0.18 - 0.27%,
Ст5	0.28 - 0.37%,
Ст6	0.38 - 0.49%.

Например: 
Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

ВСт5Г - углеродистая сталь  обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, №  марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

Вст0 - углеродистая сталь  обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).

2.2 Нелегированные конструкционные качественные стали

В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее  содержание углерода в сотых долях  процента: 05 ; 08 ; 10 ; 25 ; 40 и т.д. Так сталь с содержанием углерода 0.07 - 0.14% обозначается 10, сталь с содержанием углерода 0.42 - 0.50% - 45, а сталь с углеродом 0.57 - 0.65% - 60. При этом для сталей с C < 0.2%, не подвергнутых полному раскислению, в обозначение добавляются буквы кп (для кипящей стали) и пс (для полуспокойной). Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются. Например, 08кп, 10пс, 15, 18кп, 20 и т.д. Буква Г в марке стали указывает на повышенное содержание марганца. Например: 14Г, 18Г и т.д. Качественные стали с повышенными свойствами, используемые для производства котлов и сосудов высокого давления, обозначают по ГОСТ 5520-79 добавлением буквы К в конце наименования стали: 15К, 18К, 22К.

2.3 Конструкционные легированные стали

В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят  из цифр и букв. Первые цифры марки  обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь (см. таблицу 2, нержавеющие стали.) 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, а сталь состава C 0.27 - 0.34%, Cr 2.3 - 2.7%, Mo 0.2 - 0.3%, V 0.06 - 0.12% - 30Х3МФ. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S < 0.03%, P < 0.03%) и сталь относится к группе высококачественных в конце ее обозначения ставят букву А. Особовысококачественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему эффективную очистку от сульфидов и оксидов, обозначают добавлением через тире в конце наименования стали буквы Ш. Например: 12Х2Н4А, 15Х2МА, 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш и др.

2.4 Литейные конструкционные стали

В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что  и качественные и легированные стали. Отличие заключается лишь в том, что в конце наименований литейных сталей приводится буква Л, например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35 ХГЛ и др. Строительные стали. Строительные стали по ГОСТ 27772-88 обозначаются буквой С (строительная) и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Буква К в конце наименования указывает на стали с повышенной коррозионной стойкостью, буква Т - на термоупрочненный прокат, а буква Д - на повышенное содержание меди. Например: С255, С345Т, С 390К, С440Д и т.д.

2.5 Шарикоподшипниковые стали

ГОСТ 801-78 маркируют буквами "ШХ", после которых указывают  содержание хрома в десятых долях  процента. Для сталей, подвергнутых электрошлаковому переплаву, буква  Ш добавляется также и в конце их наименований через тире. Например: ШХ15, ШХ20СГ, ШХ4-Ш.

2.6 Автоматные стали

ГОСТ 1414-75 начинаются с буквы А (автоматная). Если сталь при этом легирована свинцом, то ее наименование начинается с букв АС. Для отражения содержания в сталях остальных элементов используются те же правила, что и для легированных конструкционных сталей. Например: А20, А40Г, АС14, АС38ХГМ

3 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА

3.1 Нелегированные углеродистые инструментальные стали

Данные стали в соответствии с ГОСТ 1435-90 делятся на качественные и высококачественные. Качественные стали обозначаются буквой У (углеродистая) и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в стали, в десятых долях процента. Так сталь У7 содержит 0.65 - 0.74% углерода, сталь У10 - 0.95 - 1.04%, а сталь У13 - 1.25 - 1.35%. В обозначения высококачественных сталей добавляется буква А (У8А, У12А и т.д.). Кроме того, в обозначениях как качественных, так и высококачественных углеродистых инструментальных сталей может присутствовать буква Г, указывающая на повышенное содержание в стали марганца. Например: У8Г, У8ГА.

3.2 Инструментальные легированные стали

Правила обозначения инструментальных легированных сталей по ГОСТ 5950-73 в  основном те же, что и для конструкционных легированных. Различие заключается лишь в цифрах, указывающих на массовую долю углерода в стали. Процентное содержание углерода также указывается в начале наименования стали, в десятых долях процента, а не в сотых, как для конструкционных легированных сталей. Если же в инструментальной легированной стали содержание углерода составляет около 1.0%, то соответствующую цифру в начале ее наименования обычно не указывают. Приведем примеры: 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%, а сталь ХВГ - C 0.9 - 1.05%, Cr 0.9 - 1.2%, W 1.2 - 1.6%, Mn 0.8 - 1.1%.