Марки сталей и их применение

Марки сталей и их применение 

      Углеродистые  стали

      Углеродистая  сталь обыкновенного качества выпускается  виде заготовок с установок непрерывной  разливки труб, штамповок, ленты, проволоки  следующих марок: СтО, Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп и т.д.

      Буквы Ст обозначают сталь, цифры – условный номер марки и не указывают массовое содержание углерода. Индексы означают: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь.

      Углеродистая  качественная сталь выпускается  марок 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15пс и т.д. Цифры в марке означают среднее массовое содержание углерода в сотых долях процента. Из этой стали делают ответственные детали машин и механизмов, штамповки, калиброванные прутки, серебрянку – светлые, круглые прутки точных размеров со специальной отделкой поверхности.

      Углеродистая  инструментальная сталь выпускается  следующих марок:

      – качественная – У7, У8, У9 и т.д. до У13

      – высококачественная – У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А и У13А.

      Цифры стоящие после буквы У (углеродистая инструментальная), указывают содержание углерода в десятых долях процента (например, в стали У7 содержится 0,7% С); буква Г – повышенное содержание марганца; буква А указывает, что сталь высококачественная.

      Инструментальную  сталь используют для изготовления режущих, измерительных и других инструментов (зубил, молотков, отверток, ножей, ножниц, сверл, хирургических инструментов и др.).  В высококачественной стали содержится меньше серы, фосфора и других вредных примесей. Она лучше сопротивляется действию ударных нагрузок, имеет большую прочность.

      Автоматная  сталь ( с повышенным содержанием  серы и фосфора) – углеродистая сталь  специального назначения – маркируют  буквой А, после которой следует  цифра, показывающая среднее содержание углерода в сотых долях процента; буква Г – повышенное содержание марганца, Например, А12, А20, А30, А35, А40Г. Так как сера и фосфор придают стали хрупкость, поэтому она идет на изготовление малоответственных деталей, главным образом крепежных (втулки, болты и др.)

      Легированные  стали

      Для обозначения легирующих элементов приняты следующие буквы: Х – хром, Н – никель, Г – марганец, С – кремний, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, К – кобальт, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, П –фосфор, Р – бор, А – азот, Е – селен, Ц – цирконий, Б – ниобий.

      Сталь может содержать один или несколько  легирующих элементов, которые придают  им специальные свойства.

      Для стали конструкционной легированной принята маркировка, по которой первые две цифры указывают среднее  массовое содержание углерода в сотых  долях процента. Если содержание углерода меньше 0,1%, то первая цифра ноль, например 06, 08. Цифры, следующие за буквами (указывающими легирующее элементы) – процентное массовое содержание этих элементов в стали. Если за буквой отсутствует цифра, то это значит, что сталь содержит данный элемент в количестве до 1,5%, кроме элементов, присутствующих в малых количествах (для комплексно-легированных сталей). Например, марка 35Х обозначает хромовую сталь, в которой около 0,35% С и до 1,5% Cr; 45Г2 – марганцевую сталь с содержанием около 0,45% С и 2% Mn/

      К конструкционным легированным сталям относятся:

      1) цементируемые легированные стали (низкоуглеродистые и среднелегированные) получают, насыщая поверхность стали углеродом и подвергая ее термической обработке. Этим обеспечивается высокая поверхностная твердость и сохраняется прочность сердцевины металла.

      Марки: 15Х, 18ХГ, 25 ХГМ и др.

      Эти стали предназначены для деталей, работающих в условиях трения, при  высоких давлениях и ударных  нагрузках (деталей автотракторной, автомобильной промышленности и др.).

      2) Улучшаемые легированные стали  (среднеуглеродистые и низколигированные)  термически улучшают, подвергая  закалке и высокому отпуску  (500-600 ⁰С) для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости).

      Марки: 40ХС, 40ХФА, 50ХГ.

      Эти стали применяют для деталей, работающих с переменными и ударными нагрузками (валы, шатуны, зубчатые колеса и т.д.)

      3) Высокопрочные легированные стали – это стали, имеющие предел прочности 180–200 кг/мм². В качестве высокопрочных широкое применение получили стали с 0,45-0,50% С, дополнительно легированные Cr, Mo, W и V. После закалки и низкотемпературного отпуска предел прочности этих сталей достигает 200-220 кг/мм² при сравнительно удовлетворительной пластичности и вязкости. Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении.

      Инструментальная  легированная сталь входит в группу среднелегированных сталей. Введение хрома, вольфрама, ванадия, молибдена, марганца, кремния, никеля придает инструментальным сталям высокую твердость, износоустойчивость, способность выдерживать высокие температуры, не теряя твердость, и другие ценные свойства.

      По  сравнению с ними углеродистые стали  хрупки (особенно после закалки), поэтому, изготовленные из них режущие  инструменты при нагреве ~ до 200 ⁰С теряют свою твердость.

      Инструментальную  легированную сталь делят на две  группы:

      группа  I – стали для режущего и измерительного инструмента марок 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Х5Ф, 9Х5ВФ, 8Х4ВФ1; из них изготавливаю пилы, резцы, фрезы, метчики, развертки, сверла, клейма и др.

      группа  II – стали для штампованного инструмента марок 9Х, Х6ВФ, Х12, 5ХНМ, 5ХГМ, 6ХВТ и ряд других; применяют для изготовления горячих и холодных штампов, молотовых штампов, пресс-форм и т.д.

      К инструментальным легированным сталям относится также быстрорежущая  сталь, отличающаяся высокой твердостью и теплостойкостью. Они входят в  группу высоколегированных сталей. Установлены  следующие 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.

      Легированные стали специального назначения подразумеваются на две группы:

1. стали с особыми физическими свойствами,
2. стали с обычными химическими свойствами.

     Стали с особыми физическими свойствами применяют для изготовления деталей  машин и механизмов, обладающих этими свойствами. Так, в электротехнике для изготовления постоянных магнитов, электромагнитов, трансформаторов применяют сплавы, имеющие большую магнитную проницаемость. Для элементов электронагревательных устройств, реостатов нужны сплавы с высоким омическим сопротивлением. В приборах, где ферромагнитные материалы могут повлиять на точность показаний, применяются немагнитные сплавы.

     Все эти свойства стали приобретают  за счет введения легирующих примесей. Они являются высоколегированными. Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением состоят из хрома и никеля. Их марки Х15Н60, Х20Н80 и др.

     Магнитотвердые  сплавы идут на изготовление постоянных магниовв. Их марки 52КФ11, 52 Кф13 (первая цифра – содержание кобальта, цифра  после буквы Ф – содержание ванадия в %).

     Магнитомягкие сплавы марок 50 Н (50% Ni), З4НКМ, 38НС и др. используют для изготовления сердечников, трансформаторов, электромагнитов.

     Немагнитные стали – являются заменителями цветных  металлов в электромашиностроении. Применяются стали марок Н25, 55Н9Г9.

     Износоустойчивые  стали используются для изготовления рабочих элементов землеройных  машин, шаровых мельниц и других сильно изнашивающихся деталей. К ним  относятся высокмарганцовистые  стали марки Г13.

     Существуют  и другие сплавы с особыми физическими  свойствами.

     К группе сплавов с особыми химическими  свойствами относятся высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие и  жаропрочные стали.

     Коррозионостойкие (нержавеющие) стали – это высокохромистые  стали марок 1Х13, 2Х13, 3Х13 и др. (первая цифра указывает на содержание углерода в десятых долях %, остальные – содержание хрома в %). Кроме хрома, в состав сталей вводятся никель, титан, ванадий (марки 1Х13Н3, 1 Х17Н2 и др.)

     Жаростойкие (окалиностойкие) стали не окисляются при действии высоких температур и небольших нагрузок. Стойкость против окисления в этих сплавах создается за счет введения хрома, алюминия, кремния. Марки: Х28, Х5, 1Х12 СЮ и др. Из них изготавливаются камеры сгорания, чехлы к термопарам, муфели.

     Жаропрочные стали сохраняют прочность при  высоких температурах и могут работать в этих условиях под действием больших нагрузок (детали реактивных двигателей, лопасти паровых и газовых турбин). Жаропрочные стали являются одновременно и жаростойкими. Марки жаропрочных сталей: ХН70ВМТЮ, ХН75МБТЮ и др.