Классификация сталей по качеству

Качество стали определяется количеством присутствующих в ней вредных примесей — серы и фосфора. В зависимости от их допустимого количества стали подразделяются по качеству на следующие группы:

• • стали обыкновенного качества: S? 0,06%, Р? 0,07%;
• • качественные стали: S? 0,04%, Р? 0,035%;
• • высококачественные стали: S? 0,025%, Р? 0,025%;
• • особовысококачественные стали: S? 0,015%, Р? 0,025%.

Количество вредных примесей зависит от способа производства: наибольшее их количество в сталях, выплавляемых бессемеровским или мартеновским способом; при выплавке кислородно-конверторным способом их содержание меньше; удаление серы, фосфора и кислорода в еще большей степени происходит при выплавке сталей в электропечах (дуговых или индукционных) — это технология получения высококачественных сталей. Высококачественные стали не подвержены красноломкости, поскольку сера в малых количествах, допустимых в этих сталях, растворяется в феррите и в металле не образуется сульфидная эвтектика. Еще бо? льшая чистота сталей (особовысококачественные стали) достигается специальными металлургическими технологиями: электрошлаковым переплавом (ЭШП), вакуумнодуговым (ВДП) переплавом или вакуумированием жидкой стали в ковше и др. Так, переплав электростали под слоем специального шлака снижает содержание серы до 0,002…0,008%; различные методы вакуумного переплава практически полностью выводят из металла газы.

Вместе с тем наличие в стали серы и фосфора может быть полезным. Так, повышенное содержание серы (0,08…0,35%) и фосфора (0,06…0,15%) в автоматных сталях улучшает обрабатываемость резанием (см. 11.5.2).

Маркировка сталей

Углеродистые стали выпускаются обыкновенного качества, качественные и высококачественные; легированные стали — качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Маркировка углеродистых сталей

Стали обыкновенного качества обозначают буквами «Ст» и цифрой, указывающей порядковый номер стали: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Чем больше цифра в марке, тем выше содержание углерода и прочностные свойства, но ниже пластичность. Так, в зависимости от марки (номера) стали содержание углерода в них увеличивается от 0,06 до 0,43%, возрастают предел прочности (ац) от 300 до 600 МПа и предел текучести (?02) со 150 до 300 МПа, а относительное удлинение (?) снижается от 32 до 14%.

Качественные стали являются машиностроительными сталями и применяются для изготовления деталей машин (конструкционные стали) или инструментов (инструментальные стали). Для обеспечения требуемых свойств они подвергаются термической обработке и поэтому поставляются с гарантированным химическим составом, который указывается в обозначении марки.

Конструкционные углеродистые стали обозначаются цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. В машиностроении используются следующие марки сталей: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70. ГОСТом для каждой марки стали установлены пределы содержания углерода; например, сталь 20 (0,18…0,22% С), сталь 25 (0,23…0,27% С), сталь 40 (0,37…0,42% С) и т. п. Цифры, обозначающие марку стали, получаются округлением концентрации углерода до ближайшего числа, кратного пяти.

Инструментальные углеродистые стали содержат от 0,7 до 1,3% С и обозначаются буквой «У» и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента: У7 (~ 0,7% С), У8 (~ 0,8% С), У9 (~ 0,9% С), У10 (~ 1,0% С), У11 (~ 1,1% С), У12 (- 1,2% С).

Высококачественные стали (инструментальные углеродистые и легированные; конструкционные легированные) обозначают буквой А, которая ставится в конце обозначения марки сталей. Например, У8А, У10А, У12А.

Маркировка легированных сталей

Для обозначения марок легированных сталей принята система цифр и букв. Цифра, стоящая впереди обозначения марки, указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента в конструкционных и в десятых долях процента в инструментальных сталях; если в инструментальных сталях первая цифра отсутствует, то содержание углерода около 1%. Легирующие компоненты обозначаются буквами: X — хром, Н — никель, К — кобальт, С — кремний, М — молибден, Г — марганец, В — вольфрам, Ф — ванадий, Т — титан, Б — ниобий, Д — медь, Р — бор, Ц — цирконий, Ю — алюминий. Цифра, стоящая за буквой, означает среднее содержание (массовую долю) данного компонента в процентах. Если цифра отсутствует, то его содержание составляет около 1%. В состав сталей могут входить некоторые компоненты в количестве менее 1%. Это вольфрам и молибден (0,25…0,5%), титан и алюминий (до 0,1%), ванадий (до 0,2%). В этом случае буквы, обозначающие такие компоненты, ставятся, а цифры нет.

Буква «А», стоящая в конце обозначения марки, указывает на то, что сталь является высококачественной, т. е. содержит небольшое количество серы и фосфора. Если буква, А стоит в середине обозначения марки, то она указывает на присутствие в стали азота в качестве легирующего компонента. Примеры обозначения: сталь 40Х — легированная качественная, содержит около 0,4% углерода и 1% хрома; сталь 12ХНЗА — легированная высококачественная, содержит около 0,12% углерода, 1% хрома и 3% никеля; сталь ХВГ — инструментальная легированная, содержит около 1% углерода, 1% хрома, 1% вольфрама и 1% марганца.

Особовысококачественные стали, получаемые электрошлаковым переплавом, часто обозначают буквой «Ш» в конце марки.

Обозначение некоторых легированных сталей специального назначения несколько отличается от общепринятого. Оно приводится отдельно в соответствующих разделах.