Расшифровка марки сталей

Введение. Что такое сталь

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержащий от 0,04% до 2% углерода (по весу). При меньшем проценте углерода металл считается чистым железом, а если углерода свыше двух процентов, сплав переходит в категорию чугунов.

В современной экономике используется огромное количество марок стали, различающихся прежде всего составом, а также областью применения и особенностью технологии получения. Поскольку производство стали - одна из наиболее традиционных и давних областей национального хозяйства развитых стран, в мире функционирует несколько различных систем маркировки марок стали. Далее мы будем рассматривать отечественные правила маркировки сталей.

Разделение сталей на углеродистые и легированные

Одно из основных различий, разделяющих все многообразие применяемых марок стали на две группы, состоит в добавлении в сплав или отсутствии в нем химических элементов, отличающихся от железа и углерода (и паразитных вредных примесей) и называемых в металлургии легирующими. Соответственно содержащие такие добавки (присадки) стали называются легированными, а не содержащие – простыми, или углеродистыми, так как углерода в них в среднем больше, чем в легированных сталях.

Простые, то есть нелегированные стали часто применяются в производстве деталей, к которым не предъявляется особых требований по жаро- или холодоустойчивости, механической прочности и т. д. - методами литья, свободной ковки или кузнечно-прессовой обработки, токарной или фрезерной обработки обычными инструментами.

Кодировка марок стали в России

Кодировка марки стали определяет, прежде всего, перечень и процентное содержание ее основных компонентов.

В используемых кодировках марок нелегированных сталей количество углерода округленно представлено цифровой величиной в начале кода, причем двузначный показатель представляет весовое количество этого элемента в сотых долях процента, а однозначная цифра кодирует тот же параметр в десятых долях. Для высокоуглеродистых марок, то есть при содержании углерода свыше одного процента, этот параметр в название не включается.

В стали неизбежно остается также некоторое количество вредных примесей, содержащихся в руде (сера, фосфор и др.). Наиболее чистые от этих примесей марки сталей содержат в своем условном обозначении завершающие буквы А или АА (особо чистые).

Обозначение марки стали определяется также областью ее применения. Конструкционные нелегированные стали обычного качества обозначаются буквами Ст и однозначной цифрой: от Ст0 до Ст6. Основным классифицирующим признаком при этом является количество углерода, изменяющееся от показателя менее 0.23% для Ст0 до 0,38-0,49% для Ст6.

Качественные конструкционные стали маркируются двузначными цифрами (Сталь 10 – Сталь 60), указывающими округленно процентное весовое количество углерода в сотых долях.

Название марки углеродистой стали может также начинаться с буквы, кодирующей область ее применения. Например, с буквы Ш начинаются марки шарикоподшипниковой стали.

В целом в используемых в России кодировках марок сталей количество углерода округленно обозначается цифровой величиной в начале кода, причем двузначная цифра означает весовое количество углерода в сотых долях процента, а однозначная цифра кодирует тот же параметр в десятых долях. Для высокоуглеродистых сталей , то есть в случае содержании углерода более одного процента, этот параметр в названии марки не указывается.

В стали неизбежно остается также некоторое количество вредных примесей, содержащихся в исходной руде (сера, фосфор и др.). Наиболее чистые от этих примесей марки сталей содержат в конце обозначения буквы А или АА (особо чистые).

В конце кода маркировки простых поделочных сталей без специальных легирующих примесей могут стоять еще буквы, означающие степень удаления кислорода из жидкого расплава при разливке (этот параметр называют раскислением): наиболее высокое содержание кислорода кодируется как КП (кипящая сталь), наименьшее как СП (спокойная сталь), промежуточная ситуация обозначается буквами ПС - полуспокойная.

Нестандартные стали маркируются названием выпустившего металл предприятия и цифрой - порядковым номером. Может быть также добавлено условное обозначение цели создания марки. Например, завод «Электросталь» выпускал стали ЭИ (исследовательская) и ЭП (пробная).

Поскольку уже перечень названий марок нелегированных сталей содержит большое количество разнородных параметров, при расшифровке обозначения стали рекомендуется использовать выпускаемые в России специальные справочники-марочники, содержащие расшифровку всех зафиксированных марок сталей. В настоящее время имеются также онлайн-варианты ряда таких изданий.

Легированные стали

Легированными называются стали, в которые для придания им особых свойств (твердость, жаропрочность или, наоборот, морозоустойчивость, износоустойчивость и др.) введены дополнительные, кроме железа и углерода, химические элементы. Содержание таких легирующих присадок изменяется в широком диапазоне, от долей до десятков процентов. Наличие легирующих элементов в составе стали отмечается в общем случае буквой и следующей после нее цифрой в названии марки. При этом буква коррелирует с русскоязычным названием элемента, а цифра обозначает целое число - содержание элемента в процентах. При содержании какой-либо присадки менее процента в название марки стали вносится условное обозначение элемента без указания уточняющей цифры (исключением является указание десятых долей содержания хрома в специальных шарикоподшипниковых сталях).

Приведем в качестве примера обозначения некоторых элементов, часто используемых в качестве легирующих (более подробные таблицы обозначений легирующих элементов в марках сталей приводятся в целом ряде специализированных изданий):

• Г - марганец;
• С - кремний;
• Х - хром;
• Н - никель;
• Д - медь;
• Ф - ванадий;
• Ч –редкоземельные металлы (общее название группы из семнадцати элементов).

Поскольку основные компоненты этого списка (кроме, может быть, ванадия) известны даже по школьному курсу химии, остановимся более подробно на группе редкоземельных элементов.

Редкоземельные элементы в легированных сталях

Это общее название группы из семнадцати химических элементов (скандий, иттрий, лантан и так называемые лантаноиды). Все они являются металлами. За исключением скандия (атомный вес 21) и иттрия (атомный вес 39) редкоземельные элементы занимают в периодической системе элементов последовательный интервал (это элементы с атомным весом от 57 до 71) и имеют близкие физико-химические свойства.

Впервые содержание этой группы элементов в рудах было обнаружено в Скандинавии в конце девятнадцатого - начале двадцатого века. В настоящее время редкоземельные элементы используются в широком спектре современнейших областей хозяйства. В частности, применение содержащих редкоземельные элементы сплавов позволяет многократно улучшить характеристики широко применяемых в современной науке и технике мощных магнитов.

До последнего десятилетия двадцатого века основным поставщиком редкоземельных элементов на мировой рынок были США, затем, после модернизации своей промышленности, на первое место вышел Китай, но затем он стал ограничивать добычу и поставки этих элементов на мировой рынок. В Советском Союзе основные предприятия по добыче редкоземельных элементов были расположены вне Российской федерации, но сейчас в руководством России предпринимаются энергичные меры по развитию добывающей индустрии этого профиля.

Пример расшифровки марки легированной стали

В качестве примера расшифруем кодировку марки слаболегированной стали 15ХСНДА. В ней содержится 0.15 процентов углерода, три легирующих элемента (хром, никель и медь) с содержанием не более одного процента каждого и пренебрежимо мало вредных примесей (буква А в конце обозначения марки)

• Основные марки сталей

Заключение

В России производится и используется широкий набор марок углеродистых и легированных сталей и многопараметрическая система их обозначения, отражающая особенности химического состава, технологии изготовления и области применения. Знание основные принципы составления названий марок стали позволяет их расшифровать. Имеется также большое количество общегосуларственных, отраслевых и региональных справочных изданий по маркам сталей.