Классификация и маркировка сталей: полное руководство по видам и обозначениям

Классификация сталей осуществляется по множеству признаков, позволяющих систематизировать этот важнейший конструкционный материал. По химическому составу стали разделяются на углеродистые и легированные, что определяет их основные свойства и области применения. В зависимости от содержания углерода выделяют низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3-0,6 % С) и высокоуглеродистые (свыше 0,7 % С), причем данный элемент оказывает решающее влияние на твердость и прочность материала.

По равновесной структуре в металловедении принято различать доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные стали, что связано с фазовыми превращениями в системе железо-углерод. Качественная характеристика сталей определяется содержанием вредных примесей — серы и фосфора, на основании чего выделяют стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные. Технология выплавки также служит классификационным признаком: различают сталь, полученную в мартеновских печах, кислородных конвертерах и электрических печах (электродуговых, индукционных).

По функциональному назначению стали подразделяются на три основные группы. Конструкционные стали предназначены для изготовления деталей машин и механизмов, работающих в различных условиях нагружения. Инструментальные стали используются для производства режущего, мерительного и штампового инструмента. Специальные стали обладают особыми физическими или химическими свойствами, среди которых выделяют электротехнические, стали с особыми магнитными характеристиками, жаростойкие и коррозионностойкие материалы.

Система маркировки углеродистых сталей различного качества. В промышленности принята единая буквенно-цифровая система обозначения сталей, регламентированная соответствующими ГОСТами. Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380) содержат повышенное количество серы и фосфора, что отражается на их свойствах. Маркируются они индексом Ст с условным номером от 0 до 6, где возрастание цифры указывает на увеличение прочности и снижение пластичности материала, например: Ст.2кп, БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

По условиям поставки стали данной группы подразделяют на три категории. Для сталей группы А гарантируются механические свойства, причем индекс группы в обозначении не указывается. Группа Б предполагает гарантию химического состава, а группа В обеспечивает контроль как механических свойств, так и химического состава. Степень раскисленности стали обозначается индексами: кп (кипящая), пс (полуспокойная) и сп (спокойная), что определяет технологические особенности производства и качество металла.

Качественные углеродистые стали поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом, соответствуя группе В. Конструкционные качественные стали маркируются двузначным числом, показывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента, например: сталь 08 кп (0,08 % С), сталь 10 пс (0,10 % С), сталь 45 (0,45 % С). Степень раскисленности указывается только при отклонении от спокойной, которая является основной для данной категории.

Инструментальные качественные углеродистые стали имеют особую систему обозначений. Они маркируются буквой У (углеродистая инструментальная) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента, например: сталь У8 (0,8 % С), сталь У13 (1,3 % С). Для высококачественных инструментальных сталей в конце марки добавляется буква А, как в примере сталь У10А, что свидетельствует о пониженном содержании вредных примесей и повышенной чистоте металла.

Маркировка легированных сталей: расшифровка составов и обозначений. Качественные и высококачественные легированные стали обозначаются по буквенно-цифровой системе, где каждый легирующий элемент имеет условное обозначение русскими буквами. Приняты следующие обозначения: Х — хром, Н — никель, М — молибден, В — вольфрам, К — кобальт, Т — титан, А — азот (в середине марки), Г — марганец, Д — медь, Ф — ванадий, С — кремний, П — фосфор, Р — бор, Б — ниобий, Ц — цирконий, Ю — алюминий. Эта система позволяет специалистам точно определить химический состав стали по ее маркировке.

Для легированных конструкционных сталей характерна следующая структура обозначения: в начале марки указывается двузначное число, соответствующее содержанию углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы с указанием их содержания в процентах цифрами после буквенного обозначения. Например, сталь *15Х25Н19ВС2* содержит 0,15 % углерода, 25 % хрома, 19 % никеля, до 1,5 % вольфрама и до 2 % кремния. Отсутствие цифры после буквы означает, что содержание элемента не превышает 1,5 %. Высококачественное исполнение маркируется буквой А в конце обозначения.

Легированные инструментальные стали имеют свои особенности маркировки. В начале обозначения ставится однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента, например: сталь 9ХС. Если содержание углерода превышает 1 %, число в начале марки не указывается, как в примере сталь ХВГ. Затем перечисляются легирующие элементы с указанием их процентного содержания. Существуют также стали с нестандартными обозначениями, сложившимися исторически в металлургической практике.

Быстрорежущие инструментальные стали выделяются в особую группу и маркируются буквой Р (от английского rapid — скорость), что указывает на их способность сохранять режущие свойства при высоких температурах. Например, сталь Р18 содержит 18 % вольфрама, который является основным легирующим элементом, обеспечивающим красностойкость. Содержание углерода в таких сталях превышает 1 %. При наличии дополнительных легирующих элементов их содержание указывается после соответствующих буквенных обозначений.

Шарикоподшипниковые стали имеют специфическую маркировку, начинающуюся с буквы Ш, за которой следует Х, обозначающая хром. Число после буквы Х показывает содержание хрома в десятых долях процента: например, сталь ШХ6 содержит 0,6 % хрома, а сталь ШХ15ГС — 1,5 % хрома с дополнительным легированием марганцем и кремнием. Содержание углерода в этих сталях превышает 1 %, что обеспечивает высокую твердость и износостойкость, необходимые для работы в условиях контактных нагрузок.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Третьякова Н.В.

Источник: Лекции по материаловедению

Данные публикации будут полезны студентам, изучающим материаловедение и металлургию, инженерно-техническим работникам и специалистам, занятым в области машиностроения, а также всем, кто интересуется историей науки о металлах и современными тенденциями разработки новых материалов.