Ст и сталь разница
Обновлено: 03.05.2024
Марки стали
Сталь каждого вида, каждой группы инженеры классифицируют еще и по маркам. Марка стали — это ее конкретное «имя». Стали одного и того же семейства, одного и того же качества отличаются друг от друга массой всяких признаков и свойств, как отличаются люди. Все эти различия и зафиксированы в марках — в государственных паспортах сталей. По паспорту можно сразу установить, что за гражданин перед нами, откуда он, сколько ему лет. Так и по маркам стали можно определить многое. Значит, нам нужно уметь читать паспорт-марку сталей.
Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества имеет восемь марок. Обозначаются они так: Ст. О, Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7. Буквы «Ст.» — это сокращение от слова «сталь», а цифры рядом с ними показывают, сколько данная марка стали содержит углерода (в десятых долях процента). Поэтому Ст. 3 — это среднеуглеродистая сталь, содержащая три десятых — 0,3% углерода, а Ст. 7 — сталь высокоуглеродистая, в ней 0,7% углерода. Как уже говорилось, чем больше в стали углерода, тем она тверже.
Поэтому чем больше номер при «Ст.», тем сталь данной марки тверже, но тверже не вообще, а по сравнению со сталями этой же группы, номер которых меньше. Сталь марки Ст. 0 — очень мягкая, инженеры ее часто называют «техническим железом», так как в ней мало углерода (цифра 0 еще не означает, что в этой стали вовсе нет углерода; просто его гораздо меньше 0,1 доли процента). Стали марок Ст. 1 и Ст. 2 тоже очень мягкие, пластичные, они легко поддаются вытяжке, удлинению. Здесь под словами «мягкий», «легко» совсем не подразумевается, что сталь можно мять руками, как воск или пластилин. Речь идет об относительной их оценке: в своем ряду Ст. 0 — самая мягкая, а Ст. 7 — самая твердая сталь.
Качественную конструкционную углеродистую сталь маркируют по-иному: слово «сталь» пишут без сокращения, и притом с маленькой буквы, а содержание углерода указывают двумя цифрами, обозначающими сотые доли процента. Ряд этой стали насчитывает 18 марок, и начинают его стали марок 05, 08, 10, а за ними ряд продолжается до стали 85, меняясь от марки к марке на пять единичек. Следовательно, сталь 20 содержит двадцать сотых — 0,20% углерода, сталь 45—0,45%, а сталь 85— 0,85% углерода. Сверх того, в этих сталях, по обыкновению, имеется еще некоторое количество марганца (не более 0,80%). Если содержание марганца в стали превышает 0,80% (до 1,20%), к ее марке добавляют букву Г. Ряд этих сталей — с повышенным против обычного содержанием марганца — начинает сталь 15Г, а заканчивает сталь 70Г (опять-таки возрастание доли углерода идет от цифры к цифре на пять единиц).
Возникает естественный вопрос: какая же особенная разница между марками качественной стали и стали обыкновенного качества? Ведь стали 10 и Ст. 1 или, например, стали 70 и Ст. 7 содержат примерно одинаковое количество углерода; так не проще ли и называть их как-нибудь одинаково? Да и разные ли это стали?
Верно, содержание углерода в них примерно одинаковое, и все же это разные стали. Об этом и говорят их марки: Ст. 1 или Ст. 7— стали обыкновенного качества, а стали 10 и 70 — качественные. Качественная конструкционная сталь отличается по свойствам от обыкновенной стали, вернее, от углеродистой стали обыкновенного качества, большей прочностью, пластичностью и сопротивлением ударам. Поэтому и говорят, что она «получше», качественнее.
Инструментальную углеродистую сталь по способу выплавки разделяют на качественную и высококачественную. В «семействе» качественной инструментальной стали мы находим восемь «братцев»; в марке стали у них первым делом ставят букву «У» (так условились обозначать инструментальную углеродистую сталь). За буквой «У» ставится цифра, показывающая содержание углерода в стали в десятых долях процента. Вот этот ряд: У7, У8, У8Г (вспомним, буква «Г» обозначает повышенное содержание марганца), У9, У10, У11, У12 и У13.
Если сталь высококачественная, в марке ее вслед за цифрами ставится буква «А». Следовательно, ряд высококачественной инструментальной стали тоже насчитывает восемь марок и выглядит так: У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А и У13А. Основное различие между качественной и высококачественной инструментальной сталями состоит в том, что в высококачественной стали меньше «вредных» примесей фосфора и серы, но побольше «хороших» примесей — хрома и никеля. По твердости оба ряда сталей примерно одинаковы, но зато высококачественная сталь прочнее и лучше сопротивляется ударам. Внутри каждого ряда твердость стали тем выше, чем больше в ней углерода, то есть чем больше марка стали. Но с повышением твердости вязкость стали и сопротивляемость ударам падает; чем больше в стали углерода, тем она становится более хрупкой: она все более «чугунеет». В целом инструментальные стали относят к высокоуглеродистым — ведь в них содержится от 0,7 до 1,3% углерода.
Углеродистая сталь специального назначения имеет несколько «семейств,». К примеру, «семейство» автоматных сталей, «семейство» сталей электротехнических и т. п. При этом автоматная сталь маркируется так: вначале ставят букву «А» (здесь она обозначает не качество, а «автоматную» сталь), затем цифру, показывающую содержание углерода в сотых долях процента (А12, А20, АЗО, А40Г). Ее механические свойства невысоки, но зато она при обработке на станках-автоматах очень удобна тем, что образует короткую и ломкую стружку и легко режется.
Легированная конструкционная сталь насчитывает 14 групп — по числу легирующих элементов, а общее число марок сталей в них превышает 90. Запомнить их все трудно, да и нет в том надобности. Но на всякий случай отметим, что в маркировке легированных сталей буквой X обозначают хром, Н — никель, В — вольфрам, Г — марганец, Т — титан, К — кобальт и т. д. Цифры в марках легированных сталей ставят по-разному: когда впереди всех букв стоят две цифры, они показывают содержание углерода в стали в сотых долях процента, одна цифра — в десятых долях. Если перед буквами нет никакой цифры, значит, углерода в стали около 1%. Цифра, стоящая за какой-либо буквой, указывает содержание данного элемента в целых процентах; если за буквами нет никаких цифр, значит, сталь содержит этих элементов не более 1%. Например, марка 15Х обозначает легированную хромистую сталь с 0,15% углерода и 1% хрома, а марка X15 — сталь с 1% углерода и 15% хрома. Сталь марки Х18Н10Т — хромо-никелевая сталь с 1% углерода, 18% хрома, 10% никеля и 1% титана.
Среди легированных сталей особо выделяют группу сталей с высоким содержанием вольфрама. Эта группа маркируется буквой «Р» и называется «быстрорежущей» сталью. Ее применяют для изготовления первоклассного режущего инструмента — резцов, сверл и т. д. Основные марки этой стали —Р9, Р12 и Р18 (здесь буква «Р» означает не элемент, а «быстрорежущую сталь», цифра же показывает содержание вольфрама в стали в целых процентах).
Некоторые марки легированных сталей настолько сложны по составу, что даже инженеру не всегда под силу их быстро расшифровать. А уж нам с вами и подавно! Например: ХН70ВМЮТ. Или — ОХ14Н28ВЗТЗЮР. Эти марки нам знать необязательно. Но марки наиболее распространенных сталей, в особенности конструкционных и инструментальных, знать следует. Или, по крайней мере, уметь их читать. Это нам потребуется в следующих случаях:
Чем отличается Ст20 и Ст3? Сравниваем механические и химические свойства
Раскислением называют завершающий этап выплавки стали. В сплав добавляют более активные металлы по химическому составу с целью забрать кислород у железа и восстановить его из оксида FeO. Существует три вида раскисления стали: спокойные “сп” , кипящие “кп” и полуспокойные “пс ”. В конце процесса выплавки осуществляется последовательное раскисление марганцем, кремнием и алюминием для спокойных сталей.
Под качеством стали понимают сумму свойств всего металлургического процесса. По качеству классифицируют как стали обычного качества, качественные и высококачественные . Основным критерием разделения сталей по качеству служит содержание в них серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06 % S и 0,07 % Р, качественные - не более 0,04 % S и 0,035 % Р.
Давайте сравним параметры ст3 и ст20.
Сталь ст3сп5
- Химический состав: ГОСТ 380-2005
- Полное наименование: Углеродистая сталь обыкновенного качества
- Тех. условия: прокат толстолистовой ГОСТ 14637-89
Углеродистые стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-05 обозначают индексом “СТ”, что расшифровывается как "Сталь", цифры - условный номер марки в зависимости от химического состава. Цифры от 0 до 6. Чем выше номер в обозначении, тем выше прочность.
Углеродистая сталь обыкновенного качества ст3 широко распространена в различных сферах машинного производства: от ЖКХ до нефтехимической отрасли. Различают несколько видов по степени раскисления. Для обозначения категории к обозначению марки добавляют номер категории. Сегодня мы более подробно остановимся на свойствах ст3сп5.
Таблица 1. ГОСТ 14637-89 Категории проката в зависимости от нормируемых характеристик. Где "+" означает, что характеристику нормируют, а знак "-" - не нормируют.
| Категория | Нормируемая характеристика | Марка стали | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| | Химический состав | Механич. св-ва при растяжении и изгибе до параллельности сторон | Ударная вязкость | ||||||
| KCU | KCV | ||||||||
| при темп, °С | после механич. старения | при темп. °С | |||||||
| +20 | -20 | -40 | 0 | +20 | |||||
| 5 | + | + | - | + | - | + | - | + | Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп |
Стали обычного качества делятся на две группы: А и Б, где А - предоставляется по механическим свойствам, а Б - по химическим.
Сталь 20
- Химический состав: ГОСТ 1050-2013
- Полное наименование: Конструкционная углеродистая качественная сталь
- Тех. условия: прокат толстолистовой и широкополосный ГОСТ 1577-93
Качественные углеродистые стали по ГОСТ 1050-13 маркируются буквенно-цифровым способом. Двойной цифрой обозначается содержание углерода в сотых долях процента. Такая сталь является спокойной, в ее случае дополнительный индекс в маркировке не ставится.
Углеродистая конструкционная качественная сталь отличается повышенной прочностью, т.е. сталь 20 обладает высокой сопротивляемостью разрушению под действием внешней и внутренней среды. В процессе эксплуатации с водой возможно возникновение ржавчины, но это отразится только на внешнем виде, не затронув технические характеристики.
Сравнение химического состава
Обратите внимание на допустимые пределы по углероду. В определенных пределах, ст20 можно легко заменить ст3. Меньше включений в сплавы вредных примесей в виде серы и фосфора. Присутствие постоянных примесей в виде марганца и кремния связано с технологией производства стали.
Таблица 2. Сравнение химического состава ст3сп5 по ГОСТ 380-05 со ст20 по ГОСТ 1050-13
| Марка стали | Массовые доли элементов, % | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C (углерод) | Si (кремний) | Mn (марганец) | P (фосфор) | S (сера) | Cr (хром) | Ni (никель) | Cu (медь) | |
| Ст3сп5 ГОСТ 380-2005 | 0,14-0,22 | 0,15-0,3 | 0,4-0,65 | >0,04 | >0,05 | >0,3 | >0,3 | >0,3 |
| ст 20 ГОСТ 1050-2013 | 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | >0,03 | >0,035 | >0,25 | >0,3 | >0,3 |
Сравнение механических свойств
Механические характеристики материала получают при испытаниях сплавов и напрямую влияют на дальнейшие эксплуатационные качества. Механические характеристики делятся на две основные группы: характеристики прочности и пластичности. Определяемые свойства зависят от химического состава, поэтому разные сплавы предназначены для разных условий применения.
Таблица 3. Механические свойства горячекатаного проката при испытании на растяжение и изгиб по ГОСТ 14637-89 для ст3сп5. Где a - толщина образца, d - диаметр оправки.
Таблица 4. Нормы ударной вязкости KCU по ГОСТ 14637-89 для ст3сп5.
| Марка стали | Толщина проката, мм | Ударная вязкость KCU, Дж/см² (кгс м/см²) | ||
|---|---|---|---|---|
| при температуре, °С | после механического старения | |||
| + 20 | - 20 | |||
| Ст3сп | 5-9 | 78 (8) | 39 (4) | 39 (4) |
| 10-25 | 69 (7) | 29 (3) | 29 (3) | |
| 26-40 | 49 (5) | - | - | |
Таблица 5. Механические свойства ст20 по ГОСТ 1050-2013 в нормализованном состоянии (термообработка) (согласуется с ГОСТ 1577-89 по механическим свойствам в нормализованном состоянии).
| Марка стали | Механические свойства, не менее | |||
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести σт, H/мм² | Временное сопротивление σв, H/мм² | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
| 20 | 245 | 410 | 25 | 55 |
Таблица 6. Механические свойства ст20 в нормализованном состоянии по ГОСТ 1577-89.
| Марка стали | Толщина, мм | Предел текучести σ₀,₂, H/мм² (кгс/мм²), не менее | Временное сопротивление σв, H/мм² (кгс/мм²) | Относительное удлинение δ5, % | |
|---|---|---|---|---|---|
| вдоль | поперек | ||||
| направления прокатки | |||||
| не менее | |||||
| 20 | до 100 | 230 (23,5) | 400-550 (41-56) | 27 | 25 |
| от 100 до 160 | 210 (21,5) | 380-520 (39-53) | 25 | 23 | |
Конструкционные, инструментальные и стали спец.назначения
В предыдущей статье мы разобрали виды стали по химическому составу: легированные и углеродистые сплавы. Сегодня речь пойдет про применение или назначение металлических материалов из стали. Литейные железоуглеродистые стали различаются не только по составу, но и по эксплуатационным характеристикам. Так, в зависимости от области применения, стальные сплавы разделяют на три назначения:
- конструкционные: строительные и машиностроительные;
- инструментальные;
- специального назначения.
Конструкционные стали дополнительно делятся на строительные и машиностроительные.
Классификация по области применения неразрывно связана с распределением углеродистых и легированных сталей по качеству сплава. В чем отличие и как разобраться в видах?
Конструкционные стали
Конструкционная легированная и углеродистая сталь применяется в отраслях машиностроения, при изготовлении конструкций для строительных и крепежных работ, в профильном и листовом прокате, при изготовлении трубопроводной арматуры и деталей трубопровода и т.д.
В конструкционных углеродистых сталях общее содержание углерода до 0,6% (но в некоторых случаях до 0,85%). Углеродистые стали делят на сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380-05 и сталь качественную по ГОСТ 1050-88. Качественную сталь применяют при изготовлении изделий, требующих от материала большей пластичности, работы в условиях повышенного давления, в условиях ударопрочности и др. Отличаются между собой в большей прочности, пластичности и сопротивляемости ударным нагрузкам.
- Сталь обыкновенного качества. Можно встретить обозначения по степени раскисленности, сталь может быть кипящей «кп», полуспокойной «пс» и спокойной «сп». Буквенно-цифровое обозначение в маркировке варьируется от ст Ст0 до Ст6. Цифры - порядковый номер, указывают содержание углерода.
Например: Ст4, Ст2. - Качественная сталь. Цифры в обозначении стали выражают содержание углерода в сотых долях процента.
Например: Сталь 20, Сталь 45
Конструкционные легированные стали относятся к ГОСТ 4543-16. Свойства таких сталей указываются в маркировке. На первом месте стоит численное содержание углерода в сплаве. Буквы отвечают за обозначения легирующих элементов, а последующие числа - процентное содержание этих легирующих элементов. Числа могут совсем отсутствовать в маркировке и пишут только буквы, тогда эту информацию можно расшифровать, как процент легирующих элементов содержится в количестве 1,0 – 1,5%. Буква «А» в конце маркировки указывает, что данная сталь является высококачественной. Например: 13ХФА, 30ХМА, 40Х.
Конструкционные стали делятся на строительные (низкоуглеродистые, низколегированные) и машиностроительные (средне- и высокоуглеродистые). Малоуглеродистые стали отличаются хорошей свариваемостью и чаще всего их применяют для сварки строительных конструкций. В машиностроительных сталях хорошо сочетается прочность, ударная вязкость, пластичность, износостойкость. Из самого названия можно легко догадаться - такие стали применяют для различных деталей машин.
Инструментальные стали
Дополнительным разделением сталей является инструментальные свойства. Такие стали разделяют на две группы по предназначению: изготовление режущего (отрасль металлорезки, измерительные конструкции, хирургические инструменты и т.д.) и штампового инструмента (горячая и холодная штамповка, прессы, прокатные валы и т.д). После термической обработки (закалка и отпуск), такие стали обладают высокой твердостью и прочностью. Готовые инструменты: штангенциркули, зубилы, сверла, нутромеры и т.д.
Инструментальная углеродистая сталь по ГОСТ 1435, на первом месте маркировки в численном выражении указывает содержание углерода от 0,7 до 1,4%. Встречается качественные (от У7 до У13) и высококачественные сплавы (от У7А до У13А). Содержание углерода в десятых долях процента указывается в цифрах. По аналогии с конструкционными легированными сталями, индекс «А» в конце обозначения информирует, что перед вами высококачественная инструментальная углеродистая сталь.
Легирующие добавки в инструментальных легированных сталях всегда высокого качества, зачастую это дефицитные элементы, например кобальт, вольфрам, титан. В маркировке подобного вида стали нет необходимости указывать индекс «А» - сплав по умолчанию высококачественный. На первом месте в маркировке может отсутствовать численное обозначение, в таком случае расшифровывается так: содержание углерода в стали примерно входит в 1%. Следом буквы и цифры указывают содержание легирующих элементов в целых процентах.
Углеродистые и легированные стали специального назначения
Особое назначение в сталях обусловлено наличием как специальных элементов в сплавах, так и прочими химическими свойствами, такими как: нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаропрочные и жаростойкие (окалиностойкие), кислотостойкие и др. Например, такие сплавы используют в средах с повышенными агрессивными свойствами, стойкостью к радиации или с электротехническими качествами.
— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Виды и марки стали
Сталь - это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.
Наиболее общая характеристика - по химическому составу сталь различают:
углеродистую сталь (Fe – железо, C – углерод, Mn – марганец, Si — кремний, S – сера, P – фосфор). По содержанию углерода делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую. Углеродистая сталь предназначена для статически нагруженного инструмента.
легированную сталь - добавляются легирующие элементы: азот, бор, алюминий, углерод, фосфор, кобальт, кремний, ванадий, медь, молибден, марганец, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель, ниобий.
По способу производства и содержанию примесей сталь различается:
сталь обыкновенного качества ( углерода менее 0,6%) - соответствует ГОСТ 14637, ГОСТ 380-94. Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6. Буквы «Ст» обозначают сталь обыкновенного качества, цифры указывают на номер маркировки в зависимости от механических свойств. Является наиболее дешёвой сталью, но уступает по другим качествам.
качественная сталь ( углеродистая или легированная ) - ГОСТ 1577, содержание углерода обозначается в сотых долях % - 08, 10, 25, 40, дополнительно может указываться степень раскисления и характер затвердевания. Качественная углеродистая сталь обладает высокой пластичностью и повышенной свариваемостью.
Низкоуглеродистые качественные конструкционные стали характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. Из листового проката стали 08, 10, 08кп изготавливают детали для холодной штамповки. Из сталей 15, 20 делают болты, винты, гайки, оси, крюки,шпильки и другие детали неответственного назначения.
Среднеуглеродистые качественные стали (ст 30, 35, 40, 45, 50, 55) используют после нормализации и поверхностной закалки для изготовления таких деталей, которые обладают высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, винты, втулки и т. д.)
Стали 60 — стали 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью, упругими свойствами. Из них изготавливают крановые колёса, прокатные валки, клапаны компрессоров, пружины, рессоры и т.д.
высококачественная — сложный химический состав с пониженным содержанием фосфора и серы — по ГОСТу 19281.
Также сталь делится по применению :
а) строительная сталь — углеродистая обыкновенного качества. Обладает отличной свариваемостью. Цифра обозначает условный номер состава стали по ГОСТу. Чем больше условный номер, тем больше содержание углерода, тем выше прочность стали и ниже пластичность.
Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка,шайбы)
Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.
Стандартом качества предусмотрена сталь с повышенным количеством марганца (Ст3Гсп/пс, ст5Гсп/пс).
б) конструкционная сталь — ГОСТ 1050
Углеродистые качественные конструкционные стали используются в машиностроении, для сварных, болтовых конструкций, для кровельных работ, для изготовления рельсов, железнодорожных колёс, валов, шестерен и других деталей грузоподъёмников.Ц ифры в маркировке означают содержание углерода в десятых долях процента.
Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,
Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),
Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки)
Конструкционные легированные стали используют для гусениц тракторов, изготовления пружин, рессор, осей, валов, автомобильных деталей, деталей турбин и др.
в) инструментальная сталь — применяется для режущего инструмента, быстрорежущая сталь для холодного и горячего деформирования материла, для измерительных инструментов, на производство молотков, долот, стамесок, резцов, свёрлов, напильников, бритв, рашпилей.
У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.
г) легированная сталь — универсальная сталь, содержащая специальную примесь. Содержание кремния более 0,5%, марганца более 1%. ГОСТ 19281-89. Если содержание легирующего элемента превышает 1 - 1,5%, то оно указывается цифрой после соответствующей буквы.
низколегированная сталь — где легирующих элементов до 2,5% (09Г2С, 10ХСНД, 18ХГТ). Низколегированную сталь можно использовать в условиях крайнего севера, от -70 град С. Низколегированную сталь отличает большая прочность за счёт более высокого предела текучести,что важно для ответственных конструкций.
среднелегированная (2,5 -10%),
высоколегированная (от 10 до 50%)
Сталь 09Г2С применяется для паровых котлов, аппаратов и ёмкостей, работающих под давлением и температурой от минус 70, до плюс 450град; её используют для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.
Сталь 10ХСНД используют для сварных конструкций химического машиностроения, фасонных профилей в сдостроении, вагоностроении.
18ХГТ применяют для деталей, работающих на больших скоростях при высоком давлении и ударных нагрузках.
д) сталь особого назначения — сталь с особыми физическими свойствами. Она применяется в электротехничсеской промышленности и точном судостроении.
На свариваемость стали влияет степень её раскисления. По степени раскисления сталь классифицируется:
спокойная сталь (ст3сп) — полностью раскисляется с минимальным содержанием шлаком и неметаллических примесей,
полуспокойная сталь (ст3пс) — по характеристикам качества схожа со спокойной сталью,
кипящая сталь (08кп) — неокисленная сталь с высоким содержанием неметаллических примесей. ГОСТ 1577.
В зависимости от нормируемых характеристик , сталь подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5. Категории обозначают химический состав, механические свойства при растяжении, ударную вязкость)
Например, категория 1 — химический состав не нормируемый, категория 3 — нормируется ударная вязкость при температуре +20. Для марки ст0 не нормируется ни химический состав, ни предел текучести.
Маркировка и классификация сталей
Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2% углерода). По химическому составу сталь разделяют на:
По качеству сталь разделяют на:
- сталь обыкновенного качества;
- качественную;
- повышенного качества;
- высококачественную.
Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:
- А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
- Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
- В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).
Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, Стбсп.
Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная).
Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на:
- горячекатаную и кованую;
- калиброванную;
- круглую со специальной отделкой поверхности, серебрянку.
Легированную сталь по степени легирования разделяют:
- низколегированная (легирующих элементов до 2,5%);
- среднелегированная (от 2,5 до 10%);
- высоколегированная (от 10 до 50%).
В зависимости от основных легирующих элементов различают сталь 14 групп.
К высоколегированным относят:
- коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
- жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 50 °C, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии;
- жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
Сталь легированную конструкционную в зависимости от химического состава и свойств делят:
- качественная;
- высококачественная А;
- особо высококачественную Ш (электрошлакового переплава).
По видам обработки при поставке различают сталь:
- горячекатаная;
- кованая;
- калиброванная;
- серебрянка.
По назначению изготовляют прокат:
- для горячей обработки давлением и холодного волочения (подкат);
- для холодной механической обработки.
2. Классификация углеродистых сталей
Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
Основным элементом в углеродистых конструкционных сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные. Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:
- группа А — по механическим свойствам;
- группа Б — по химическому составу;
- группа В — по механическим свойствам и химическому составу.
Изготавливают стали следующих марок:
- группа А — Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
- группа Б — БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
- группа В — ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначение:
- кп — кипящая,
- пс — полуспокойная,
- сп — спокойная.
Кипящая сталь, содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.
Спокойная сталь получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием, и содержит кремния (Si) не менее 0,12%; сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.
Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойные стали с номерами марок 1—5 выплавляют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).
Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций. Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.
Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка СтЗГ, полуспокойная, 5-й категории. Состав сталей группы В такой же, как сталей соответствующих марок группы Б, 2-й категории. Стали ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и степеней раскисления выпускаются с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСтЗ поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.
Углеродистую качественную сталь выпускают в соответствии с ГОСТ 1060—74. Сталь имеет пониженное содержание серы. Допустимое отклонение по углероду (0,03—0,04%). Стали с содержанием углерода до 0,20%, включительно, могут быть кипящими (кп), полуспокойными (пс) и спокойными (сп). Остальные стали — только спокойные. Для последующих спокойных сталей после цифр, буквы «сп» не ставят.
Углеродистые стали в соответствии с ОСТ 14-1-142—84 подразделяются на три подкласса:
- низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25%;
- среднеуглеродистые с содержанием углерода (0,25—0,60%);
- высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,60%.
В сварных конструкциях в основном применяют низкоуглеродистые стали.
В сварочном производстве очень важным является понятие о свариваемости различных металлов.
Свариваемостью называется способность металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
По свариваемости углеродистые стали условно подразделяются на четыре группы:
- I — хорошо сваривающиеся;
- II — удовлетворительно сваривающиеся, т. е. для получения качественных сварных соединений деталей из этих сталей необходимо строгое соблюдение режимов сварки, специальные присадочные материалы, определенные температурные условия, а в некоторых случаях — подогрев, термообработка;
- III — ограниченно сваривающиеся, для получения качественных сварных соединений необходим дополнительный подогрев, предварительная или последующая термообработка;
- IV — плохо сваривающиеся, т. е. сварные швы склонны к образованию трещин, свойства сварных соединений пониженные, стали этой группы обычно не применяют для изготовления сварных конструкций.
Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывает затруднений. Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях, для предупреждения появления трещин, применяют предварительный подогрев до 120—200 °C.
В табл. 1. приведено обозначение химических элементов в марке легированной стали, а в табл 2 — состав некоторых марок сталей. В табл. 3 приведено примерное назначение различных марок сталей.
Таблица 1. Обозначение химических элементов в марке легированной стали
Таблица 2. Массовая доля химических элементов в различных марках стали в %
Читайте также: