Марки стали

Термин «марки стали» знаком практически каждому человеку, ведь изделия из различных сталей имеются практически в каждом доме. Но для специалистов обозначение марок стали – не просто буквенно-цифровой код. Профессионалам он дает понимание о химическом составе материала, его физико-механических характеристиках и возможном применении. Кстати, разобраться в маркировках, используемых отдельными группами стандартов, не так сложно, как может показаться – просто необходимо понять принцип их составления.

Классификация марок стали

Напомним, что сталь – это сплав железа с углеродом, содержание которого не должно превышать 2,14%. Именно благодаря углероду сталь обладает твердостью и прочностью, но избыток этого компонента приводит к хрупкости.

Марочник сталей – справочник, который должен быть в арсенале любого инженера. В нем содержится комплекс сведений о классификации, химическом составе и физических качествах, критических температурных точках, механических и литейных свойствах. Обращаем внимание, что для каждой группы сталей существует свой справочник, например, информация об антикоррозийных материалах содержится в марочнике нержавеющих сталей.

Пример маркировки нержавеющей стали по стандартам СНГ (основной химический состав) – 12Х18Н10Т. Это указывает на присутствие в сплаве углерода – около 0,12%, хрома – 17-19%, никеля – порядка 10% и до 1% титана. Кстати, если приведенный пример характеризовать далее, то этот сплав подходит для изготовления изделий, подвергающихся взаимодействию с химически агрессивными средами – щелочными и кислотными растворами, солями.

Также обращаем внимание на то, что в работе специалисту может потребоваться марочник сталей и сплавов по зарубежным стандартам и сравнение зарубежных аналогов марок сталей с отечественной маркировкой.

Основные марки стали

Виды и марки стали классифицируются в зависимости от химического состава, технологии производства и предназначения. Так, на нашем рынке сейчас присутствуют основные группы такой продукции:

• конструкционные;
• инструментальные;
• специальные (жаростойкие, жаропрочные, подшипниковые и пр.). 

По причине такого разнообразия сталей и возникла необходимость в их маркировке. Тут стоит обратить внимание, что марочник сталей и сплавов у нас в стране отличается от зарубежных классификаторов. Мировая промышленная индустрия не выработала единых стандартов в маркировке металлопродукции и имеют место разночтения. Например, стали с одинаковым обозначением по разным стандартам могут иметь абсолютно разные химический состав и комплекс механических характеристик, что иногда приводит к путанице при  поставках потребителям металлопроката.

В связи с этим еще раз делаем акцент на актуальности важного документа, который необходим специалистам – марочник иностранных сталей и сплавов. Он содержит полную информацию о ключевых свойствах различных марок, в том числе о наличии аналагов по другими группам стандартов. Такой справочник поможет сопоставить маркировки аналогичных по параметрам сплавов с учетом обозначений, принятых в разных странах.

Во многих стандартах Украины, как и в документации других стран СНГ, используется система обозначения марок сталей с помощью букв (названия химических элементов) и цифр (их процентное содержание в сплаве). Например, Х – хром, С – кремний, К – кобальт, В – вольфрам, Д – медь, Ч – включение редкоземельных металлов и т. д.

Также с помощью букв указывается способ раскисления стали:

• кп — кипящая;
• пс — полуспокойная;
• сп — спокойная.

Спокойные сплавы имеют максимальные показатели однородности структуры и химического состава по сечению отливки.

Обращаем внимание, что существует марочник литейных сталей – металлопродукция в конце маркировки содержит букву «Л». В целом, такие материалы предназначены для изготовления отливок различной формы и обладают хорошей жидкотекучестью и заполняемостью форм.

Конструкционные стали

Применяемые для изготовления конструкций и деталей в строительстве и машиностроении стали называются конструкционными. Качество таких материалов определяется количеством вредных примесей серы (S) и фосфора (P), наличием легирующих элементов, комплексом механических и технологических свойств. 

С учетом количества серы и фосфора в стандартах ДСТУ и ГОСТ выделяют сталь конструкционную:

• обыкновенного качества – до 0,05% S и до 0,04% Р – примером данных сталей могут служить стали Ст0, СтЗсп, Ст5кп;
• качественная – до 0,030% Р, до 0,035% S – пример 08кп, 10пс, 20;
• высококачественная – до 0,025% Р, S – «А» в конце маркировки, пример 20А, 15Х2МА;
• особо высокого качества (после электрошлакового переплава) – до 0,015% Р, S – «Ш» в конце маркировки, пример 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш.

Марки стали конструкционной углеродистой обыкновенного качества, не включающие большого количества легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Далее идет цифра, указывающая на условный номер в зависимости от химического состава, а затем – степень раскисления (кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная). Например, Ст3пс. 

Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества общего назначения

Отличается широтой сфер применения при производстве:

• горячекатаного листового и сортового проката;
• холоднокатаного тонколистового проката;
• катаных и непрерывнолитых заготовок;
• труб;
• метизов;
• проволоки;
• слитков и др.

Также, этот материал используется в промышленном машиностроении и изготовлении металлоконструкций для строительной отрасли. Марки сталей и сплавов позволяют специалистам максимально точно подбирать химический состав материалов с учетом тех эксплуатационных нагрузок, которым им придется противостоять.

Сталь конструкционная углеродистая качественная

Здесь определяющим показателем является содержание углерода в компонентой формуле:

• от 0,025 до 0,25% – низкоуглеродистая;
• от 0,25 до 0,6% – среднеуглеродистая;
• от 0,6 до 2,14% – высокоуглеродистая.

Углеродистые стали не содержат значительных легирующих включений. При этом в них присутствуют в небольших количествах марганец – до 1% и кремний – до 0,8%, но в такой концентрации они не оказывают большого легирующего влияния.

Сталь конструкционная повышенной обрабатываемости

У такого типа легированных марок стали расшифровка содержит букву «А», что значит автоматная. Если для улучшения эксплуатационных характеристик сплава используется свинец, то буквенная комбинация имеет вид – «АС». Также, с целью профилактики проявлений красноломкости в материалы этой группы добавляют повышенное количество марганца. Кроме того, наличие селена и теллура, обеспечивает 2-3 кратное сокращение расхода режущего инструмента.

Сталь конструкционная легированная

Самая многочисленная по марочному сортаменту группа сталей. Отличительной особенностью марок данной категории является наличие в их составе значительного количества модифицирующих добавок – вплоть до 50%.

Марки конструкционных сталей этой группы классифицируются в зависимсти от содержания легирующих элементов в составе сплава:

• до 2,5% – низколегированная сталь;
• от 2,5 до 10% – среднелегированная;
• от 10% – высоколегированная.

Из конструкционных легированных сплавов выпускают большой ассортимент металлопродукции, например:

• прокат круглый;
• прокат квадратный;
• прокат шестигранный;
• прутки кованые квадратные и круглые;
• полосы;
• профили для косых шайб;
• толстолистовой и тонколистовой прокат различного назначения. 

Пример маркировки легированных сталей: 09Г2ФБ, 25Х2Н4М(В)А, 20ХН4ФА, 30Х2Н2ВА.

Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций

Речь идет о сплавах, содержащих такие компоненты:

• С – до 0,22%;
• Mn – до 1,8%;
• Si – до 1,2%;
• Cr – 0,8%, др.

Содержание легирующих добавок может достигать 2,5%. Марки стали и их характеристики также отображаются в виде буквенно-цифрового кода – 09Г2, 09Г2С, 14Г2, 10ХНДП, 15ХСНД и пр. 

Листовая сталь этой категории или сортовой и фасонный прокат широко используются в строительстве, мостостроении и машиностроении для изготовления сварных конструкций повышенной прочности. Конкурентным преимуществом таких материалов является хорошая свариваемость. Например, марка 17ГС применяется в трубной промышленности – из нее выпускают трубы среднего и большого диаметра. Кроме того, некоторые разновидности низколегированных сплавов для сварных конструкций используются в судостроении, вагоностроении, мостостроении. Границы температурного режима, в котором допускается их эксплуатация от -40 до +450°С.

Сталь конструкционная теплоустойчивая

К этой группе металлопродукции относятся стали, имеющие достаточный ресурс для работы при повышенных температурах. Порог теплоустойчивости находится в пределах 600-650°С. Рабочий ресурс деталей из материалов с такими характеристиками определяется 10000-20000 часами. Сфера применения – энергетическое машиностроение, производство котельных агрегатов, конструктивных элементов паропроводов, паронагревателей, сосудов, др. Термообработка таких сталей – это закалка с высоким отпуском, нормализация, нормализующая прокатка, отжиг и пр.

Сталь конструкционная подшипниковая

Марки легированных сталей, из которых изготавливаются подшипники, отличаются специальной микроструктурой. Также к ним предъявляются особые требования касательно количества и вида неметаллических включений, твердости и глубины обезуглероженного слоя. В готовых изделиях этот слой не допускается, поскольку наличие хотя бы частичной обезуглероженности поверхности шарика приводит к сминанию, увеличению трения в подшипниках и, как следствие, выхода детали из строя.

Для подшипников качения, которые предназначены для эксплуатации в нормальных условиях, используются стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также их аналоги.

Сталь конструкционная рессорно-пружинная

Характеризуется содержанием углерода на уровне 0,5-0,75%. В качестве легирующих элементов часто используются:

• кремний – до 3%;
• хром – до 1,5%;
• марганец – до 1,5%;
• вольфрам – до 2%;
• ванадий – до 0,25%;
• никель – до 2%.

В процессе изготовления материала выполняется измельчение зерна, что способствует увеличению релаксационной стойкости стали.

Сталь инструментальная

Это группа марок сталей, приобретающих при термообработке повышенную твердость, прочность и износостойкость. Эти качества необходимы для обработки металлопродукции резаньем или давлением.

Инструментальная углеродистая сталь

Материал с содержанием углерода от 0,7%. Также в химической формуле присутствуют марганец, кремний, сера и фосфор. Стали этой группы делятся на:

• качественную: сера – до 0,028%, фосфор – до 0,030%.
• высококачественную: сера – до 0,018%, фосфор – до 0,025%.

Сталь имеет ряд недостатков: малая износостойкость и низкая теплостойкость в режимах нагрева режущей кромки инструмента выше температуры в 250-300°С. При перегреве имеет место отпуск, сопровождающийся утратой твердости.

Инструментальная углеродистая сталь выпускается в виде прутков различной формы сечения – круг, квадрат, шестигранник, а также проволоки, листов, полос.

Сталь инструментальная легированная

Легированная инструментальная сталь, кроме углерода, включает компоненты улучшающие ее функциональные характеристики – марганец, медь, никель, вольфрам, молибден, ванадий и пр. Их присутствие обозначается в маркировке соответствующими буквами, например:

• Г – марганец;
• С – кремний;
• Д – медь;
• М – молибден.

При отсутствии в коде цифры количество легирующего элемента считается примерно равным 1%. Основное применение сталей этой группы – изготовление разнообразных инструментов повышенной эксплуатационной стойкости.

Сталь инструментальная штамповая

Из этих сталей изготавливается металлопродукция, применяемая для изготовления инструментов для сферы обработки металлов давлением. То есть речь идет о штампах, валиках, роликах, пуансонах и пр. Стали этой группы подразделяются на 2 категории:

• воздействует на холодный металл – твердые, стойкие к истиранию;
• воздействует на разогретый металл – низкая чувствительность к местным нагревам.

При использовании стали в легких эксплуатационных условиях показано применение материала с содержанием углерода в пределах 0,6-1,0%, без значительного количества легирующих в составе. Наиболее востребованная для таких штампов сталь – У7.

В более тяжелых условиях показано применение легированных сталей. Самая популярная марка – 5ХНМ.

Жаростойкие и жаропрочные стали

Марки жаропрочных сталей 12Х1МФ, 12Х1МФ-ПВ, 13Х1МФ, 15Х1М1Ф и др. отличаются высокой прочностью при высоких температурах эксплуатации. Эти свойства делают их актуальными для изготовления деталей авиационных газовых турбин, судовых газотурбинных установок, газовых турбин в узлах систем перекачки нефти и нефтепродуктов, в нагревательных металлургических печах, др.

Потребителям стоит учитывать, что марки жаростойких сталей приобретают наилучшие механические параметры в процессе термической обработки. При этом у таких сплавов, вследствие высокой степени легирования, есть склонность к растрескиванию при закалке с высокой скоростью. Поэтому для них нужно тщательно подбирать режимы термической обработки и среды охлаждения.

Максимальная температура нагрева деталей из большинства сталей этой группы находится в пределах 550-585°С. Однако есть высоколегированные сплавы, способные выдерживать гораздо более высокий нагрев.

Расшифровка марок сталей - примеры

Марки быстрорежущих сталей включают в обозначении букву Р. Она указывает на содержание вольфрама. Пример маркировки – Р9, Р18, Р12. Марки нержавеющих сталей отличаются более сложной кодировкой, например, 10Х13Н17М3Т. Тут указано, что в составе имеется хром, никель, молибден, титан, а цифры – это их процентное содержание в сплаве.