Маркировка стали: принципы, расшифровка

СОДЕРЖАНИЕ

• Принципы маркировки стали
• Маркировка углеродистых сталей
• Маркировка легированных сталей
• Маркировка конструкционной стали
• Маркировка качества стали
• Качественная
• Высококачественная
• Особо качественная
• Маркировка стали по способу раскисления
• Кипящая
• Спокойная
• Полуспокойная
• Пример расшифровки марки стали

Маркировка стали – это не только и не столько заморочка суровых производителей. Она необходима для конечного пользователя продукции, чтобы подобрать изделие, материал с теми характеристиками, которые требуются для конкретного вида работ, выполнения задач.

Например, конструкционная сталь не подойдет для изготовления инструментов, углеродистая будет совершенно неуместна там, где используются легированные сплавы и т. д. О том, что означает маркировка сталей, по какому принципу она наносится, вы узнаете из нашего материала.

Принципы маркировки стали

Маркировка стали – это краткое описание, дающее представление о физических и химических свойствах сплава. Разобраться в шифрах легко, если знать принципы их составления.

Маркировка состоит из букв и цифр, которые обозначают тот или иной химический элемент и его содержание в сплаве. Уметь пользоваться этой информацией важно, чтобы понимать влияние каждого компонента стали на ее свойства. Это поможет определить технические характеристики конкретной марки.

При выполнении заказа проектировщики сначала работают над конструкцией изделия. На основе свойств имеющихся материалов подбирается марка стали, удовлетворяющая требованиям по качеству. Далее проектировщики делают описание и расчеты, дающие картину того, как устройство будет вести себя в процессе движения. Это позволяет понять, какие элементы изделия испытывают повышенные нагрузки.

Если измерения и расчеты показали, что конструкция будет подвергаться сильному трению или высоким нагрузкам, требования к прочности компонентов сплава возрастают. Специалисты подбирают материалы марок по ГОСТ для конкретных условий использования. Из выбранного металла создается модель, которая тестируется по методикам, характерным для этой сферы. Если данный прототип не отвечает заявленным критериям, конструктор может изменить марку стали.

В естественной среде для железа характерны реакции с окислителями, серой, фосфором, галогенами. Раньше в качестве восстановителя использовали каменный уголь, чтобы очистить сырье и преобразовать оксидные соединения. Таким образом, в процессе горения при минимуме кислорода получался чугун. Доля углерода в нем составляет не менее 2,14 %, а оксиды и примеси присутствуют по минимуму. Чтобы получить сталь, необходимо сократить содержание углерода в сырье до 2 %.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

Маркировка стали содержит буквы и цифры, описывающие состав и количественное соотношение химических элементов в нем. Важно понимать, как каждый из компонентов влияет на готовый сплав, чтобы разбираться в технических характеристиках определенной марки стали.

Работа с металлами в любой отрасли предполагает знание марок, свойств, характеристик, которые обозначены в индексе. Зашифрованная информация дает полное представление о металле и его особенностях. Для тех, кто разбирается в цифрах и буквах маркировки, обращаться к другим источникам за дополнительной информацией не требуется.

Маркировка углеродистых сталей

Углеродистые стали по составу сходны с чугуном, но концентрации компонентов в них различаются. Обработка уменьшает количество углеродов и вредных составляющих. Чтобы получить еще более прочный и устойчивый к коррозии металл, регулируют соотношение кремния и марганца.

По количеству углеродных соединений определяют несколько групп сплавов:

• высокоуглеродистая (0,6–2 %);
• среднеуглеродистая (0,25–0,55 %);
• низкоуглеродистая (до 0,25 %).

Наличие углеродов в составе важно для укрепления структуры на молекулярном уровне и для формирования карбидов. Высокий процент углерода делает сплав устойчивым к нагрузкам, в том числе позволяет противостоять механическим ударам. Чем ниже значения углеродной составляющей, тем более пластичен материал, что позволяет изготавливать изделия повышенной точности.

Эти характеристики важны для производства инструментов (например, топоров) или малонагруженных элементов конструкций (зубчатые колеса, пружины), а также деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают высокое напряжение (оси, арматуры).

Маркировки нержавеющих сталей включают следующие буквы:

• Ст – сталь.
• Цифра – номер по регламенту ГОСТ 380-2005.
• Г – марганец более 0,8 %.
• КП, ПС или СП – метод раскисления.

Это «конструкционные» сплавы, которые можно распознать по шифрам: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

Другая группа – «инструментальные», куда относят сплавы с содержанием углерода в 0,7 %. Для них характерно очищение состава от вредных компонентов. Маркировки стали определяет ГОСТ 1435-99:

• У – углеродистая.
• Цифры – содержание углерода в десятых долях %.
• Г – марганец более 0,33 %.
• А – повышенное качество стали, при этом минимальное количество примесей: серы – до 0,03 %, фосфора – до 0,035 %.

Маркировка инструментальных сталей включает следующие обозначения: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А.

Маркировка легированных сталей

Чтобы стали обрели специальные свойства, осуществляют процесс легирования. Он обозначает добавление в состав различных присадок. Классификация по маркировке сталей в зависимости от наличия и соотношения легирующих компонентов включает в себя низколегированные (до 2,5 %), среднелегированные (до 10 %) и высоколегированные (до 50 %) сплавы.

Данная таблица описывает, как в маркировке стали обозначены металлы, которые присутствуют в виде легирующих добавок:

Маркировка стали 08Х18Н10 расшифровывается так: содержание углерода (С) – 0,08 %, хрома (Cr) – 18 %, никеля (Ni) – 10 %. В маркировку не включают обозначения всех элементов сплава, а только тех, которые влияют на его основные свойства.

Если применение углеродистых сплавов невозможно для решения конкретных задач, то рассматривают легированные стали. Технически этот процесс сложнее и требует дополнительных средств, но в результате получается материал с широкими возможностями, который устойчив к износу и имеет длительный срок эксплуатации.

Можно увидеть и такие буквы на первых позициях маркировки:

• Р — быстрорежущая;
• Ш — шарикоподшипниковая;
• А — автоматная;
• Э — электротехническая.

Стали этих марок имеют свои особенные характеристики:

• шарикоподшипниковые стали содержат хром, который обозначается в десятикратной величине процента (шифр стали ШХ4 можно понимать как содержание хрома 0,4 %);
• быстрорежущая сталь маркируется буквой Р, а далее цифрой, которая указывает на количество вольфрама в процентах. Кроме того, для быстрорежущих сталей свойственно наличие 4 % хрома (Х).

Маркировка конструкционной стали

Качество конструкционной стали определяется по маркировке, которая включает следующие обозначения:

• Строительная (С) – буквы и цифры в маркировке стали говорят о пределе текучести.
• Подшипниковая (Ш) – также указано содержание легирующих компонентов, в первую очередь хрома.
• Инструментальная нелегированная (У) – цифрами показано содержание углерода в десятых долях.
• Быстрорежущая (Р), кроме того, используются символы легирующих элементов.
• Нелегированная конструкционная сталь в своей маркировке вместе с символами Сп имеет число, говорящее о наличии углерода в составе сплава, выраженного в десятых или сотых долях.

Не все марки сталей имеют специальные обозначения. Например, для инструментальных легированных сталей указывают только химический состав. Эти виды маркировок сталей и сплавов требуют обращения к специальной справочной литературе для их расшифровки.

Маркировка качества стали

Качество стали зависит от количества вредных включений в составе. Но не всегда экономически выгодно очищать сплавы. Согласно системе стандартизации по качественным характеристикам выделены три класса стали.

Качественная

К этим маркам стали обыкновенного качества относят углеродосодержащие материалы. Они неоднородны, содержат много серы, фосфора, газов. Подходят для изготовления конструкций и деталей.

Нелегированные качественные стали распознаются по букве К. Например, шифр может выглядеть как 20К.

Высококачественная

Маркировка с буквой А в конце говорит о минимальном количестве вредных включений. При сравнении марок У8 и У8А, более качественными характеристиками будет обладать У8А. Изделия из нее получатся точнее.

Если буква А указана в начале маркировки, это означает конструкционную сталь высокой обрабатываемости. Например, А12 – автоматная, А30, А40. Но такая марка не дает сведений о соответствии стандартам чистоты.

Особо качественная

Чтобы обозначить максимально чистые от вредных примесей сплавы, в конце маркировки добавляют обозначения их способа получения:

• ВД – вакуумно-дуговая переплавка;
• Ш – электрошлаковый переплав;
• ВИ – вакуумно-индукционный;
• ПД – плазменно-дуговой.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

Из чугунного расплава получить особо качественные сплавы невозможно, поэтому нужные показатели достигаются в процессе легирования – количество фосфора доводится до 0,025 %, а серы – до 0,1 %. Примером такой стали является сплав с маркировкой 30ХГСН2МА – ВД. Цифры здесь не указаны, так как количество присадок в пределах 0,8 до 1,2 %, их доля округляется до единицы.

Маркировка стали по способу раскисления

Металлы ржавеют, если в процессе плавления руды в составе остается кислород. Чтобы высвободить его, нужно разрушить оксидные и гидратные соединения. С помощью ферромарганца, силикомарганца, расплава алюминия и других активных веществ запускается реакция раскисления. Для некоторых реагентов требуется вакуумная среда.

В маркировках используют следующие обозначения для указания на метод раскисления:

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

Поиск метода прямого получения металла – актуальная задача на протяжении последней сотни лет. Нежелательные этапы в процессе – переплавка в чугун и использование кокса, в результате чего расплав загрязняется продуктами горения. Насыщенный газами раствор получается при привлечении твердых и газообразных восстановителей, а также при обработке в реакторах и электропечах. Легированные продукты не разделяются по типам раскисления, так как включение присадок в их состав соответствует регламентам чистоты.

Кипящая

В процессе участвует минимум реагентов, поэтому сплав насыщен кислородом и углекислым газом. Для готовых слитков характерна неоднородность, до 5 % от их общей массы идет на удаление, так как вредные включения скапливаются в одной части.

Такие сплавы не отличаются высоким качеством. Наружный слой достаточно плотный, ближе к середине слитка скапливается воздух. Поэтому можно говорить о хрупкости такого материала. Он используется для изготовления крепежных деталей котлов, а также конструкций, которые будут применяться во взрывоопасных условиях. К минусам можно отнести подверженность коррозии.

Спокойная

К этому типу относят сплавы с однородной структурой, содержание газов и посторонних примесей в которых минимально. Этого удается достичь в результате сложных технологических процессов. Материалы этой группы применяются для изготовления стальных конструкций и деталей. Кроме того, такие слитки идут на производство дорогостоящих сплавов.

Полуспокойная

Промежуточная категория между кипящим и спокойным типом. Экономия на производстве таких сплавов возможна благодаря упрощенным техническим циклам. В то же время получаются материалы со свойствами, достаточными для изготовления несущих частей сварных и клепаных конструкций. Маркировка выглядит как Ст5пс, применение стали этого типа находят при выпуске упоров, гаек, болтов, которые широко используются даже в условиях высокой температуры и низкой влажности воздуха.

Пример расшифровки марки стали 

Рассмотрим маркировку стали 12Х18Н10Т (X12CrNiTi18-10):

• 12 – содержание углерода 0,12 %;
• Х18 – содержание хрома (Cr) 18 %
• Н10 – содержание никеля (Ni) 10 %;
• Т – содержание титана (Ti) менее 1–1,5 %, поэтому нет цифрового обозначения.

Расшифруем другой пример – 09Г2С:

• 09 – содержание углерода 0,09 %;
• Г2 – содержание марганца (Mn) 2 %;
• C – содержание кремния (Si) менее 1–1,5 %, поэтому нет цифрового обозначения.

Шифр 20ЮЧ и 20ЮЧА нужно понимать как:

• 20 – углерода 0,2 %;
• Ю – содержание алюминия (Al) 0,03–0,1 %;
• Ч – наличие редкоземельных металлов РЗМ, цирконий Zr, титан Ti, кальций Ca, церий Ce, которые вводятся с целью глобуляризации сульфидных неметаллических добавок;
• А – стоит в конце маркировки, что обозначает высокое качество стали, то есть концентрация серы и фосфора в ней не может быть выше 0,025 %.

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

При помощи специальных таблиц можно быстро прочитать шифры маркировок стали. Если такой подсказки не окажется под рукой, помогут изложенные выше принципы распознавания марки стали. По шифру определяются базовые свойства, например состав и назначение определенного вида стали, и подбирается нужный для работы сплав.

На разных производствах используются разные марки сталей. Когда не требуется высокое качество и другие особенные характеристики, допускается использовать недорогие сплавы. Это позволяет не повышать цены на готовые изделия.

Обращение к справочным материалам и таблицам необходимо, когда маркировка содержит нестандартные индексы. Мы рассмотрели самые часто встречающиеся обозначения, которые дают представление об основных свойствах стали.