Расшифровка маркировок сталей, правила обозначения

Алан-э-Дейл       15.09.2022 г.

Содержание

Производство

Изготовлением металлических сплавов занимается металлургическая промышленность. Специфика процесса получения углеродистой стали, заключается в переработке чугунных заготовок с уменьшением таких взвесей, как сера и фосфор, а также углерод, до требуемой концентрации. Различия методики окисления, посредством которой удаляют углерод, позволяет выделить различные виды плавки.

Кислородно-конвертерный способ

Основой методики был бессемеровский метод, который предусматривает продувку жидкого чугуна воздухом. Во время этого процесса, углерод окислялся и удалялся из сплава, после чего, чугунные слитки постепенно превращаются в сталь. Производительность данной методики высока, но сера и фосфор оставались в металле. Кроме того, углеродистая сталь насыщается газами, в том числе, азотом. Это улучшает прочность, но снижает пластичность, сталь становится более склонной к старению и изобилию неметаллическими элементами.

Учитывая низкое качество стали, получаемой бессемеровским методом, его перестали использовать. На замену пришел кислородно-конвертерный способ, отличием которого является использование чистого кислорода, вместо воздуха, при выполнении продувки жидкого чугуна. Использование определенных технических условий, при продувке, значительно снизило количество азота и других вредных примесей. В результате, углеродистая сталь, полученная кислородно-конвертерным способом, по качеству приближена к сплавам, переплавляемым в мартеновских печах.

Технико-экономические показатели конверторного способа подтверждают целесообразность такой плавки и позволяют вытеснить устаревшие методы изготовления стали.

Мартеновский метод

Особенностью способа получения углеродистой стали, является выжигание углерода из чугунных сплавов не только с помощью воздуха, но и за счет добавления железных руд и ржавых изделий из металла. Этот процесс обычно происходит внутри печей, к которым подводят подогретый воздух и горючий газ.

Размер таких плавильных ванн очень велик, они могут вмещать до 500 тонн расплавленного металла. Температура в таких емкостях поддерживается на уровне 1700 ºC, а выжигание углерода происходит в несколько этапов. Сначала, благодаря избытку кислорода в горючих газах, а когда образуется шлак над расплавленным металлом, посредством оксидов железа. При их взаимодействии образуются шлаки фосфатов и силикатов, которые, в дальнейшем удаляются и сталь приобретает требуемые по качеству свойства.

Плавка стали в мартеновских печах проходит около 7 часов. Это позволяет отрегулировать нужный состав сплава, при добавлении различных руд или лома. Углеродистая сталь давно изготавливается этим методом. Такие печи, в наше время, можно найти на территории стран бывшего Советского Союза, а также – в Индии.

Электротермический способ

Изготовить качественную сталь с минимальным содержанием вредных примесей, удается при плавке в вакуумных топках электродуговых или индукционных печей. Благодаря улучшенным свойствам электростали, удается изготовить жаростойкие и инструментальные сплавы. Процесс преобразования сырья в углеродистую сталь, происходит в вакууме, благодаря чему качество полученных заготовок, будет выше, относительно рассмотренных ранее методов.

Стоимость такой обработки металлов дороже, поэтому данный метод используют при технологической необходимости в качественном изделии. Для удешевления технологического процесса используют специальный ковш, который разогревают внутри вакуумной емкости.

Примерные расшифровки

Чтобы было понятно, как расшифровываются разные виды сталей, приведем несколько примеров, которые дают знания о маркировке.

  • Р6М5Ф2К8. Данная маркировка указывает, что это сталь быстрорежущая, в ней содержатся компоненты в процентном отношении: молибден 5, ванадий 2, кобальт 8. Такой элемент, как хром есть во всех сталях данного вида, поэтому его не вносят в маркировку. Также здесь есть вольфрам, но его количество может изменяться. В данной маркировке его 6 процентов.
  • У10ГА. Маркировка относится к инструментальному стальному сплаву, содержит 10 процентов углерода. Сталь качественная, имеет в своем составе марганец.
  • 20ХГСА расшифровывается: углерод – 0,2 % (цифра впереди аббревиатуры). Затем в состав входит хром – Х, марганец – буква Г, кремний с полуторапроцентным содержанием (С). Буква «А» в любом сплаве обозначает высокое качество.

Зная условные обозначения можно легко определить марку стали.

  • Теоретические основы и технология восстановительной плавки металлов из неокускованного сырья / С.В. Дигонский. — М.: Наука, 2007.
  • Московский институт стали и сплавов. Фрагменты истории / В.А. Роменец. — М.: МИСИС, Руда и металлы, 2004.
  • Справочник теплоэнергетика предприятий цветной металлургии. — М.: Металлургия, 1982.
  • Статья на Википедии

Легированная инструментальная сталь

По сравнению с вышеописанной легированная обладает большей толщиной прокаливаемого слоя и меньшей склонностью к перегреву, что позволяет существенно снизить риск образования трещин во время термообработки инструмента. Благодаря этому минимальный габаритный размер инструмента увеличивается с 12 до 40 мм.

Низколегированные стали марок типа 11Х и 13Х рекомендуются для изготовления метчиков, ножей и напильников толщиной 1-15 мм. Особенно если указанный инструмент при этом имеет большую длину.

Стали 9ХС и ХВГС обладают повышенной красностойкостью с критической температурой 250 ºС. Они используются для сверл, плашек, гребенок и прочего инструмента диаметром до 80 мм. Недостатком их является небольшая хрупкость в отожжённом состоянии и чувствительность к образованию трещин во время шлифовки.

Также легированная инструментальная сталь отлично зарекомендовала себя в изготовлении разного рода измерительного инструмента — штангенциркули, линейки, скобы и прочее — за счет низкого значения коэффициента теплового расширения. Наиболее подходящими из них послужили стали типа Х и ХГ.

Сталь инструментальная углеродистая (ИСУ)

ИСУ подразделяется по ряду показателей. Например, по:

  • химическому составу на:
    • качественную (процентное содержание фосфора/серы составляет 0,035/0,03%);
    • высококачественную (процентное содержание фосфора/серы составляет 0,03/0,02%).
  • Назначению:
    • быстрорежущая (обозначается буквой «Р»);
    • электротехническая («Э»);
    • шарикоподшипниковая («Ш»).
  • По способу дальнейшей обработки и т. п.

Наиболее широко применяется ИСУ, которая представляет сталь, процентное содержание углерода в которой ограничено рамками 0,65-1,35. После того как завершается её термообработка (закалка инструментальной стали), показатели прочности и твёрдости данного материала значительно возрастают.

В настоящее время торговля предлагает 16 марок ИСУ, каждая из которых имеет собственное буквенно-цифровое обозначение. Буквы, входящие в маркировку ИСУ, обозначают:

  • У – углеродистая сталь;
  • А – обозначает принадлежность сплава к группе высококачественных (проставляется всегда в конце маркировки);
  • Г – сплав имеет повышенное содержание такого элемента, как марганец;
  • цифра, проставленная после «У», показывает процентное (в десятых долях) содержание в ИСУ углерода.

Конструкционная инструментальная сталь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Конструкционная инструментальная сталь

Конструкционная и инструментальная сталь по химическому составу может быть как углеродистая, так и легированная.  

Конструкционные и инструментальные стали бывают углеродистыми и легированными.  

Описаны конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами, цветные сплавы и порошковые сплавы.  

Большинство конструкционных и инструментальных сталей предназначено для работы в условиях трения и износа и поэтому их износостойкие свойства являются одним из важных параметров, учитываемых при выборе материалов. Вместе с тем, существуют стали, специально предназначенные для работы в условиях, требующих высокой износостойкости металла.  

Среди различных конструкционных и инструментальных сталей важное место занимает сталь ЗОХГСА. При дальнейшем увеличении температу -) ы отпуска они остаются неизменными

Для легированных конструкционных и инструментальных сталей ГОСТ установлены следующие условные буквенные обозначения легирующих элементов: X — хром, Н — никель, В — вольфрам, Ф — — ванадий, М — молибден, Г — марганец, К — кобальт, С — кремний, Д — медь, Ю — алюминий, Т — титан. Система маркировки легированных сталей установлена буквенно-цифровая. Впереди ставятся две или одна цифра, обозначающие содержание углерода, если его меньше одного процента. Две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента, а одна цифра — в десятых долях процента.  

Отпуску подвергаются закаленные конструкционные и инструментальные стали. Различаются три вида отпуска: низкий, средний и высокий.  

Для углеродистой и легированной конструкционной и инструментальной стали размер зерна определяется по сетке окислов, выявляемых методом горячего травления или окисления микро-иглифов.  

Для углеродистой и легированной конструкционной и инструментальной стали размер зерна определяется по сетке окислов, выявляемых методом горячего травления или окисления микрошлифов.  

Для защиты деталей из конструкционных и инструментальных сталей применяют эмаль ЭЖ-01, в состав которой входят около 25 % А12О3, стеклообразующая составляющая — фритта, огнеупорная глина и вода.  

Старение, применяемое для конструкционной и инструментальной стали после закалки, приводит к изменению тетрзго нальности мартенсита, в результате чего происходит стабилизация размеров изделий.  

Во второй части подробно описаны конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами, цветные сплавы, сплавы для подшипников и порошковые сплавы.  

К этому классу принадлежит большинство конструкционных и инструментальных сталей.  

Детали измерительных приборов изготовляют из конструкционной и инструментальной стали, латуни, бронзы, алюминиевых и цинковых сплавов.  

Страницы:      1    2    3    4

Классификация по способу раскисления

При выплавке стали в ней остается некоторое количество кислорода в составе окислов железа. Для снижения количества кислорода и восстановления железа из окислов применяется реакция раскисления, при которой в расплавленный металл добавляют соединения, более активные по взаимодействию с кислородом, чем железо. Во время реакции высвободившийся кислород также реагирует с углеродом, в результате чего образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков.

В зависимости от количества раскислителей и продолжительности процесса можно выделить три вида итогового сплава:

  • Кипящая сталь. В результате минимального использования присадок и времени реакции увеличен выход готовой продукции, которая, при этом отличается низким качеством;
  • Спокойная сталь. Металл, в котором полностью прошли процессы раскисления. Отличается высоким качеством, но дорога в производстве в связи с высокой стоимостью реагентов и сниженным выходом продукта;
  • Полуспокойная сталь. Промежуточный вариант с оптимальным сочетанием качества и стоимости.

При изготовлении ассортимента марок стали из металла разной степени раскисления применяется специальная маркировка материалов, соответственно символами «сп», «кп» и «пс».

Классификация и маркировка инструментальных сталей

Инструментальная сталь отличается высокой прочностью и твердостью, производится по технологии горячего проката и классифицируется по следующим категориям:

  • углеродистая (пониженной прокаливаемости);
  • легированная (повышенной прокаливаемости);
  • быстрорежущая.

Полосу горячекатаную и кованную изготовляют в соответствии с ГОСТ 4405-75 из углеродистой, легированной и быстрорежущей стали.

Углеродистые инструментальные стали

По ГОСТ 1435-99 бывают качественные и высококачественные.

  1. Качественные обозначаются: буквой У, что значит сталь углеродистая; цифрой указывается среднее содержание углерода в десятых процента; если за цифрой идет буква Г, она показывает содержание марганца. К качественным сталям относятся следующие марки: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13.
  2. Высококачественные углеродистые инструментальные стали в конце марки имеют букву А, обозначаются: У7А, У8А, У10А и другие. Это значит, что эта выплавленная в электропечи сталь по составу более чистая, с пониженным составом серы, фосфора и других включений.

Легированные инструментальные стали

Изготовляются по ГОСТ 5950-2000, содержат 0,9-1,4% углерода, а в качестве легирующих элементов для повышения закаливаемости и прокаливаемости используются хром, ванадий, вольфрам, марганец, кремний; могут содержать один или несколько легирующих элементов. Этот вид стали не предназначен для сварных конструкций, а только для производства режущих инструментов.

  1. Марки Х, 9Х,9ХС, ХВГ, ХВ5, Х12МФ – это стали для изготовления инструмента, применяемого для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии.
  2. Марки 5ХНМ, 3Х3М3Ф, 4Х4ВМФС, 4Х5В2ФС – используются для изготовления инструмента, применяемого для обработки металлов давлением при температуре выше 300°С.

Быстрорежущие инструментальные стали

Изготавливаются согласно ГОСТ 19265-73, маркируются с употреблением буквы Р – рапид, быстрорежущая; следующая за ней цифра обозначает среднюю массовую долю вольфрама; дальше идут сочетания химических элементов и их массовая доля. Марки быстрорежущих сталей: Р18, Р6М5, Р6М5ФЗ, Р12ФЗ, Р6М5К5, Р9К5, 11Р3АМ3Ф2.

Применение полос из инструментальной стали

В зависимости от назначения полосы изготовляют: мерной длины, кратной мерной длины, немерной длины, и длина эта колеблется в пределах от 1,5 до 6,0 м. Размеры сечения соответствуют таблицам ГОСТ 4405-75.

Полосы из углеродистой инструментальной стали используются для производства инструментов, которые не будут разогреваться во время работы: топоры, стамески, пилы, долота, отвертки, кернеры, плоскогубцы, кусачки.

Инструментальная легированная сталь марок 9ХС, ХВГ, 6ХВ2С идет на изготовление сверл, метчиков, плашек, фрез, протяжки, для технологической оснастки, для ножей холодной резки металла, просечных штампов, вырезных матриц и пуансонов.

Из легированной стали марок 5ХНМ, 3Х3М3Ф, 4Х4ВМФС, 4Х5В2ФС изготовляют молотовые и прессовые штампы для горячего деформирования цветных сплавов, инструменты горячего деформирования, пресс-формы литья под давлением алюминиевых и цинковых сплавов.

Из полос быстрорежущей инструментальной стали, которая сочетает в себе высокую твердость и высокую теплоустойчивость, изготовляют режущие инструменты, требующие повышенной сопротивляемости и износостойкости.

В компании Ростехком можно купить полосы из инструментальной стали от ведущих производителей металлопроката с качественными характеристиками и по доступным ценам.

Классификация углеродистых сталей

Углеродистые сплавы подразделяют по следующим характеристикам:

  • количеству содержащегося углерода;
  • назначению;
  • структуре в состоянии равновесия;
  • степени раскисления.

В зависимости от количества углерода материал делят на категории:

  • высокоуглеродистые — больше 0,7%;
  • среднеуглеродистые — 0,3−0,7%;
  • низкоуглеродистые — до 0,3%.

В результате полученного качества стальные сплавы делят на:

  • высококачественные;
  • обыкновенные;
  • качественные.

Из металла в жидком состоянии удаляют кислород для уменьшения хрупкости при горячем формировании, этот процесс называется раскислением. По характеру отвердевания и степени раскисления материал классифицируется как кипящий, полуспокойный и спокойный.

В зависимости от полученной структуры в равновесном состоянии материал делят на:

  • эвтектоидные, характеризующиеся структурой из перлита;
  • доэвтектоидные, содержащие перлит и феррит;
  • заэвтектоидные — со вторичным цементитом и перлитом.

По назначению использования металл подразделяется на группы:

  • конструкционные (улучшаемые, высокопрочные, цементируемые, рессорно-пружинные), применяемые в строительстве, приборостроении, машиностроении и самолетостроении;
  • инструментальные для штампов горячей (200˚С) и холодной прессовки, измерительного и режущего инструмента).

Инструментальные стали

Для обеспечения надежной работы инструментов сталь должна обладать специальными свойствами, которые проявляются у каждой группы материалов по-разному в зависимости от производства и технологии введения добавок.

Шарикоподшипниковые формы

Сплавы при производстве очищаются от неметаллических примесей, использование технологии вакуумно-дугового или электрошокового переплава уменьшает пористость металла. При производстве подшипников и их узлов применяют хромистые шарикоподшипниковые стали с добавками хрома. Дополнительное легирование осуществляется марганцем и кремнием с целью увеличить показатель прокаливаемости. Чтобы детали можно было изготавливать методом холодной штамповки и резать применяется отжиг металла на твердость.

Закалка деталей (роликов, шарикоподшипников и колец) проводится в масляной ванне при температуре 850−870˚С, их охлаждают с целью обеспечения стабильности до 25˚С перед отпуском. Так как подшипниковые и подобные элементы при эксплуатации испытывают сильные динамические нагрузки, то их делают из металлов с дальнейшей термической обработкой и цементацией.

Износостойкие виды

Сопротивление износу повышается с увеличением показателя поверхностной твердости материала. Для долговременной эксплуатации важны такие качества сплава:

  • сопротивление разрушению при абразивном трении;
  • долговременная эксплуатация в условиях высокого давления и ударных нагрузок.

Износостойкие металлы применяют при изготовлении гусеничных траков, дробильных плит камнедробильного оборудования, раздавливающих щек. Работа в таких условиях эффективна благодаря свойству сталей набирать прочность и твердость в условиях пластической холодной деформации, достигающей 70%. Добавки фосфора больше 0,027% приводят к увеличению хладноломкости сырья.

Литая сталь имеет структуру аустенита, у которого на границах зерен выделяется излишний марганца карбид, ведущий к уменьшению прочности и вязкости. Чтобы получить аустенитную однофазную структуру заготовки закаливают в водной среде при температуре около 1100˚С.

Сопротивляющиеся коррозии

Эти материалы используют для изготовления элементов приборов, работающих в условиях электрохимической коррозии, их называют нержавеющими. Стойкость к коррозии развивается после введения добавок, ведущих к образованию поверхностных пленок с хорошей адгезией к металлу. Эти слои уменьшают непосредственное взаимодействие сталей с внешними раздражающими факторами и повышают потенциал в электрохимической среде.

Нержавеющие металлы делят на хромоникелевые и хромистые. Хромистые составы используют для пластичных деталей, которые изготавливают штамповкой и методом сварки. Этот вид подразделяют на ферритные, мартенситно-ферритные и мартенситные сплавы. Для повышения сопротивления ударам их закаливают в масле при температуре около 1000˚С в условиях высокого отпуска с показателями температуры в пределах 600−800˚С.

Жаропрочные сплавы

Применяют для изготовления элементов, работающих при температуре выше 500˚С, составы низколегированные, содержащие до 0,25% С и других легирующих добавок: хрома, вольфрама, никеля. Закалка и нормализация осуществляется в масле при температуре около 890−1050˚С. Из перлитных сталей делают детали, подвергающиеся в работе режиму ползучести при малых нагрузках, например, паронагревательные трубы, арматура котлов с паром, крепежные детали.

Легированные стали, их классификация и маркировка.

Сталь, содержащая, кроме постоянных
при­месей (марганец, кремний), один
или несколько спе­циальных элементов
или повышенные концентрации марганца
и кремния (>1 %), называется легированной.
В качестве легирующих специальных
элементов исполь­зуют Сг,Ni,W, Мо, Тi,V, Со и др.

Легированные стали обозначают по
буквенно-цифровой системе; леги­рующие
элементы — буквами: никель — Н, хром — X,
вольфрам — В, ванадий — Ф, молибден — М,
титан — Т, кобальт — К, кремний — С, марганец-
Г, алюминий — Ю, медь — Д, ниобий — Б, бор —
Р.

Леги­рованные стали классифицируют
по назначению, хими­ческому составу
и структуре.

По назначению легированные стали делят
на три группы.

1) конструкционные стали (хромистые,
марганцовистые);

2) инструментальные стали (хромистые,
быстрорежущие);

3) стали с особыми свойствами (коррозионно
— стойкие, жаростойкие).

В зависимости от общего содержания
легирующих элементов различают
низколегированные (с общим со­держанием
легирующих элементов не выше 3 %),
среднелегированные (с общим содержанием
легирующих эле­ментов 3…10 %) и
высоколегированные (с общим содер­жанием
легирующих элементов более 10%) стали.

В зависимости от химического состава
и свойств легированная конструкционная
сталь делится на сле­дующие категории:
качественная, высококачествен­ная —
А.

По структуре после охлаждения на воздухе
легиро­ванные стали подразделяют на
три основных класса: перлитный,
мартенситный и аустенитный.

Общее правило расшифровки марок
легированных сталей:

1. Если марка легированной стали начинается
с двузначной цифры, то сталь конструкционная
и углерода в ней содержится в сотых
долях процента (60ХСГ – 0,60% С).

2. Если марка легированной стали начинается
с однозначной цифры, то сталь
инструментальная и углерода в ней
содержится в десятых долях процента
(9ХГС – 0,60% С).

3. Если марка легированной стали начинается
с буквы, то сталь инструментальная и
углерода в ней содержится до 1 % (Х8ГА –
до 1% С).

4. Если в марке легированной стали после
легирующего элемента стоит цифра, то
она обозначает его процентное
содержание(Х8ГА – хрома 8 %).

5. Если в марке легированной стали после
легирующего элемента отсутствует цифра,
то этого легирующего элемента в данной
марке до 1,5 % (Х8ГА – марганца до 1,5 %).

6. Если в конце марки легированной стали
стоит буква А, то сталь высококачественная,
а если отсутствует – то качественная
(Х8ГА – сталь высококачественная, 60ХСГ
— качественная).

7. Если в марке легированной стали
какого-то одного легирующего элемента
10 и более процентов, то сталь специальная
(ШХ15 – хрома 15% — сталь специальная).

8. Если марка легированной стали начинается
с буквы Р, то сталь быстрорежущая
(от латинского rapid–
«скорость»). Цифра после буквы Р обозначает
процентное содержание вольфрама. В
любом другом месте марки буква Р
обозначает бор (Р6М5 – быстрорежущая
сталь, 20ХГР – содержание бора до 1,5 %).

Последовательность расшифровки марки
стали:

1. Определить сталь по химическому
составу (углеродистая или легированная).

2. Определить сталь по назначению
(конструкционная, инструментальная или
специальная).

3. Определить сталь по качеству
(обыкновенного качества, качественная
или высококачественная).

4. Расшифровать шифр марки стали (что
обозначают буквы и цифры).

Примеры расшифровки:

4Х2В5ФМ— 1.Легированная; 2.
Инструментальная; 3. Качественная; 4. 4 –
С=0,4 %; Х2 –Cr= 2 %; В5 –W= 5%; Ф –V= 1,5 % ; М – Мо = 1,5 %; остальное –Fe.

50ХФА— 1.Легированная; 2. Конструкционная;
3. Высококачественная; 4. 50 – С = 0,50 %; Х –Cr= 1,5 %; Ф –V= 1,5 % ; А – высококачественная; остальное
–Fe.

Р6М5— 1.Легированная; 2. Инструментальная;
3. Качественная; 4. С = до 1 %;
Р – быстрорежущая;W= 6%;
М – Мо = 5 %; остальное –Fe.

Сталь 45— 1.Углеродистая; 2.
Конструкционная; 3. Качественная; 4. 45 —
С = 0,45 %; остальное –Fe.

60Г— 1.Углеродистая; 2. Конструкционная;
3. Качественная; 4. С = 0,60 %;
Г – повышенное содержание Мn(0,8 – 1,2 % ); остальное –Fe.

А40Г — 1.Углеродистая; 2. Конструкционная;
3. Качественная; 4. А – автоматная;
40 — С = 0,40 %; Г – повышенное содержание
Мn(0,8 – 1,2 % ); остальное –Fe.

ВСт3Гпс3— 1.Углеродистая; 2.
Конструкционная; 3. Обыкновенного
качества; 4. В – группа стали
(с гарантированными механическими
свойствами и химическим составом); Ст
– сталь; 3 – условный номер марки; Г –
повышенное содержание Мn;
пс – полуспокойный разлив; 3 –
категория марки стали; остальное –Fe.

20Х13— 1.Легированная; 2. Специальная;
3. Качественная; 4. 20 – С=0,20 %;
Х13 –Cr= 13 %; остальное
–Fe.

ОБОЗНАЧЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ

Для обозначения компонентов стали, которые придают ей нужные свойства, применяется целый ряд букв. Мы не будем подробно рассматривать все разновидности присадок и все буквы — их много и с ними можно ознакомиться в справочнике. Мы просто коротко коснемся, каким образом производить расшифровку таких аббревиатур как 10Х14Г14Н4Т.

Первые две цифры обозначают процентное содержание углерода в сотых долях. Если их нет — нужно сделать вывод, что мы имеем дело с инструментальной сталью, а уровень С в ней не превышает полутора процентов. Далее буквы, которые обозначают соответствующую присадку, и цифры, говорящие нам о ее процентном содержании в составе сплава. Если цифры нет — добавки в сплаве от 0,8 до полутора процентов.

О чем же говорит нам 10Х14Г14Н4Т? Сталь легированная, содержание углерода 0,1%, хрома 14%, марганца 14%, никеля 4%, титана 0,8-1,5%.

Требования к материалу

Требования к данным материалам предъявляются в зависимости от того, как именно они будут использоваться. Но есть общие требования к ним независимо от марок:

высокий уровень твердости;
высокий уровень прочности;
износостойкость;
хорошая вязкость, что особенно важно при изготовлении деталей, которые при использовании будут подвергаться ударам;
низкий уровень чувствительности к перегреву, процессам прилипания и приваривания к деталям, которые подвержены обработке;
хороший уровень обработки посредством резки металла;
устойчивость к появлению трещин;
восприимчивость к прокаливанию;
пластичность в горячем виде;
возможность шлифовки;
возможность противостоять обезуглероживанию.

Естественно, это не все требования. Так, марки, которые предназначаются для использования в условиях холодной деформации, дополнительно должны иметь гладкую рабочую поверхность, сохранять свою форму и размер и иметь предел текучести и упругости. А те материалы, которые должны применяться в условиях горячей деформации, должны иметь высокую теплопроводность, не допускать отпуска и быть устойчивыми к колебанию температур.

Итак, вы рассмотрели особенности инструментальной стали, выяснили, на какие виды и категории она подразделяется и для каких целей используется та или иная их марка. Подробнее информацию о них можно прочесть в других статьях, посвященных этому материалу.

https://youtube.com/watch?v=KjduOzTWCeg

Основные характеристики

В зависимости от основного своего назначения углеродистые стали делятся на инструментальные и конструкционные, легирующих элементов в их составе практически нет. От обыкновенных стальных сплавов они отличаются еще и тем, что имеют в составе значительно меньше базовых примесей: марганца, магния, кремния. Содержание главного элемента — углерода — варьируется в довольно широких пределах. В составе высокоуглеродистой стали содержится 0,6−2% C, среднеуглеродистой — 0,3−0,6%, низкоуглеродистой — до 0,25%.

Основной элемент определяет свойства и структуру. Во внутренней структуре сплавов с менее чем 0,8% C (сталь доэвтектоидная) — преимущественно перлит и феррит, а при увеличении концентрации главного элемента формируется вторичный цементит.

Представленные стали с преобладанием ферритной структурой высоко пластичны и имеют низкую прочность. Если в структуре преобладает цементит, металл характеризуется высокой прочностью, однако и большой хрупкостью. При повышении содержания C до 0,8−1% растет прочность и твердость, но сильно ухудшается вязкость и пластичность.

Количественное содержание углерода сказывается на технологических характеристиках, в частности, на свариваемости, легкости обработки резанием и давлением.

  • Из низкоуглеродистых сталей изготавливают детали и конструкции, не предназначенные для значительных нагрузок.
  • Характеристики среднеуглеродистых сталей делают их основным конструкционным материалом, который используется в производстве конструкций и деталей для транспортного и общего машиностроения.
  • Высокоуглеродистые сплавы оптимальны для изготовления деталей, которые должны иметь повышенную износостойкость, в производстве измерительного и ударно-штампового инструмента.

Металл, как и иные стальные сплавы, в составе содержат примеси:

  • кремний;
  • фосфор;
  • марганец;
  • азот;
  • серу;
  • водород;
  • кислород.

Кремний и марганец — это полезные примеси, которые вводятся в состав на стадии выплавки для раскисления. Фосфор и сера — вредные примеси, ухудшающие качественные характеристики сплава.

Считается, что легирование и углеродистые виды несовместимы, тем не менее с целью улучшения их технологических и физико-механических характеристик может выполняться микролегирование с помощью добавления различных добавок:

  • бора;
  • титана;
  • циркония;
  • редкоземельных элементов.

С их помощью не удастся превратить металл в нержавейку, но значительно улучшить свойства получится.

1 Инструментальные стали и сплавы – общие сведения

Под инструментальными подразумевают такие стали, в составе которых содержится не менее 0,7 процента углерода. В большинстве случаев они характеризуются доэвтектоидной, ледебуритной либо заэвтектоидной структурой.

Между собой они отличаются наличием вторичных карбидов (их нет в доэвтектоидных сплавах). При этом во всех структурах обязательно присутствуют карбиды, образующиеся при эвтектоидных модификациях или в процессе распада мартенсита.
Инструментальная сталь может предназначаться для:

  • холодного и горячего деформирования (штамповочная);
  • изделий высокой точности;
  • режущего инструмента;
  • измерительных изделий;
  • литейных прессформ, используемых под давлением.

В связи с этим любые марки инструментальной стали обязаны иметь достаточную  вязкость (если они применяются для ударных изделий), высокую прочность, хорошую износостойкость и твердость. Кроме того, было установлено, что разные виды инструментальных сталей должны характеризоваться и рядом особых свойств, что позволяет изготавливать инструменты различных категорий.

Например, сплавы для холодной деформации должны дополнительно обладать гладкой поверхностью, высокой формо- и размероустойчивостью, а также пределом  упругости и текучести при сжатии (так называемая «прочность на сжатие»), сплавы для деформации в горячих условиях – повышенной теплопроводностью, стойкостью к термическим колебаниям и против отпуска, теплостойкостью. Аналогичным требованиям должны соответствовать и инструментальные стали для режущего инструмента.

Также существует и несколько специальных технологически характеристик, коим обязаны соответствовать описываемые нами сплавы:

хорошая обрабатываемость резкой;
нечувствительность к перегреву;
малая восприимчивость к прилипанию и привариванию;
шлифуемость (шлифование металла важно для качественной эксплуатации инструмента, изготавливаемого из него);
хорошая прокаливаемость;
в горячем состоянии – пластичность;
невосприимчивость к обезуглероживанию;
малая склонность к образованию трещин на металле.

Область применения

Использование быстрорежущей стали Р18 характерно для режущих лезвийных инструментов, которые предназначены для обработки металлов с различной твердостью, в том числе нержавеющих и жаропрочных сталей.

Их твердость достигает HRC 70. Отличаются повышенной стойкостью к пластическим деформациям и износостойкостью при нагревании. В отличие от инструментальных сталей инструментами из Р18 скорость обработки повышается до 4 раз.

Улучшение эксплуатационных свойств достигается термической обработкой. Нагрев под закалку производится до температуры 1300 °C. Введенный в состав кобальт повышает температуру превращения внутренней структуры карбидов. Основным карбидом считается Fe3W3С. При нагревании и выдержке значительная часть карбида переходит в твердый раствор мартенсита ли аустенита.

Для получения мелкозернистой внутренней структуры используется низкий отпуск. Температура проведения 550 °C — 560 °C. В данной фазе происходит распад остаточного аустенита и выделение дисперсных карбидов.

Для предотвращения образования трещин нагрев под закалку производят ступенчато. Сначала подогревают до 500 °C, затем до 850 °C. Выдержка при температуре 1300 °C проводится в зависимости от толщины обрабатываемой детали. Время не более 15 секунд на 1 мм размера при диаметре не более 30 мм. Например, диаметр фрезы 10 мм. Время выдержки не должно превышать 150 секунд (2,5 минуты).

Время подогрева вдвое больше времени выдержки заготовки. Из-за избыточного количества карбидов остаточный аустенит не может полностью преобразоваться. Поэтому применяется многократный отпуск.

https://youtube.com/watch?v=AcSiORVnlHo

Режущий инструмент из быстрорежущей стали подвергается дополнительной обработке для повышения коррозионностойкости и изностойкости режущей кромки. В зависимости от типа обрабатываемого материала используется:

  • азотирование, снижающее хрупкость поверхностного слоя;
  • цианирование, увеличивающее вязкость;
  • сульфидирование;
  • пропаривание.

Данные операции производятся после термической обработки, заточки и шлифовки. Это помогает придать готовому инструменту большую прочность

Виды стали и маркировка

Для одних изделий нужна высокая износоустойчивость, для других стойкость к коррозии, а для третьих – магнитные свойства.

Но большая часть сплавов требуется для изготовления конструкционной стали, которая разделяется по видам и маркируется буквами:

  • «С» — для строительства. С низким содержанием легирующих компонентов, отличающаяся хорошей свариваемостью.
  • Для пружин (пружинная). В данных сплавах присутствуют отличные показатели упругости, сопротивляемости к разрушительным процессам, прочность на усталость. Для изготовления рессор, пружин.
  • «Ш» для подшипников. Из названия понятно, что данные сплавы нужны для изготовления элементов подшипников для различных узлов, механизмов. Главные свойства – износоустойчивость, отменная прочность, и малая текучесть.
  • Сталь стойкая коррозии или нержавейка. Данный вид отличает высокое содержание легирующих компонентов, повышенная стойкость к агрессивным средам и веществам.
  • Жаропрочные марки стали – сплавы, которые могут применяться в изделиях, способных функционировать под нагрузкой при высоких температурах. Сфера применения – элементы различных двигателей.
  • «У» для инструментов или инструментальная сталь нашла свое применение в изготовлении инструментов для измерений в металлообработке и для деревообрабатывающей промышленности.
  • «Р» быстрорежущая сталь востребована для производства инструментов в металлообрабатывающем оборудовании.
  • Цементирующая – сплав, применяемый для узлов и механизмов, которые функционируют при значительных поверхностных нагрузках.

Для остальных сталей (пружинная, инструментальная) не имеют обозначений. Указывается только химсостав.

Кроме видов сталь классифицируется по химсоставу, качеству, способу плавки, структуре, назначению.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.