Маркировка и классификация сталей

Алан-э-Дейл       10.09.2022 г.

Разновидности чугунов:

В зависимости от того, какой формы присутствует углерод в сплавах различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

Белый чугун – Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементит. Белые чугуны имеют большую твердость (НВ 450-550) и , как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его износостойкость, в том числе и при воздействии агрессивных сред. Это свойство учитывают при изготовлении из него поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей на ковкий чугун, поэтому его называют передельным.

  • Серый чугун – В сером чугуне углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Серые чугуны маркируются сочетанием букв «С» – серый, «Ч»- чугун и цифрами, которые обозначают временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.
  • Высокопрочный чугун – Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, так как структура углерода в нем – шаровидный графит. Это повышает прочность чугуна и позволяет получить сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью.

Обозначение марки включает буквы «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун и цифры, обозначающие временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.

Ковкий чугун – Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Несмотря на свое название, они никогда не подвергаются ковке. Конфигурация детали из ковкого чугуна определяется формой отливки. Ковкие чугуны маркируют «К» – ковкий, «Ч» – чугун и цифрами.

Первая группа цифр – показывает предел прочности чугуна при растяжении, МПа:

Вторые – относительное удлинение при разрыве в %.

Инструментальная углеродистая сталь ГОСТ 1435-99

Углеродистая сталь — сталь, не имеющая в своем составе легирующих элементов, но содержащая углерод в различной концентрации: до 0,25% — низкоуглеродистая сталь, 0,24-0,6% среднеуглеродистая сталь, более 0,6 — высокоуглеродистая сталь.

ГОСТ 1435-94 регулирует нормы изготовления прутков и полос кованых, горячекатаных, калиброванных и со специальной отделкой поверхности из инструментальной углеродистой (нелегированной) стали, а также нормы химического состава для слитков, заготовок, листов, лент, проволоки и другой металлопродукции.

Классификация углеродистых сталей

По назначению:

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

По химическому составу:

  • качественная;
  • высококачественная — А.

По назначению в зависимости от массовой доли хрома, никеля и меди:

  • 1 — для продукции всех видов, кроме патентированной проволоки и ленты;
  • 2 — для патентированной проволоки и ленты;
  • 3 — для продукции всех видов, изготавливающейся с многократными нагревами, усиливающими возможность проявления графитизации стали, а также для продукции, от которой требуется повышенная прокаливаемость (кроме проката для сердечников, патентированной проволоки и ленты).

По способу дальнейшей обработки:

  • а — прокат горячекатаный и кованый для горячей обработки давлением (осадки, высадки), холодного волочения;
  • б — для холодной механической обработки (обточки, фрезерования и т.п.).

По качеству и отделке поверхности:

  • для горячекатаной и кованой стали: 2ГП — для подгруппы «а», 3ГП — для подгруппы «б»;
  • для калиброванной стали — Б и В.
  • для проката со специальной обработкой поверхности — В, Г, Д.

По состоянию материала:

  • сталь без термической обработки;
  • термически обработанная сталь — ТО;
  • нагартованный прокат — НГ (для прутков калиброванных и со специальной отделкой поверхности).

Марки инструментальной углеродистой стали

Марки инструментальной углеродистой стали: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У11А, У12, У13, У13А, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У12А.

Обозначение марки стали: У — углеродистая, следующая за ней цифра — средняя массовая дол углерода в десятых долях процента, Г — повышенная массовая доля марганца.

Применение инструментальной углеродистой стали

Марка стали Область применения
У7(А) Инструменты для обработки дерева (топоры, стамески и т.п.); небольшие пневматические инструменты (зубила, обжимки и т.п.); кузнечные штампы; игольная проволока; слесарно-монтажные инструменты: молотки, кувалды, отвертки, плоскогубцы, кусачки и др.
У8(А), У8(Г, ГА), У9(А)) Инструменты, используемые в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки и обрабатывающих дерево: фрезы, топоры, стамески, пилы и т.п. Накатные ролики, плиты и стержни для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов. Для слесарно-монтажных инструментов (обжимки для заклепок, кернеры, отвертки, плоскогубцы, кусачки). Для профилей простой формы и пониженных классов точности; холоднокатаная лента толщиной 0,02-2,5мм.
У10А, У12А) Сердечники.
У10, У10А) Игольная проволока.
У10(А), У11(А)) Инструменты, используемые в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки и обрабатывающих дерево: пилы ручные и машинные поперечные и столярные, сверла спиральные. Для штампов холодной штамповки (вытяжные, высадочные, обрезные, вырубные) небольших размеров; для калибров простой формы и пониженных классов точности; для накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и т.п. Напильники, шаберы, х/к лента толщиной 0,02-2,5мм.
У12(А)) Метчики ручные, напильники, шаберы слесарные; штампы для холодной штамповки (обрезные, вырубные) небольших размеров и без переходов по сечению; холодновысадочные пуансоны и штемпели мелких размеров, простой формы и пониженных классов точности.
У13(А)) Инструменты с пониженной износостойкостью (без разогрева режущей кромки): напильники, бритвенные лезвия и ножи, скальпели, шаберы, гравировальные инструменты.

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Изделия нашедшее место в быту и на производстве

Сталь Р6М5, ее характеристики и применение для ножей. Это довольно распространенный предмет в быту, имеется ряд его производителей с мировым брендом, например, Rapid. В интернете присутствует множество видео с экспериментами, где используются ножи из стали марки Р6М5. Действительно они хорошо перерезают такие вещи: веревки, древесину, соответственно мясо с костями, прочее. Самый яркий эксперимент связан с попыткой разрезать ножом Р6М5 металлическую пластину толщиной в несколько мм, получилось.

Заготовки ножей из стали р6м5 – эта сталь очень популярна в быту

Следует добавить, быстрорежущая сталь Р6М5 не имеет склонности к легкому точению. Поэтому довольно часто владельцы ножей жалуются на невозможность наточить его. Во всяком случае бытовыми точилками этого сделать не получится. Видимо поэтому изделия из Р6М5 редко встречаются именно в быту, их чаще можно увидеть, как подсобный инструмент среди слесарного инвентаря или у заядлых рыбаков, охотников.

Почти в каждом доме можно встретить бытовой электроинструмент. Вспомогательные элементы (оснастка) к нему могут изготавливаться, как раз из быстрорезов.

Сверло Р6М5 используют в производстве бытовых инструментов, предназначенных для выполнения ремонтных работ. Дополнительно, существует мнение, что сверлить закаленное железо лучше маркой Р6М5К5. Кроме того, встречаются такие разновидности сверла:

простые с односторонней заточкой;

корончатые (для гипсокартона);

ступенчатые;

копьевидные для стекла и керамогранита;

по камню, кирпичу, дереву.

Несмотря на выше отмеченный комментарий, сверло по металлу Р6М5 также довольно распространенный инструмент. Из р6м5 делают зенковки, коронки, конические машинные развертки, буры, резцы долбежные, полотна ножовочные.

Видео – Как сделать нож из Р6М5 своими руками

Технология

В том случае если вам в руки попадет образец стали ХВГ, и вы примете решение что-либо из него изготовить, вам очень пригодятся некоторые знания в области металлообработки

Особое внимание стоит уделить температуре. Ведь в зависимости от того, какой температурный режим для обработки вы используете, характеристики и применение стали ХВГ по окончанию процесса могут сильно измениться

Чтобы уберечь вас от подобного, ниже мы опишем основные технологические процессы, связанные с термической обработкой, и рекомендации по их исполнению.

Отжиг. Производится в самом начале, то есть до какой-либо механической обработки изделия. Отжиг призван нивелировать изначальную твердость сплава и облегчить последующую механическую обработку. Для стали ХВГ отжиг происходит при температуре 800 °С с последующим понижением температуры со скоростью 50 °С/час и вплоть до 500 °С. После изделие остужается до комнатной температуры на воздухе.

Ковка. Цель этого процесса состоит в том, чтобы придать заготовке нужную форму

В данном случае очень важно не перегреть или не недогреть сталь. Подобное грозит образованием внутренних и/или внешних дефектов, а также изменением структуры сплава на клеточном уровне в худшую сторону

Поэтому ковать заготовку рекомендуется в температурном промежутке от 1070 до 860 °С.

Закалка. Процедура, состоящая из двух процессов: нагрева до определенной температуры и последующего резкого понижения температуры. Подобная процедура многократно увеличивает твердость стали, но уменьшает ее пластичность, отчего та становится хрупкой. Закалка стали ХВГ осуществляется при нагреве до 850 °С, последующем погружении в масло и остывании в нем до отметки в 200 °С. Далее заготовка остужается на воздухе.

Отпуск. Простой, но достаточно важный процесс, призванный убрать излишнее напряжение в металле, снизить хрупкость и увеличить пластичность. Проводится при температуре в 200 °С на протяжении двух часов. Итоговая твердость стали будет в пределах 63 единиц шкалы Роквелла.

Инструментальная

1. Нелегированные углеродистые стали по госстандарту 1435-90 подразделяются на качественные и высококачественные. Предпоследние прописываются литерой У и цифрой, обозначающей среднюю углеродную концентрацию в десятых частях %. Таким образом, расшифровка марки стали У12 означает наличие С в пределах от 0,95 до 1,04%. В наименованиях сталей, относящихся к высококачественным, прописывается литера А. Значит, расшифровка марки стали У13А следующая: нелегированная углеродистая инструментальная сталь, высококачественная. В маркировках может быть приписана литера «Г», которая показывает на увеличенную марганцевую концентрацию. Пример: У8Г, У8ГА.

2. Прописка названия легированных сталей по госстандарту 5950-73 прописывается по тем же требованиям, что конструкционных. Разница в цифрах, показывающих углеродную массовую часть в составе. Концентрация последнего также обозначается в начале названия в десятых частях %. Когда углеродная концентрация примерно 1,0 %, тогда цифру в начале ее маркировки не пишут. Примерный вариант таков. Сталь 4Х2В5МФ имеет концентрацию: углеродную – с 0,3 и не больше 0,4 процентов; хромовую – с 2,2 и не больше 3,0 процентов; вольфрамовую – 4,5 и не больше 5,5 процентов; молибденовую – с 0,6 и не больше 0,9 процентов; ванадиевую – с 0,6 и не больше 0,9 процентов.

Сталь ШХ15 для ножей: плюсы, минусы и её характеристики

Каждый вид стали имеет свои свойства и особенности, положительные и отрицательные стороны, что используется в производстве ножей различного назначения. Сталь ШХ15 – одна из тех, которые используются для изготовления ножей и другого режущего инструмента. Относится к углеродистым низколегированным хромистым сплавам.

Изначально металл ШХ15 предназначался для производства роликов и шариков для подшипников из-за повышенной твердости, износостойкости и устойчивости к коррозии. Поэтому сталь и получила название подшипниковой, хотя в Европе мастера ее широко использовали для изготовления ножей.

Целесообразность ее использования была обусловлена высокой износостойкостью, твердостью и так называемой контактной прочностью. Проще говоря, при длительной работе с очень крепкими материалами изделие не деформируется и сохраняет свою структуру и свойства, не ломается, не рассыпается в крошку.

Ее российскими аналогами и заменителями являются стали марок ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ. За рубежом сплав также имеет широкое распространение, но используется в основном для изготовления бытового режущего инструмента.

Аналогичные или близкие по составу сплавы производят в США, странах Евросоюза, Австралии, южной Корее, Китае.

Химический состав

Как и все углеродистые стали, ШХ15 имеет в своем составе углерод, содержание которого составляет от 0.95 до 1.05%.

Из легирующих добавок основными являются:

  • кремний, увеличивающий прочность и сохраняющий вязкость;
  • марганец, повышающий вместе с хромом твердость и износоустойчивость, сопротивляемость ударным нагрузкам при сохранении пластичности;
  • хром, придающий сплаву антикоррозийные свойства.

Стоит отметить, что если сплав содержит более 13% хрома, сталь относят к нержавеющей. В ШХ15 его количество невелико: всего от 1.35 до 1.65%.

Технические характеристики

Основной характеристикой стали ШХ15 является высокая чувствительность к технологической обработке методом горячей деформации и термическим процессам. В результате сталь обретает стойкость, которая непосредственно отражается на качестве готовых изделий. Эти процессы формируют высокую износостойкость, упругость при сохранении на требуемом уровне вязкости и пластичности.

Закалка производится в водном растворе при температуре 810–820 или в масле, которое нагрето до 40–60С. Температура заготовки должна составлять от 650 до 830С

Основными плюсами стали ШХ15 являются такие достоинства как:

  • однородность, достигнутая благодаря использованию специальных технологий;
  • отличная выносливость при контакте с другими материалами;
  • податливость к обработке;
  • высокая твердость и износостойкость;
  • вязкость и пластичность;
  • получение тонкой острой режущей кромки.

К минусам стали шх15 обычно относят неустойчивость к коррозийным процессам и сложность заточки.

Сталь — для качественных ножей

Начиная свою «жизнь» как производственная инструментальная сталь, ШХ15 со временем превратилась в одну из лучших для изготовления ножей, и сегодня характеризуется универсальностью в применении.

Сплав отлично поддается температурной обработке, поэтому активно используется для изготовления ножей, приобретая необходимую форму и в несколько раз, увеличивая показатели прочности и надежности. При этом значительно повышается износостойкость ножей, обеспеченная высокой твердостью стали.

Лезвие, выполненное из стали шх15, служит в течение долгого времени. Ярко выраженная износостойкость позволяет нечасто выполнять заточку режущей кромки, которая, в свою очередь, продолжительное время сохраняет остроту клинка.

Сплав шх15 используется при изготовлении тактических, засапожных ножей, подарочных финок НКВД, которые украсят любые коллекции. Прекрасно демонстрируют лучшие свойства стали охотничьи ножи.

 Они сохраняют остроту лезвия даже при обработке материалов твердой структуры: веток, костей животных.

Лучшие образцы изделий для туристов, охотников и рыбаков, выполненные всемирно известными кизлярскими мастерами.

Он обладает великолепными режущими свойствами: прекрасно справляется с резкой мяса различной толщины и плотности, обработкой тушек птицы, шинковкой овощей, нарезкой сыра и хлебобулочных изделий.

Использование ножей ШХ15 превращает работу на кухне в приятное занятие, а своевременный уход за таким ножом позволит его использовать в течение продолжительного времени.

Сталь ШХ15 – одна из самых востребованных для производства ножей и другого режущего инструмента. Изделия из сплава этой марки отлично проявляют себя в быту и могут стать замечательным подарком, качественным и долговечным.

Расшифровка

Сталь 20 относится к группе высококачественных конструкционных сталей. Высококачественная означает более строгие требования к химическому составу шихты, процессам выплавки и разливки.

Сталь 20 включает в себя следующие химические элементы:

  • Углерод (0,2%). Цифра 20 в названии сплава отображает содержание данного компонента в сотых долях процента. Углерод ответственен за упрочнение. Увеличение его в составе приводит к повышению твердости и прочности. Обратным эффектом является параллельное уменьшение пластичности.
  • Кремний (0,17-0,35%). Основное назначение кремния – это удаление частиц водорода, кислорода и азота из состава сплава. Наличие данных газов в составе повышает пористость и количество газовых раковин, что сильно снижает прочность стали.
  • Марганец (0,35-0,6%), как и кремний, — сильный раскислитель, но помимо этого активно способствует удалению серы. Он положительно влияет на качество поверхности сплава. Также снижает вероятность образования трещин во время горячей обработки давлением. Улучшает протекание процессов сварки и ковки.
  • Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%) и медь (до 0,3%) в целом положительно влияют как на механические, так и на коррозионностойкие характеристики стали. Но их содержание слишком мало, чтобы оказать какое-то серьезное воздействие на сплав.
  • Фосфор (до 0,035%) и сера (до 0,04) относятся к вредным типам примесей. Их содержание является причиной повышенной хрупкости стали. Также сильно падает значение вязкости и, соответственно, устойчивости к ударным нагрузкам.
  • Остальная часть химического состава приходится на железо.

По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипящая.

  • Спокойная сталь 20 получается в результате полного удаления кислорода из состава сплава. Осуществляется это с помощью введения таких элементов как кремний и марганец. Данный тип стали включает минимальное количество оксидов железа, которое и способствует «спокойному» (без выделения газов) застыванию сплава в ковше. Сталь получается плотная и однородная по составу. Лишь в верхней части образуется газовая раковина, которая благополучно удаляется в процессе механической обработки.
  • Кипящая сталь 20 раскисляется только марганцем. Как результат, это становится причиной повышенного содержания закиси железа. Данное соединение при взаимодействии с углеродом образует углекислый газ. Как следствие, на поверхности расплавленного сплава начинают появляться газовые пузыри, создавая впечатление, будто сплав кипит. Данная сталь имеет высокую пористость. Ее химические компоненты неравномерно распределены по всему объему сплава. Все это приводит к резкому снижению механических характеристик, увеличению риска образования трещин и ухудшение свариваемости. Среди плюсов кипящей стали стоит отметить меньшую стоимость и безотходность производства.

Существует также полуспокойная сталь 20, которая по своим характеристикам представляет что-то среднее между двумя вышеописанными видами сталей.

Пример расшифровки марки стали 12Х18Н10Т

12Х18Н10Т — это популярная сталь аустенитного класса, которая применяется в сварных аппаратах, работающих в разбавленных растворах кислот, в растворах щелочей и солей, а также в деталях, работающих под большим давлением и в широком диапазоне температур. Итак, что же означают эти загадочные символы, стоящие в названии, и как их правильно объединить?

Две цифры, стоящие в самом начале марки легированной стали, — это среднее содержание углерода в сотых долях процента. В нашем случае, содержание углерода 0,12%. Иногда вместо двух цифр стоит всего одна: она показывает, сколько углерода (C) содержится в десятых долях процента. Если же цифр в начале марки стали вовсе нет, это означает, что углерода в ней довольно приличное число — от 1% и выше.

Буква Х и следующая за ней цифра 18 говорят о том, что в данной марке содержится 18% хрома

Обратите внимание: соотношение элемента в долях процента выражает только первое число, стоящее в начале марки, и это относится только к углероду! Все остальные числа, присутствующие в названии, выражают количество конкретных элементов в процентах

Далее следует комбинация Н10. Как Вы уже догадались, это 10% никеля.

В самом конце стоит буква Т без каких-либо цифр

Это значит, что содержание элемента слишком мало, чтобы уделять этому внимание. Как правило, около 1% (иногда — до 1,5%)

Получается, в данной марке легированной стали количество титана не превышает 1,5%. Если вдруг в самом конце марки Вы обнаружите скромно стоящую букву А, помните, что она играет очень важную роль: таким образом обозначается высококачественная сталь, содержание фосфора и серы в которой сведено к минимуму. Две буквы А в самом конце (АА) говорят о том, что данная марка стали особо чистая, т. е. серы и фосфора здесь практически нет.

В ходе несложного анализа сочетаний букв и цифр мы выяснили, что марка стали 12Х18Н10Т (конструкционная криогенная, аустенитного класса) сообщает о себе следующие сведения: 0,12% углерода, 18% хрома (Х), 10% никеля (Н) и небольшое содержание титана (Т), не превышающее 1,5%.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.