Дисциплина «Материаловедение»

Практическая работа №3

Тема: «Маркировка сталей»

Цель работы: изучить принципы обозначения марок машиностроительных сталей и сплавов на основе железа и научиться читать маркировку.

Актуализация

1.Как влияет углерод на свойства сталей?

2.Почему практически не применяются стали, в которых углерода более 1,35%? З.Как влияют основные постоянные примеси на свойства стали?

4.Как влияют фосфор и сера на свойства стали?

5.Какая разница в свойствах при одинаковом содержании углерода между сталью обыкновенного качества, качественной и высококачественной?

Теоретическая часть

       Стали применяют для изготовления деталей машин и механизмов, инструментов, оснастки и оборудования, необходимых для технологического процесса их производства.

       Единой мировой системы маркировки сталей не существует. В США применяется сразу несколько систем AISI, ASTM, UNS. В Европе используют DIN, ECISS, EN. В России и других странах СНГ применяют самую совершенную систему обозначения марок стали, разработанную в СССР.

       Маркировка стали зависит от ее металлургического качества, назначения и химического состава.

       Металлургическое качество стали зависит от ее чистоты по вредным примесям (сере S и фосфору P) и неметаллическим включениям.

       По металлургическому качеству сталь разделяют на:

       − сталь обыкновенного качества (S не более 0,055…0,060 %; P не более 0,05…0,07 %);

       − качественную (S не более 0,03 %; P не более 0,03 %);

        − высококачественную (S не более 0,025 %; P не более 0,025 %);

       − особо высококачественную (S не более 0,015 %; P не более 0,015 %; ограничение по количеству неметаллических включений на единице площади металлографического шлифа).

       Металлургическое качество стали определяет алгоритм дальнейшей расшифровки марки.

       По назначению сталь делят на следующие основные группы:

       − конструкционные;

       − инструментальные;

       − стали с особыми свойствами.

       По химическому составу сталь делят на углеродистую и легированную.

       По содержанию углерода различают мало- (до 0,25 % С), средне- (0,25…0,6 % С) и высокоуглеродистую (свыше 0,6 %С) сталь.

       По степени легирования (т.е. по суммарному количеству легирующих добавок) различают мало- (до 2,5 %), средне(2,5…10 %) и высоколегированные (более 10 %) стали.

       Маркировка стали обыкновенного качества

       Применяется для изготовления конструкционных деталей неответственного назначения (несущие конструкции, корпусные детали, панели).

       Сталь углеродистую обыкновенного качества (ГОСТ 380–94) выпускают следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп,

Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

       Структура марки стали обыкновенного качества:

− буквы Ст в марке обозначают «Сталь обыкновенного качества»;

− цифра после Ст – условный номер марки в зависимости от химического состава стали в ГОСТ 380–94.

Иногда после этой цифры может стоять буква Г, означающая легирование стали марганцем до 1,5 % (другие легирующие добавки в сталях обыкновенного качества не используют);

        Маленькие буквы в конце марки – степень раскисления («кп» – кипящая; «пс» – полуспокойная; «сп» – спокойная).

       Пр и м ер: Сталь Ст4кп – сталь обыкновенного качества (неверно говорить – обычного!) № 4 по ГОСТ 380–94, кипящая.

                   Маркировка качественной стали.

       Этот класс сталей отличается более высокой надежностью, чем сталь обыкновенного качества, и в отличие от высококачественной имеет умеренную цену, поэтому получил наиболее широкое применение в машиностроении.

       Качественную сталь маркируют содержанием углерода и легирующих элементов. Обычно в стандарте на качественную сталь приводят варианты режимов ее термической обработки и получаемые при этом механические свойства.

       Качественная конструкционная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в сотых долях весового процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала).

       Пр и м ер ы . Сталь 08кп – сталь качественная конструкционная с содержанием 0,08 % углерода, кипящая.

       Сталь 80 – сталь качественная конструкционная с содержанием 0,80 % углерода.

       Качественная инструментальная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в десятых долях процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Углеродистая (нелегированная) инструментальная сталь дополнительно маркируется буквой У, которая ставится перед числом, обозначающим содержание углерода.

       Пр и м ер ы . Сталь У8 – сталь качественная инструментальная с содержанием 0,8 % углерода, кипящая.

       Сталь У13 – сталь качественная инструментальная с содержанием 1,3 % углерода.

       Иногда трудно различить по назначению легированные стали со сходной маркой. Обычно предельное содержание углерода в инструментальных сталях не превышает 1,3 %. Такие высокоуглеродистые инструментальные стали обычно легируют только хромом.

       Пр и м ер . Сталь 11Х, сталь 13Х – качественные инструментальные стали, легированные хромом до 1 % с содержанием углерода 1,1 % и 1,3 %, соответственно.

       В некоторых марках легированной инструментальной стали в начале марки может быть не указано содержание углерода. В этом случае содержание углерода до 1 % (Это еще один признак инструментальной стали).

       Пр и м ер. Сталь Х – сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, до 1 % хрома.

       Содержание легирующих добавок в качественных легированных сталях (и конструкционных, и инструментальных) указывается русской прописной буквой, обозначающей элемент (табл. 1.1), и стоящим после буквы числом, указывающим содержание вещества в весовых процентах (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала).

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, число не стоит – его содержание менее (до) 1 %.

Примерное назначение конструкционных сталей

Марка                                Назначение

 Ст1, Ст2                   Неответственные корпусные детали (получаемые глубокой вытяжкой или сваркой)

 Ст3пс, Ст3кп Гнутые профили с толщиной листа 1…9 мм, уголки Ст5пс, Ст5сп          Болты, гайки, ручки, штыри, тяги и др.

 08кп, 10       Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой (сложные корпуса, несущие конструкции)

 30, 35           Детали, испытывающие небольшие напряжения (оси, шпиндели, звездочки, диски, валы)

40, 45             Детали, от которых требуется повышенная прочность (коленчатые и распредвалы, шатуны, зубчатые венцы)

50, 55             Зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, валы, эксцентрики, малонагруженные пружины и рессоры

60, 70, 80                   Детали с высокими прочностными и упругими свойствами (шпиндели, пружинные кольца)

       Марка                                 Назначение

09Г2, 09Г2С ,09Г2СЮ             Для деталей сварных конструкций

10ХСНД,           Для деталей ответственных сварных конструкций повышенной прочности

15Х, 15ХФ             Хорошо цементуется. Валы распределительные, толкатели, мелкие детали, работающие в условиях износа при трении

18ХГТ, 20ХГР                   Для цементуемых деталей, работающих на больших скоростях при высоких давлениях и ударных нагрузках (зубчатые колеса, шпиндели, кулачковые муфты, втулки и др.)

40Х, 45Х, 50Х                   Улучшаемая сталь. Для деталей, работающих на средних скоростях и давлениях (зубчатые колеса, шпиндели в подшипниках качения, червячные валы)

45ХН, 50ХН          Аналогично применению стали 40Х, но для деталей больших размеров

60С2, 60С2А,         Для рессор из полосовой стали толщиной 3…16 мм и 65Г пружинной ленты толщиной 0,08…3 мм; для витых пружин из проволоки диаметром 3…16 мм.

       Обрабатываются резанием плохо. Максимальная температура эксплуатации 250 °С

50ХФА, 0ХГФА    Для ответственных пружин и рессор, работающих при повышенной температуре (до 300 °С) с многократными переменными нагрузками

65ГСА, 65C2BA    Для ответственных высоконагруженных пружин и рессор из калиброванной стали и пружинной ленты