Расшифровка маркировки стали без посторонней помощи — 6 аспектов

В статье мы расскажем о таком понятии как «марка стали». Вы узнаете о том как расшифровать маркировку углеродистых и конструкционных сталей, узнаете их основные виды и особенности.

Суть заключается в том, что буквами и цифрами можно маркировать химический состав, от которого зависят конструкционные и теплотехнические свойства сплава.

Общие характеристики стали, виды сталей

Сталью называют многокомпонентный сплав на основе железа (Fe) и углерода (С) при содержании последнего до 2,14%. Вместе с полезными добавками в виде легирующих компонентов и загрязняющих примесей эти химические элементы образуют кристаллические решётки разных типов. Готовая структура и «создаёт» свойства сплава:

• значительная прочность, оцениваемая на фоне пластичности, ударной вязкости, твёрдости, плотности и предела текучести;
• электропроводность;
• теплопроводность, жаростойкость и жаропрочность;
• окисляемость и устойчивость к химическим соединениям;
• ряд технологических параметров (ковкость, свариваемость, возможность обработки резанием и т.д.).

С учётом содержания углерода и других элементов в стали возникают сразу несколько классификаций сплавов: по химическому составу, структуре металла, по технологии производства и т.д.

О чем говорит маркировка сталей

Маркировка конструкционных и иных сталей – простое дело: нужно просто увидеть и осознать символы в наименовании. Основные идеи этого такие:

• название конструкционных сталей начинается с букв «Ст», цифры на втором месте – это содержание углерода, указываемое в десятых или сотых долях процентов, после – буквы, указывающие на способ производства;
• если присутствуют легирующие элементы, они маркируются буквами.

Каждый класс сплавов имеет свои правила чтения марок.

Особенности маркировки сталей

Существующие и разрабатываемые марки сталей составляют целые каталоги на сотни позиций. Запомнить каждую марку или наименование почти невозможно, остаётся уметь различать продукцию по тому или иному признаку.

Разновидности сталей

В теории и на практике сложились несколько основных классификаций выплавляемых сплавов на основе железа.

По химическому составу

Марки сталей оптимально различать как раз по их химическому составу. Изготавливаются следующие основные группы сплавов железа и углерода:

• углеродистый или «конструкционный»: обозначается как «ст – порядковый номер сплава – Г, если содержание марганца более 0,8% — кп/пс/сп как метод раскисления» (к примеру, Ст3сп);
• углеродистый «инструментальный»: содержит меньше вредных примесей, обозначается как «У – количество углерода в десятках долей процента – А при повышенном качестве» (к примеру, У10А);
• легированный: содержит большое количество специально вводимых химических элементов как средство получения необходимых эксплуатационных свойств материала.

Первые подразделяются на низко- (содержание С – менее 0,25%), средне- (до 0,6%) и высокоуглеродистые (свыше 0,6%) стали. Последние – на низко- (лигатуры менее 2,5%), средне- (до 10%) и высоколегированные (свыше 10%) стали.

Полезная статья — Сварка вертикальных швов инвертором для начинающих

Классификация по назначению

Определяются марки сталей по цели и условиям применения. Основные варианты такой классификации:

• литейные: качественно подходят для литья, маркировка в конце будет иметь «Л» (35ХМЛ);
• строительные (конструкционные): позволяют возводить различные сооружения и создавать всевозможные детали (15ХСНД);
• шарикоподшипниковые: для производства узкоспециализированных тел качения и скольжения, применяемые при высокой нагрузке (ШХ15);
• инструментальные (быстрорежущие): обеспечивают обработку других материалов, включая алмазы (ХВ5);
• электротехнические: обладают улучшенную проницаемость магнитным полем, хороши для создания трансформаторной техники (3341);
• магнитные: имеют повышенные магнитные свойства, полезны для создания магнитов и сердечников (ЕХ5К5);
• автоматные: качественно подходит для создания метизов и крепления на автоматических станках (А20).

Каждая группа чаще всего устойчива сразу к нескольким негативным воздействиям, к примеру, к кислотам, ударным и истирающим нагрузкам, перепадам температур. Отдельно выделяются жаропрочные, нержавеющие сплавы, а также сплавы с особыми свойствами.

С точки зрения узкоспециализированного применения существуют авиационные, судостроительные, криогенные и другие стали.

Полезная статья – Что такое сварочный трансформатор

Классификация по качеству

Расшифровка маркировки сталей не даст информации по целевому качеству, она выносится в паспорт продукции. Суть критерия заключается в количественной оценке наличия примесей и загрязнений. Здесь выделяют такие классы:

• сплав обыкновенного качества, она же – обыкновенная: 3 группы сталей (А, Б и В), широко применяемых в разных отраслях промышленности, химсостав может даже не регламентироваться;
• качественная: отличается значительным содержанием серы и фосфоры, но уровень качества достаточен для созданий большинства изделий и конструкций;
• высококачественная: примесей (особенно неметаллического характера) тут меньше, качество материала заметно выше, к маркировке стали добавляется буква «А» в конце (У8А) или в начале (автоматные компаунды, А40);
• особо качественные: количество примесей – минимально возможное, что зависит от способа производства, добавляемого к марке стали.

Последний вариант состоит из 4-х групп по технологии получения: Ш (переплавка электрошлаковым способом), ВИ (вакуумно-индукционный способ), ВД (вакуумно-дуговой) и ПД (плазменно-дуговой).

А вы знаете, чем определяется мощность сварочной дуги? Ответ вы найдете в нашей статье.

Классификация по структуре

Расшифровка сталей не учитывает тип кристаллической решетки и наличие примесей в ней. Эти данные прописываются в паспорте материала. Между тем физические, химические и механические свойства напрямую связаны со структурой. Существуют такие варианты:

• феррит: почти правильные «кубики», приводящие к мягкости сплава, который качественно пригоден для радио- и электротехнических изделий;
• аустенит: углерод, находящийся в центре решетки, Fe легко вытесняется лигатурой, материал прочен и обладает однородностью, пригоден для работы с агрессивной «химией» и при механических нагрузках;
• перлит: мелкие зёрна или отдельные пластины, приводящие к простоте механической обработки;
• мартенсит: цилиндрическое строение со смещением Fe к вершинам и скапливанием С к центру, что приводит к значительным напряжениям, такие марки сталей нуждаются в дополнительной обработке (их сварка не всегда приводит к качественному соединению);
• цементит: с ромбической решеткой сплав становится хрупким, но пригодным для получения различных отливок.

Каждая структура требует определенной термообработки для улучшения эксплуатационных качеств (отжиг, закалка, отпуск и пр.).

О том какие существуют положения при сварке читайте в нашей статье по ссылке.

Классификация по способу раскисления

Маркировка углеродистой стали часто имеет в конце пару букв, обозначающих способ удаления излишнего кислорода из расплавляемой руды. Существует 3 варианта технологии:

• кп (кипящая): задействуется минимум химических веществ, поэтому в кристаллизовавшемся металле сравнительно много связанного и газообразного кислорода (вплоть до отдельных пор), материал хрупок и быстро корродирует;
• пс (полуспокойная): технологии работы с О2 сложнее, что снижает количество пор и окислов, позволяя изготавливать несущие конструкции;
• сп (спокойная): максимальная степень очистки и однородности структуры, наиболее ценный металлургический продукт.

Для связывания и удаления О2 применяются реагенты по типу силикомарганца, ферромарганца, алюминиевых соединения и т.д.

По способу производства

Марки сталей производятся различными способами – на отличающемся между собой оборудовании, которое обеспечивает специфический результат металлургии:

• мартеновская печь: здесь активно задействуется рекуперация тепла, получаемого при сгорании углерода (внутри держится температура около 2000°С), установка пригодна для переплавки чугуна, лома, а также работы со стеклом;
• бессемеровская печь (или конвертер): при подаче сюда сжатого воздуха с повышенным содержанием О2 углерод окисляется, при этом образуется значительное количество тепла;
• плазменно-дуговая печь (индукционно-дуговой способ): точность генерируемой температуры и полная защищенность химического состава расплавляемой среды позволяют создавать тугоплавкие и жаропрочные стали, причём без промежуточного этапа с чугуном.

Доменные печи позволяют получить наиболее простой состав, для специальных материалов и особых свойств рекомендуется подбор другой технологии.

Конструкционная сталь

Маркировка конструкционных сталей зависит только от количества углерода, прочие примеси контролируются слабо или не контролируются вообще. Они используются для создания металлопроката, применяемого в самых разных отраслях – от строительства до создания транспортных средств.

Базовый сортамент нержавеющих марок стали

Нержавеющие стали – легированные, создаваемые для устойчивой работы в условиях негативного воздействия окружающей среды. Их выпускают в сотнях разновидностей, они обозначаются так:

• комбинация букв и цифр в привычной манере – в странах СНГ;
• трёхзначный класс стали и пара букв – для США, стран ЕС и т.д.

Легко найти состав нержавеющей высококачественной стали можно онлайн: следует искать обозначения, начинающиеся на «2» и «3» (аустенитный класс).

В остальном следует руководствоваться подробным описанием материала.

Подшипниковая сталь

В отличие от углеродистых сталей сталь подшипниковая рассчитана на работу в сложных условиях: при знакопеременных механических и термических нагрузках, при значительном трении, коррозии.

Из лигатуры здесь в основном присутствуют хром, кремний, молибден, марганец. Примеры таких сплавов: ШХ4, ШХ15, 15Г1, 95Х18-Ш.

Рессорно-пружинная сталь

Материал отличается средней и высокой долей содержания лигатуры, что требуется из-за потребности в высокой степени упругости. Пружины и рессоры воспринимают знакопеременные динамические нагрузки непрогнозируемого характера и в широком интервале значений. Основное требование к ним – устойчивость к постоянным циклам сжатия и растяжения, высокая пластичность.

Химические элементы, способствующие получению этих свойств: марганец, никель, кремний, вольфрам, азот. Примеры таких сплавов: 50ХГ, 55ХГР, 65С2ВА, 70СЗА.

Теплоустойчивая сталь

Такой материал рассчитан на длительное применение под механической нагрузкой при 400-600°С и выше, чего углеродистая сталь не выдержит.

Их производство основывается на термической обработке (с особым вниманием к скорости охлаждения) и лигатуре. Основной вклад делают молибден, хром, ванадий.

Примеры таких сплавов: сталь 15К, сталь 12МХ, сталь 25Х1МФ, 15Х5М.

Таблица 1: химический состав и маркировка на торцах металлопроката конструкционных сталей обычного качества

Для оперативности работы с металлом принято соответствие цвета обозначения и химического состава.

Легированная сталь

Специально вводимые добавки различных химических элементов улучшает качества материала. Для идентификации полезных примесей применяются буквы.

Таблица 2: легирующие элементы в составе сплава

Расшифровать марку стали возможно уже по названию (типу) её марки – оно включает в себя обозначение химических элементов. Такие сведения удобно применять в формате таблицы: что обозначает каждая буква.

Важно помнить, что содержание этих химических элементов контролируется – в отличие от примесей, попадающих в сплав случайно и в небольших количествах.

Таблица 3: марки сталей и химический состав

При первом же рассмотрении видно, что название точно «зеркалит» химсостав.

Также в состав входят и другие элементы – если требуются определенные свойства.

Таблица 4: маркировка сталей из КНР

Китайские производители поставляют на мировой рынок огромное количество продукции. Качество сталей из КНР регламентируется национальными стандартами – GB (Guobiao). Характер составления наименований схож с привычной нам системой маркировки.

Максимально точно можно понять состав только с документацией на продукцию.

Таблица 5: жаропрочные стали маркировка и химический состав

Для постоянной работы при высокой температуре нужны особые стали – жаропрочные. Они создаются из целого спектра химических элементов.

Эти и другие стали требуются также в условиях наличия агрессивных кислот, хлоридов и прочих химических сред.

Международные аналоги коррозионностойких и жаропрочных сталей

Создание материалов, способных выдерживать нагрузку в разогретой газовой среде, требует внесения точных пропорций лигатуры. Это позволяет структуре быть устойчивой к химикатам и нагреву до температур свыше 1000°С.

Производят такую продукцию многие страны, поэтому важно представлять формат наименования.

Коррозионно-стойкие стали

При добавлении хрома в количестве более 10% обычная сталь становится крайне устойчивой к коррозии. Она сохраняет свои механические возможности, качественно сваривается – но не образует окислов на поверхности.

Точно так же «работают» кобальт, молибден, ниобий, титан и никель.

Жаропрочные марки стали

Изделия из таких материалов способны долгосрочно сохранять геометрию и размеры при высоких температурах.

Марки быстрорежущих сталей

Быстрорежущие сплавы отличаются очень высокой твёрдостью, они нужны для обработки металлов резанием.

Существует целый спектр выверенных составов таких материалов.

Чугуны со специальными свойствами

По целевому назначению производят целый спектр чугунов, основные варианты:

• антифрикционные (износостойкие): маркируются буквами АЧВ, АЧК и АЧС (чугуны высокопрочный, ковкий и серый соответственно), после которых следует цифра (номер сплава);
• коррозионностойкие: «Ч», буква с обозначением основного легирующего элемента и его содержание (например, ЧС17);
• жаростойкие: «Ч», буквы и цифры с обозначением лигатуры (к примеру, ЧН20Д2ШХ).

Легирование производится теми же элементами, что и для сталей: хромом, никелем, медью, титаном и т.д.

Коррозионностойкие чугуны

Особым вниманием пользуются чугуны, устойчивые к коррозии. Они нужны для деталей, эксплуатируемых при сильном трении, повышенном нагреве рабочей среды газовой и жидкостной, а также при наличии кислот и щелочей.

Примеры таких чугунов: ЧН15ДЗШ, ЧНХМД, ЧС17МЗ, ЧХ28.

Определение качества марок сталей

Качество и свойства любой марки сплава напрямую связано с наличием примесей. Основные нежелательные элементы:

• сера (S): приводит к образованию трещин (особенно при повышенной температуре);
• фосфор (P): заметно уменьшает пластичность состава;
• кислород (О): ведёт к образованию пор и сторонних включений, связывает ценную лигатуру;
• азот (N): повышает хрупкость и снижает износоустойчивость материала.

Их содержание необходимо по мере возможности стараться снижать. Продукция маркируется с учётом их наличия:

• В: состав точен и отличается качеством;
• Б: оптимальный состав;
• А: примесей больше всего, точность состава имеет большую погрешность.

Тяжелее всего – избавиться от кислорода. Продукция в этом отношении маркируется буквами «сп / пс / кп» — по качеству результата, получаемого с учётом технологии раскисления.

Зарубежные стандарты

Расшифровать марку стали поможет нормативный документ, в соответствии с требованиями которого изготовлена продукция. Основные стандарты, присутствующие на мировых рынках:

• ГОСТ: Россия и другие постсоветские страны-производители;
• AISI: США;
• JIS: Япония;
• GB: Китай;
• DIN: Германия;
• S.: Великобритания;
• UNI: Италия;
• AFNOR: Франция.

Цветовая маркировка

Такая маркировка стали применяется для типизации прокатной продукции. Методика заключается в нанесении на отдельные изделия и целые пачки условных отметок из полос, фигур и точек, а также с помощью комбинирования разных цветов.

При использовании несмываемой краски хранение на складе, транспортировка и поиск в цеху для взятия в работу существенно ускоряется. Ключевое внимание при этом делается на химический состав, а маркировка определяется по специальному местному реестру.

Полезная статья – Вес кислородного баллона

Как происходит маркировка на практике

Нанести информацию на твёрдую поверхность сложно – но можно. С этим помогут такие способы воздействия как:

• точечный (ударный);
• лазерный;
• электрохимический;
• печать ультрафиолетом;
• применение лакокрасочных материалов;
• наклеивание бирки.

При этом маркировка выполняется в виде буквенно-цифровой информации или согласованного художественного образа.

Примеры маркировки сталей различных видов

В силу лёгкости чаще всего задействуются 2 способа маркировки:

• ударно-механический: с помощью клейма или отдельных точек, формирующих символы;

• бирочный способ: навешивание бумажной или металлической бирки с требуемой информацией.

Прочие варианты более специализированы (в частности, травление поверхности солями или шелкография).

Для чего нужно знать расшифровку марок сталей

Понять, из чего изготовлено заготовка или конкретная деталь – проверить качество будущего изделия и удостовериться в его соответствии ожидаемым характеристикам.

Если взять неподходящую сталь, изделие не выполнит своей функции и будет разрушено раньше положенного срока. Результат – излишние затраты и потери, вплоть до угрозы здоровью и жизни человека.

Предотвратить это возможно изучением химического состава стали, который напрямую связан с её маркой. Наиболее быстрый способ – проверить маркировку продукции по специальным таблицам.

Если у Вас остались вопросы, то задавайте их в комментариях и наши специалисты Вам помогут.