Класифікація і маркування легованих сталей

Для легованих сталей використовують класифікацію за структурою в рівно­важному стані, за структурою після охолодження на повітрі, за кількостю легуючих елементів і за призначенням.

За рівноважною структурою сталі поділяються на доевтектоїдні із надлиш­ковим феритом у структурі, евтектоїдні з перлітною структурою, заевтектоїдні з надлишковими карбідами, ледебуритні сталі, в структурі яких присутні первинні карбіди, що виділились з рідкого стану. Виділення карбідів обумовлене тим, що легуючі елементи зсувають вліво точки S і Е діаграми залізо-вуглець. Тому границя між перерахованими сталями проходить при меншому вмісті вуглецю в порівнянні із значеннями, вказаними на діаграмі Fe—Fe₃C.

Враховуючи, що деякі елементи різко звужують або розширюють область γ-заліза, крім цих груп сталей розрізняють аустенітні і феритні сталі.

Вуглецеві сталі бувають перших трьох класів, леговані — всіх шести класів.

За структурою після охолодження на повітрі розрізняють перлітні сталі, що характеризуються низьким вмістом легуючих елементів і відповідно невисокою стабільністю переохолодженого аустеніту; мартенситні сталі зі середнім вмістом легуючих елементів і відповідно високою стабільністю аустеніту і аустенітні сталі, що містять велику кількість легуючих елементів і зберігають аустенітну структуру при кімнатній температурі.

За кількістю легуючих елементів розрізняють низьколеговані сталі, що містять до 2,5 % легуючих елементів, середньолеговані від 2,5 до 10 % і високолеговані сталі, які містять понад 10 % легуючих елементів.

За призначенням розрізняють три групи сталей: конструкційні (машинобудівні і будівельні), інструментальні (штампові, для різального і вимірювального інструменту) і сталі з особливими фізичними і хімічними властивостями (корозійностійкі, жароміцні, електротехнічні, магнітні та ін.).

В Україні при позначенні легованих сталей використовується система літер і цифр, певне сполучення яких відповідає кожній марці сталі.

Легуючі елементи позначають буквами алфавіту: X — хром, Н — нікель, В — вольфрам, М — молібден, Ф — ванадій, Т — тітан, Ю — алюміній, Д — мідь, Г — марганець, С — кремній, К — кобальт, Ц — цирконій, Р — бор, Б — ніобій. Буква А в середині марки сталі показує вміст азоту, а в кінці марки — те, що сталь є високоякісною.

Для конструкційних марок сталей перші дві цифри показують вміст вуглецю в сотих долях відсотка. Якщо вміст легуючого елемента більше 1% після літери вказують його середнє значення в цілих відсотках. Якщо вміст легуючого елемента біля 1 %, або менше, то після відповідної літери цифру не ставлять.

Як основні легуючі елементи в конструкційних сталях застосовують до 2 % Сг, 1—4 % Ni, до 2 % Мn, 0,6—1,2 % Si. Такі легуючі елементи, як Mo, W, V, Ті у більшості випадків вводять у сталь разом із Сг, Ni з метою додаткового покращення тих чи інших фізико-механічних властивостей. В конструкційних сталях ці елементи знаходяться в наступних кількостях: 0,2—0,4 % Мо; 0,5— 1,2 % W; 0,1-0,3 % V; 0,1-0,2 % Ті.

Наприклад, сталь 18ХГТ містить: 0,17—0,23 % С; 1,0—1,3 % Сг; 0,1—1,1 % Мn; біля 0,1 % Ті. Сталь 38ХНЗМФА — 0,3—0,4% С; 1,2—1,5% Сг; 3,0-3,5 % Ni; 0,35—0,45 % Мо; 0,1—0,18 % V; сталь 30ХГСА — 0,32—0,39 % С; 1,0—1,4 % Сг; 0,8—1,1 % Мп; 1,1—1,4 % Si.

У інструментальних сталях на початку позначення марки сталі ставиться цифра, що показує вміст вуглецю в десятих долях відсотка. Початкову цифру опускають, якщо вміст вуглецю біля 1 %.

Наприклад, сталь ЗХ2В8Ф містить: 0,3—0,4 % С; 2,2—2,7 % Сг; 7,5—8,5 % W; 0,2—0,5% V; сталь 5ХНМ — 0,5—0,55% С; 0,5—0,8% Сг; 1,4—1,8% Ni; 0,19—0,30 % Mo; ХВГ — 0,9—1,05 % С; 0,9—1,2 % Сг; 1,2—1,6 % W; 0,8— 1,1 % Мп.

Для деяких груп сталей приймають додаткові позначення. Марки автоматних сталей починаються з букви «А», підшипникових з букви «Ш», швидкорізальних — з букви «Р», електротехнічних — з букви «З», магніто-твердих — з букви «Е».

При маркуванні електротехнічних сталей (1211, 1313 та ін.) перша цифра означає клас за структурним станом і видом прокатування, друга — вміст кремнію, третя — втрати на гістерезис, четверта — групу за основною характеристикою, яка нормується. Разом три перші цифри означають тип сталі, а четверта — порядковий номер цього типу сталі.

Марки сталей для будівельних конструкцій позначають — С235, С245, С255, С345, С590К та ін., де буква «С» вказує на те, що сталь будівельна, цифри — границя текучості прокату, а буква «К» — варіант хімічного складу. Наявність у кінці позначення букви «Д» вказує на те, що сталь додатково легована 0,15— 0,30 % Си, наприклад, С345Д.

Для виготовлення рейок широкої колії типів Р75, Р65, Р50 застосовують сталі марок М76, М74, де буква «М» вказує на мартенівський спосіб виплавки, а цифри — середній вміст вуглецю у відсотках.

У кінці позначення марок особливо високоякісних сталей можуть стояти букви, що вказують на способи її додаткового переплаву. Букви «ВД» означають, що з метою покращення якості був проведений вакуумно-дуговий переплав, буква «Ш» — електрошлаковий, «ПД» — плазмодуговий, «ВЬ — вакуумно-індукційний.

Нестандартні леговані сталі, що випускаються заводом «Дніпроспецсталь», позначають буквами «ДИ». У всіх випадках після сполучення букв ставиться порядковий номер сталі, наприклад, ДИ8. Після освоєння марки металургійними і машинобудівними заводами умовні позначення замінюють загальновизнаним маркуванням, яке відображає хімічний склад сталі.

Ливарні сталі маркуються тією ж системою, букв і цифр, як і деформовані. Але в кінці марки додатково ставиться буква «Л», що означає ливарну сталь.

Жерсть у залежності від призначення, якості поверхні і властивостей поділяється на марки: ЧЖК, ЧЖР, ГЖГ, ГЖР, ЭЖК, ЭЖК-Д, ЭЖР-Д. Букви означають: «ЖК» — жерсть консервна, «ЖР» — жерсть різного призначення, крім тари для харчових продуктів, «Ч» — чорна, «Г» — гарячого покриття оловом, «Э» — елек­тротехнічного покриття оловом, «Д» — жерсть із диференційованим покриттям.

6. ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ

Твердість – спроможність матеріалів чинити опір пластичній деформації або проникненню стороннього тіла.

Для кількісної оцінки твердості найчастіше застосовують ста­тичне вдовбування за нормаллю до досліджуваної поверхні під заданим навантаженням дуже твердого наконечника  індентора. У цьому випадку число твердості характеризує опір матеріалів місцевій пластичній деформації, що виникає при вдовбуванні індентора.

Випробування на твердість відрізняються простотою і високою продуктивністю. Можна вимірювати твердість готових виробів, у тому числі великога­баритних (за допомогою переносних приладів, що встановлюються на виріб). Тому вимірювання твердості виявляються найбільш поширені з усіх механічних випробувань, як у дослідженнях, так і в контролі якості продукції у виробничих умовах.