В машино- и приборостроении, строительстве, энергетике – практически всюду проектировщикам, технологам и эксплуатационникам приходится иметь дело со сталью. От успешного выбора марки стали (отечественной или зарубежной) зависит долговечность, производительность и надёжность эксплуатируемого узла, детали или конструкции. Предлагаемая статья систематизирует и обобщает основную информацию, необходимую для удачного решения поставленных задач.
Что такое марка стали и зачем она нужна
В мировой практике используется более 10000 марок сталей (а с учётом экспериментальных и опытных – ещё больше). Исчерпывающая и понятная маркировка может предоставить потребителям огромное количество информации, которая необходима не только для мониторинга активности компании – сталепроизводителя, но и для всего жизненного цикла изделия: от технологического процесса его получения до особенностей сборки готовой продукции.
Существует множество способов обозначения марок сталей. Однако ни один из них – штриховое кодирование, клеймение или цветовое обозначение – не даёт столько информации, как марка стали. Она говорит нам о содержании углерода в стали, количестве и наборе элементов, которыми можно легировать сплав, а также о способах его обработки. Маркировка стали позволяет уникальным образом стандартизировать каждый материал. По известной марке стали любой специалист будет точно знать, из чего выплавлен металл, каким образом был получен нужный сортамент, для каких целей его лучше всего использовать.
Марки сталей не ранжируют одну сталь относительно другой (часто лучшая сталь для одного применения не является лучшей для другого). Предоставляя нам важную информацию о возможностях каждого материала, марки стали помогают определить, какая сталь лучше всего подходит для данного конкретного использования. А при необходимости облегчает поиск наилучшего аналога или заменителя.
Как производится маркировка сталей у нас в стране и за рубежом
Импортные марки
Для классификации стали используются две системы: ASTM и SAE, основой которых является стандарт EN 10027-1. Они рассказывают нам о свойствах материала, а также о его составе и процессе, который применялся для производства стали. Нередки случаи, когда две стали с одинаковым составом из-за способа их обработки имеют разную марку. Например, горяче- и холоднокатаная сталь могут характеризоваться одинаковым химическим составом, но наличие дополнительной обработки, которой подвергается холоднокатаная сталь, изменяет её маркировку.
Система классификации Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) за основу маркировки принимает показатели качества и свойства металла. Марки ASTM начинаются с буквы (A означает железо и сталь), после которой следует число, напрямую указывающее на качество этой стали, соответствующее стандартам ASTM.
Система классификации Общества автомобильных инженеров (SAE), часто используемая вместе с системой Американского института чугуна и стали (AISI), определяет химический состав конкретной стали. Первые две цифры каждого четырёхзначного числа фиксируют тип и распространённость сплава, а последние две цифры указывают концентрацию углерода в нём.
Поскольку сталь - универсальный материал, любая выбранная марка применима к нескольким отраслям промышленности. Выбор подходящей стали учитывает не только отрасль, но и область применения. Принята следующая классификация:
- Углеродистые стали, которые экономичны и могут быть изготовлены с учетом многих желаемых характеристик, таких как хорошая свариваемость (для низкоуглеродистых марок), прочность и твёрдость (для среднеуглеродистых), либо повышенная твёрдость и износостойкость – для высокоуглеродистых сталей.
- Легированные стали создаются для получения определённого качества или характеристик, необходимых при эксплуатации в неблагоприятных условиях. Например. никель-хромовые или молибденовые сплавы отличаются высокой температуростойкостью, никель-ванадиевые - повышенной ударной вязкостью, стали с увеличенным содержанием марганца и хрома - износостойкостью и/или высокой прочностью на разрыв и т.д.
- Нержавеющая сталь устойчива к коррозии и экстремальным температурам. Принятые марки таких сплавов разграничиваются по микроструктуре: аустенитные, ферритные или мартенситные, от чего зависит успех их применения.
- Инструментальные стали отличаются повышенным содержанием углерода и некоторых легирующих элементов, преимущественно хрома, никеля, молибдена, кобальта и ванадия. Эти элементы придают таким сталям высокую износостойкость, твёрдость и механическую прочность – параметры, зависящие от режима термообработки.
Наличие подобной градации предоставляет возможность предварительного обсуждения с поставщиком того комплекса свойств, которые нужны для выбора марки стали под конкретные цели применения.
Отечественные марки
Неудобством всех западных систем маркировки сплавов является отсутствие выделения в явном виде показателей химического состава, что вынуждает потребителей запоминать цифровые обозначения, хотя бы для самых распространённых сплавов. Система маркировки, применяемая в нашей стране, более развёрнутая, поскольку учитывает не только химсостав, но также качество и сферу применения сплава.
Принцип маркировки по химсоставу включает в себя систему букв и цифр, определяющих наличие и содержание элемента в стали. Приняты такие буквы (в алфавитном порядке): Б-бериллий, В-вольфрам, Г–марганец, Д-медь, К-кобальт, М–молибден; Р-бор, С-кремний, Т-титан, Ф -ванадий, Х-хром, Ц-цирконий, Ю-алюминий.
Цифры используются после буквенной части маркировки и указывают на округлённое процентное содержание данного элемента (если оно – менее процента, то приводятся одна или две цифры после запятой). Цифровое обозначение марки стали, поставляемой только по механическим свойствам, содержательного значения не имеет и определяет лишь условный номер материала в перечне.
Внимание! 1. Если процентное содержание какого-либо элемента – около 1%, то цифра «1» в марке не приводится. 2.Цифры в обозначении углеродистых сталей, поставляемых по мехсвойствам (ГОСТ 380-2005) – условные. Расшифровка по процентному содержанию основного химического элемента – углерода – приведена в табл.1.
Таблица 1
Индекс |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Наличие углерода, % |
Менее 0,23 |
0,06…0,12 |
0,09…0,15 |
0,14…0,22 |
0,18…0,27 |
0,22…0,30 |
0.38…0,49 |
Расшифровать марку стали можно, воспользовавшись примерами, рассмотренными далее.
Принцип маркировки по физическим и химическим свойствам включает:
- Указание на то, что предлагаемая сталь характеризуется повышенным качеством производства (соответствует, главным образом, более жёстким допускам на химсостав); в маркировке отражается заглавной буквой А, которая размещается в КОНЦЕ обозначения. В то же время буква А, приведенная в НАЧАЛЕ маркировки, указывает на повышенный процент серы, что делает такой сплав более приемлемым для механической обработки на токарных автоматах;
- Граничное процентное содержание углерода (десятые доли процента) в нелегированных инструментальных сталях отмечается заглавной буквой У, которая ставится в начале марки;
- Литейные марки сталей маркируются дополнительной заглавной буквой Л, которая проставляется в конце основного обозначения:
- Сведения о главных технологических параметрах (например, при увеличенном проценте вольфрама вместо буквы В указывается буква Р); применяется для маркировки инструментальных быстрорежущих сталей. Из тех же соображений марки шарикоподшипниковых сталей начинаются с заглавной буквы Ш;
- Информация об экспериментальных марках, выплавляемых по особом режиме (буква Э в начале маркировки, иногда в сочетании с другими буквами); такие сплавы производят по индивидуальным заказам.
Заглавные буквы обязательно присутствуют в маркировке сталей отечественного производства. Используются также и дополнительные буквы, но в этом случае они будут прописными (см. ниже).
Прочие сведения о сталях, указываемые в маркировке
Среди них:
- Уточнение технологии выплавки. Используется для сталей, которые поставляются только по механическим свойствам и включает указания по способу раскисления – кипящая (кп), полуспокойная (пс) и спокойная (буквенная индексация отсутствует). Эти символы помещаются в конце марки.
- Расшифровывать марки сталей, полученные высокоэнергетическими методами, необходимо с учётом ссылки на способ переплава. В обозначении он помещается после основной части маркировки (например, пп – плазменный переплав, шп – шлаковый переплав, вд – переплав в вакуумно-дуговых печах и т.д.).
- Указания на режим термообработки, которому должна быть подвергнута реализуемая сталь. Используются прописные буквы: у (улучшение), пз (поверхностная закалка токами высокой частоты), н (нормализация). Буквы помещают в круглые скобки.
Особая маркировка принята для сталей, применяемых в строительстве. Так, заглавная буква С, расположенная в начале маркировки, указывает на принадлежность материала к группе строительных сталей, а буква А – к группе арматурных. Чтобы различать их применение, ПОСЛЕ них обязательно проставляется число, определяющее значение предела прочности стали в МПа.
Табл. 2 - примеры маркировки сталей отечественного производства
№ п/п |
Действующий ГОСТ |
Наименование |
Марка |
Краткое описание |
1. |
380-2005 |
Сталь, поставляемая по механическим свойствам |
Ст Б4Гпс |
Содержит около 1%марганца, полуспокойная, обыкновенного качества |
2. |
801-2022 |
Сталь подшипниковая, с повышенным содержанием углерода, может применяться и как инструментальная |
ШХ15 |
Легирована хромом в количестве около 1,5% |
3. |
977-88 |
Сталь литая |
45ГЛ |
Среднеуглеродистая сталь, содержащая около 0,45% С, дополнительно легирована марганцем |
4. |
1050-2013 |
Сталь конструкционная качественная нелегированная |
35 |
Среднеуглеродистая сталь, содержащая около 0,35% С |
5. |
4543-2016 |
Сталь конструкционная качественная легированная |
40ХС |
Среднеуглеродистая сталь, легированная хромом и кремнием |
6. |
5632-2014 |
Сталь нержавеющая |
12Х13 |
Коррозионно стойкая сталь мартенситно-ферритного класса, содержит около 0,10% С и около 13% хрома |
7. |
1435-99 |
Сталь инструментальная углеродистая |
У9А |
Нелегированная сталь повышенного качества, содержащая около 0,9% С |
8. |
5950-2000 |
Сталь инструментальная легированная |
ХВГ |
Сталь глубокой прокаливаемости, легирована вольфрамом и марганцем (каждого элемента – около 1%) |
9. |
19265-73 |
Сталь инструментальная быстрорежущая |
Р9К6 |
Содержит до 1% С, а также хром (около 9%) и кобальт (около 6%) |
10. |
14959-2016 |
Сталь высокоуглеродистая, для пружин и рессор |
60ХФА |
В составе – около 0,6% С, до 1% хрома и ванадия; сталь - высококачественная |
11. |
27772-2021 |
Сталь строительная |
С255 |
Нормативный предел текучести материала – не менее 255 МПа |
12. |
5781-82 |
Сталь арматурная |
А400 |
Применяется для армирования ЖБК, предел текучести – не ниже 400 МПа |
Как выбрать подходящую марку стали
Мы рассмотрели примеры маркировки некоторых сталей соответственно сферам их применения. Сначала рекомендуем изучить сортамент и свойства, чтобы определить идеальную марку материала. Затем вы уже сможете сузить круг поиска, и установить, что именно нужно от выбираемой стали.
Далее вы свяжетесь с компанией Брок-Инвест-Сервис и мы вместе обсудим ваши цели и проблемы. Вы заручитесь помощью наших экспертов, которые имеют опыт подбора любой стали под конкретные применения. Вместе мы найдём выход и выясним, какие марки стали подойдут именно вашему бизнесу.