Классификация и маркировка сталей и чугунов

Маркировка сталей и чугунов

Один и тот же исходный материал — железная руда — может превратиться и в хрупкий белый чугун, и в прочную легированную сталь. Всё решают состав, структура и обработка. А чтобы в этом многообразии не запутаться, каждому сплаву присваивают марку — короткий код, по которому специалист сразу читает его свойства. Разберём, как устроены классификация и маркировка чугунов и сталей.

Какими бывают чугуны

Чугун выплавляют в доменных печах, и его физико-химическая природа во многом зависит от того, какую железную руду переплавляли. От состава руды напрямую зависит итоговая структура сплава — и, соответственно, его тип.

• Белый чугун. Получается, когда в руде много марганца: структура при этом состоит из цементита. Именно белый чугун служит основным сырьём для выплавки стали, поэтому его называют ещё передельным.
• Половинчатый чугун. Его структура сочетает перлит и ледебурит либо цементит и ледебурит.
• Серый (литейный) чугун. Формируется, если в руде мало марганца, зато высоко содержание кремния. Структура складывается из феррита и перлита.

Дальнейшая судьба каждого типа тоже различается. Передельный чугун перерабатывают в сталь — в конвертерах, а также в индукционных и мартеновских печах. Половинчатый после длительного отжига превращается в ковкий чугун. Если же в расплавленный серый литейный чугун ввести модификаторы, получают специальные и высокопрочные марки. Сам литейный чугун идёт главным образом на отливки для машиностроения и станкостроения. Отдельно стоит упомянуть освоенный в России чугун повышенной чистоты — нодулярный.

Как маркируют чугуны

Современная промышленность использует такую систему обозначений:

• передельный чугун для отливок — ПЛ1, ПЛ2;
• передельный чугун высокого качества — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
• чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ;
• передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3;
• передельный чугун с пластинчатым графитом — СЧ;
• передельный чугун — П1, П2;
• антифрикционный серый чугун — АЧС;
• антифрикционный чугун высокой прочности — АЧВ;
• антифрикционный ковкий чугун — АЧК;
• легированный чугун со специальными свойствами — Ч.

У ковкого чугуна своя логика записи: две буквы и два числа, например КЧ 37-12. Буквы указывают на сам ковкий чугун, первое число — предел прочности на разрыв, а второе — относительное удлинение, по которому судят о пластичности.

По каким признакам делят стали

Марок стали очень много, поэтому для порядка их разбивают сразу по нескольким основаниям.

1. Химический состав. Здесь стали бывают углеродистыми и легированными. Легированные по количеству присадок делят на три группы: низколегированные — до 2,5 %, среднелегированные — от 2,5 до 10 % и высоколегированные — свыше 10 %. Углеродистые различают по содержанию углерода: низкоуглеродистые — менее 0,2 %, среднеуглеродистые — от 0,2 до 0,45 % и высокоуглеродистые — более 0,45 %.

2. Структура (внутреннее строение). По этому признаку выделяют стали ферритные; аустенитные; ледебуритные с включениями первичных карбидов; заэвтектоидные с включениями вторичных карбидов; эвтектоидные, где ферриты замещены перлитами; доэвтектоидные с избытком ферритовых включений. После нормализации различают перлитные, ферритные и аустенитные стали.

3. Степень окисления. Стали делят на спокойные, кипящие и полуспокойные. Главными раскислителями при этом служат алюминий, марганец и кремний.

4. Содержание примесей. Ключевые ориентиры здесь — доли серы и фосфора:

• рядовые — серы менее 0,06 %, фосфора менее 0,07 %;
• качественные — серы менее 0,04 %, фосфора менее 0,035 %;
• высокого качества — серы менее 0,025 %, фосфора менее 0,025 %;
• особо высокого качества — серы менее 0,015 %, фосфора менее 0,025 %.

Рядовые стали дополнительно разбивают на три группы — А, Б и В, а качественные — на стали с обычным и повышенным содержанием марганца.

5. Назначение. По области применения стали бывают конструкционными, инструментальными и с особыми физико-химическими свойствами. Конструкционные делят на строительные и машиностроительные, а последние — на низколегированные, кремнистые и хромистые. Среди сталей с особыми физико-химическими свойствами выделяют нержавеющие, жаропрочные, износостойкие, шарикоподшипниковые, магнитные, стали со специальными свойствами и стали с особыми тепловыми свойствами.

Как читать марку стали

По российским стандартам марка сразу говорит о составе металла и его принадлежности к определённому виду. Есть несколько правил, которые полезно держать в голове:

• если углерода в стали больше 1 %, в маркировке это никак не отражается;
• марка складывается из буквенных обозначений легирующих добавок с указанием их количества, но когда добавки меньше 1,5 %, в записи остаются только буквы;
• отдельные символы в марке указывают на степень качества и назначение стали.

Проще всего разобрать это на примере. Возьмём сталь 38ХН3МФ и расшифруем её по частям:

• 38 — содержание углерода 0,38 %;
• Х — хром, не более 1,2 %;
• Н3 — никель, около 3 %;
• М — молибден, от 0,35 до 0,99 %;
• Ф — ванадий, менее 1 %.

Так за коротким набором букв и цифр скрывается полная «биография» сплава: сколько в нём углерода и легирующих элементов, насколько он качественный и для чего предназначен. Освоив эту логику, по одной марке можно быстро оценить, подойдёт ли сталь или чугун для конкретной задачи.