Классификация стали. Стандарты

Единой мировой системы классифи­кации стали нет. В технической лите­ратуре полученные тем или иным спо­собом стали обычно классифицируют по следующим признакам: по назна­чению, качеству, составу (см. далее рис. 3.1), характеру производства (ме­тоду выплавки) и т. п. В ряде стран (а также в ряде крупных фирм) имеются свои системы классификации, соот­ветственно и маркировка стали одного и того же состава в разных странах своя, что, естественно, создает затруд­нения при использовании зарубежных источников.

СТАНДАРТЫ РОССИИ

3.1.1. Маркировка сталей в России. Обозначение государственного стан­дарта — ГОСТ Р. Организация, зани­мающаяся стандартизацией, — Гос­стандарт России.

Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380-88) - обозначе­ние марок включает буквы Ст (сокра­щенное от «сталь»), затем следуют цифры от 0 до 6 (условный номер мар­ки в зависимости от химического со­става стали, причем с увеличением но­мера содержание углерода в стали воз­растает, но прямого количественного соответствия цифровых значений но­мера и содержания углерода нет); в конце указаны буквы, характеризую­щие способ раскисления, а именно: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.

Примеры: стали марок СтЗпс, Стбсп.

Стали качественные (углеродистые и легированные) — обозначение марок включает цифры и буквы, указываю­щие на примерный химический состав стали. Первые цифры в обозначении конструкционных сталей — среднее содержание углерода в сотых долях процента, в инструментальных ста­лях — в десятых долях процента.

Легирующие элементы обознача­ются следующими буквами русского алфавита:

*Не в конце марки.

Цифры, стоящие после букв, ука­зывают примерное содержание данно­го легирующего элемента в процентах. При содержании элемента около или менее 1 % цифры отсутствуют.

Буква «А» в конце обозначения марки означает «высококачественная сталь» в первую очередь в связи с бо­лее низким допустимым содержанием серы и фосфора.

Примеры: сталь марки 45 — сталь углеродистая качественная конструк­ционная со средним содержанием уг­лерода 0,45 %.

Сталь марки 20ХНЗА — сталь высо­кокачественная легированная конст­рукционная со средним содержанием, %: углерода 0,20, хрома около 1, нике­ля 3, серы не более 0,025, фосфора не более 0,025.

Сталь марки 4Х2В2МФС — сталь инструментальная легированная со средним содержанием, %: углерода 0,4, хрома 2, вольфрама 2, молибде­на около 1, ванадия до 1, кремния до 1.

Для сталей отдельных узкоспециа­лизированных групп, таких, как под­шипниковые, для железнодорожного транспорта, быстрорежущие, а также для ряда высоколегированных и опыт­ных сталей, используются обозначе­ния, не соответствующие изложенным выше правилам, например марки ШХ15, М76В, Р6М5, ЭИ179, ЭП398 и т. д.

Принятые в технике способы клас­сификации производимой стали осно­ваны на следующих признаках.

1. По назначению обычно выделяют следующие основные группы сталей: топочная и котельная; для железнодо­рожного транспорта (рельсовая, сталь для бандажей железнодорожных колес и т. п.); конструкционная (металло-

конструкции для строительства зда­ний, мостов; изготовление различных машин и т. п.); подшипниковая; инст­рументальная (для инструментов, рез­цов, валков прокатных станов, деталей кузнечно-штамповочного оборудова­ния и т. п.); рессорно-пружинная; трансформаторная; орудийная; труб­ная и др.

2. По качеству различают группы стали: обыкновенного качества, каче­ственную и высококачественную. Раз­личия между сталями этих групп зак­лючаются в допустимом содержании вредных примесей (в первую очередь серы и фосфора), а также в особых тре­бованиях по содержанию неметалли­ческих включений, газов и примесей цветных металлов. Академик РАН Н. Т. Гудцов предложил следующую классификацию примесей, содержа­щихся в стали:

1) постоянные или обыкновенные примеси (Mn, Si, S, Р), содержащиеся в тех или иных количе­ствах в любой стали (содержание этих примесей регламентируется стандар­тами);

2) скрытые примеси (О, Н, N), присутствующие в стали в очень ма­лых количествах (методы определения их содержания сложны, поэтому со­держание этих элементов в обычных технических условиях не указывается);

3) случайные примеси, т. е. примеси, попавшие в сталь из шихтовых мате­риалов или случайно;

4) легирующие элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах для изменения ее строения и свойств.

Примеси первых трех групп содер­жатся в любой стали. Их содержание оценивают обычно в процентах (по массе).

Для общего представления о чисто­те стали удобно также пользоваться атомными или миллионными долями содержания примеси (в технической литературе часто используют обозна­чение латинскими буквами ррт¹). Так, в стали обыкновенного качества на 1 млн атомов железа приходится 1500— 2000 атомов примесей. Современными методами обработки жидкого металла и рафинирующими переплавами уда­ется снизить количество примесей до 500—1000 атомов на 1 млн атомов же­леза.

3. По составу различают стали угле­родистые, хромистые, хромникелевые, марганцовистые и т. п.

4. По характеру застывания стали в изложницах различают стали спокой­ные, кипящие и полуспокойные. По­ведение металла при кристаллизации в изложницах зависит от степени его раскисленности: чем полнее раскисле­на сталь, тем спокойнее кристаллизу­ется слиток.

5. По способу производства сталь классифицируют:

1) по типу агрегата (конвертерная, мартеновская, элект­росталь, сталь электрошлакового пе­реплава и т. д.);

2) по технологии (ос­новная и кислая мартеновская, основ­ная и кислая электросталь, обрабо­танная вакуумом, синтетическими шлаками, продувкой инертными газа­ми и т. п.).

На рис. 3.1 показана принятая у нас в стране классификация сталей и сплавов по их химическому составу.

Для каждой группы марок сталей имеется ГОСТ с установленным сро­ком действия. Несоблюдение стандар­тов преследуется по закону. В зависи­мости от группы сталей содержание текста ГОСТа изменяется, однако об­щее построение остается примерно одинаковым.

¹ От лат. part per million — часть на мил­лион.

В качестве примера рассмотрим содержа­ние ГОСТ 1050—74 «Сталь углеродистая, ка­чественная конструкционная». ГОСТ вклю­чает следующие разделы:

Раздел 1. Классификация. В этом разделе устанавливаются различные виды стали: 1.1) по видам обработки: а) горячекатаная и кованая; б) калиброванная; в) круглая, со специальной отделкой поверхности (сереб­рянка); 1.2) по требованиям к испытанию механических свойств (пять категорий); 1.3) по состоянию материала: а) без терми­ческой обработки; б) термически обработан­ная; в) нагартованная; 1.4) в зависимости от назначения: а) для горячей обработки давле­нием; б) для холодной механической обра­ботки (обточки, строжки, фрезерования и т.д.); в)для холодного волочения. Назначе­ние стали (подгруппа) указывается в заказе.

Раздел 2. Марки. В данном разделе указы­вается химический состав всех марок стали, входящих в группу (всего в данной группе около 30 марок).

Раздел 3. Сортамент. В этом разделе пе­речислены ГОСТы, которым должна соответ­ствовать изготовленная из данной стали ме­таллопродукция (горячекатаная круглая и квадратная, кованая круглая и квадратная, шестигранная, полосовая

Рис. 3.1. Классификация сталей и сплавов по их химическому составу

калиброванная круглая, квадратная и т. п.).

Раздел 4. Технические требования. Раздел включает: 4.1) указание на то, что данная сталь может изготовляться в конвертерах, в мартеновских и в электродуговых печах по выбору изготовителя (если это не оговорено в заказе); 4.2) указание на то, что сталь может быть изготовлена как термически обработан­ной, так и без термической обработки; 4.3) таблица с нормами твердости горячека­таной и кованой стали; 4.4) таблицы с норма­ми твердости калиброванной стали и стали-серебрянки; 4.5, 4.6, 4.7 и 4.8) требования, предъявляемые к поверхности различных профилей и видов прокатанной и кованой стали; 4.9) требование проводить испытания на осадку в горячем состоянии для стали, предназначенной для высадки, осадки и штамповки; 4.10) требования к испытанию механических свойств; 4.11, 4.12, 4.13, 4.14, 4.15, 4.16) таблицы и указания требуемых свойств при испытаниях на растяжение, ударную вязкость, излом, глубину обезугле-роженного слоя; 4.17) указание о праве потребителя требовать изготовления стали с по­ниженным содержанием серы, фосфора, хро­ма, никеля, меди, с нормированным содер­жанием бора и др.

Раздел 5. Правила приемки. Изложены правила, включающие требования постав­лять сталь определенными партиями (из од­ной плавки, одного размера, одного режима термической обработки), правила проверки качества (число образцов от плавки, от партии, от каждого прутка и т. п.).

Раздел 6. Методы испытаний. Раздел со­держит указания о том, какими ГОСТами ру­ководствоваться при проведении химическо­го анализа, при проведении испытаний меха­нических свойств, на твердость, на осадку, порядок изготовления образцов для испыта­ний и т. п.

Раздел 7. Маркировка и упаковка. Раздел содержит изложение порядка упаковки, мар­кировки и оформления документации.

В процессе производства стали принимают участие работники разных специальностей: сталеплавильщики (выплавка и разливка стали), тепло­техники (подогрев под прокатку или ковку), специалисты по обработке ме­талла давлением, термической обра­ботке, испытаниям качества, контро­лю и др. Все они должны знать и уметь пользоваться производственными стандартами (ГОСТ Р, ОСТ, ТУ)¹.

Это необходимо не только для обеспече­ния выпуска продукции с требуемым качеством и товарным видом, но и по­тому, что от знания этих нормативных документов зависит

¹ ОСТ — отраслевой стандарт, ТУ — тех­нические условия.

правильное уста­новление цены металлопродукции, а следовательно, и прибыли предприя­тия, его престижа и т. д.

Мировая практика показывает, что перспективный путь развития метал­лургии связан прежде всего с повыше­нием качества металлопродукции. Это всегда связано с затратами, иногда значительными. Правильное опреде­ление цен на металлопродукцию дол­жно стимулировать непрерывное по­вышение ее качества.