2.2. Маркировка и выбор марок сталей

Углеродистые   стали   обыкновен­ного качества (ГОСТ 380—88) маркируют бук­вами и цифрами. Буквы Ст означают «сталь», цифра — номер марки стали, а «кн», «ис», «сп» справа от номера марки — степень раскисления.

Углеродистые  качественные  кон­струкционные стали (ГОСТ 1050—74) отли­чаются от углеродистых сталей обыкновенного качества уменьшенным содержанием вредных примесей и неме­таллических включений, а также уменьшенными преде­лами содержания углерода, т. е. с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. В обо­значение марки этих сталей входят цифры, указывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента и степень раскисления для некоторых сталей. Например, сталь 05пс: среднее содержание углерода 0,05%, пс— полуспокойная; сталь 45—среднее содержание угле­рода 0,45%.

Низколегированные и легирован­ные   конструкционные   стали   (ГОСТ 19282—73 и ГОСТ 4543—71) в обозначении марки содер­жат условные обозначения легирующих элементов: Р —. бор, Ю — алюминий, С — кремний, Т — титан, Ф — ва­надий, Х — хром, Г — марганец, Н — никель, М — мо­либден, В — вольфрам. Д — медь, К — кобальт, Б —• ниобий. Например, сталь 12Х2Н4 содержит 0,12% угле­рода, около 2% хрома и около 4% никеля.

Инструментальные   углеродистые стали (ГОСТ 1435—74) в обозначении марки содержат буквы и цифры, обозначающие: У—углеродистая, сле­дующие за ней цифры — среднее содержание углерода в десятых долях процента, за цифрами Г — повышенное содержание марганца, А — высококачественная. Напри­мер, стали: У8ГА, У8Г, У8.

12

Таблица 2.1

Маркировка сталей окраской

Группа сталей	Цвет	Группа сталей	Цвет
Обыкновенного качества»		Углеродистые качественные конструкционные
СтО, ВСтО, БСтО	Красный и зеле­ный	08, 10, 15, 20 25, 30, 35, 40	Белый Белый и желтый
Ст1, ВСт1кп	Белый и черный	45, 50, 55, 60	Белый и коричне­
Ст2, ВСт2кп	Желтый		вый
СтЗ, ВСтЗкп, ВСтЗ, БСтЗкп, БСтЗ	Красный	Легированные Хромистые	конструкционные Зеленый и желтый
Ст4, ВСт4кп,	Черный	Марганцови­	Коричневый и си­
ВСт4, БСт4кп, БСт4		стые Хромо-	ний Синий и черный
Ст5. ВСт5 Стб	Зеленый Синий	марганцевые Хромо-	Синий и красный
Ст1Гпс	Белый и красный	кремнистые
Ст2Гпс	Желтый и крас­	Хромо-	Желтый и черный
	ный	никелевые
СтЗГпс Ст4Гпс	Красный и синий Черный и крас­ный	Инструментальные быстрорежущие
СтбГпс	Зеленый и белый	Р9	Бронзовый
		Р18	Бронзовый и чер­
			ный

 

Инструментальные   легированные стали (ГОСТ 5950—73) обозначают так же, как и ле­гированные конструкционные стали.

Рессорно-пружинные стали выбирают из числа углеродистых качественных легированных и инструментальных сталей (см. табл. 2.3).

Инструментальные быстрорежущие стали (ГОСТ 19265—73) обозначают буквами и циф­рами: Р — режущая, цифра справа от этой буквы — сред­нее содержание вольфрама в целых процентах.

Приведенные обозначения марок сталей проставляют на штангах проката с массой более 20 кг. На штангах до 20 кг марку стали проставляют на прикреплённых бирках (пластинах). Для наглядности стали часто марки­руют красками различных цветов (табл. 2.1).

Определение марки стали по искре. Этим методом при отсутствии маркировки можно определить содержание

13

углерода в стали до 0,05% и обнаружить присутствие в стали других элементов. Технология этой операции сле­дующая. Кусок металла слегка и равномерно прижимают к вращающемуся наждачному кругу. При этом от металла отделяются частицы, которые, сгорая, образуют светя­щиеся линии, заканчивающиеся вспышками в виде искр. Цвет, длина линий и вид искр для сталей с различным химическим составом не одинаков. Это и позволяет опре­делить марку стали.

Чтобы научиться правильно определять марку стали по искре, следует прдобрать образцы из разных сталей, марки которых точно известны, и запомнить вид пучков, цвет и форму искр, чтобы сравнивать их с испытываемой сталью.

Желательно применять карборундовый наждачный круг зернистостью 35 ... 46 с окружной скоростью на рабочем диаметре около 25 ... 30 м/с.

Необходимо помнить, что пробу на искру желательно проводить в темном помещении или оградить наждачный круг темным футляром.

При малом содержании углерода частицы стали сго­рают медленнее, пучок линий длинный. Чем больше угле­рода в стали, тем большее количество искр и тем ближе они расположены к началу пучка. Характерные формы пучков и искр для различных сталей показаны на рис. 2.1.

Некоторые группы сталей имеют следующий цвет искровых линий: углеродистые — светло-желтый, хро-мокремнистые — ярко-желтый, быстрорежущие — темно-красный. Легирующие элементы влияют на цвет и форму пучка. У большинства легированных сталей искровые линии с красным оттенком.

Для низкоуглеродистой стали (0,15 ... 0,2% углерода) пучок искр имеет продолговатую форму, а сами искры представляют собой желтые длинные прямые линии с двумя утолщениями на концах: одно из них светлое, другое — темное (рис. 2.1, а).

Для среднеуглеродистой стали (0,45 ... 0,50% угле­рода) пучок искр несколько короче и шире, а от первого утолщения отделяются новые искры в виде елочек (рис. 2.1, б).

Для высокоуглеродистой стали (1,1 ... 1,3% угле­рода) пучок искр еще короче, шире и светлее, а от пер­вого утолщения отделяется снопик светло-желтых искр (рис. 2.1, в).

п

Рис. 2.1. Виды характерных пучков искр для различных металлов

Марганцовистая сталь (10 ... 14% марганца) дает сноп искр, отличающийся большой яркостью и очень высокой температурой (рис. 2.1, г).

Быстрорежущая сталь (10 ... 17% вольфрама) дает пучок искр в виде прерывистых тонких линий темно-красного цвета с утолщенными короткими концами округ­лой формы. В конце пучка можно заметить две-три очень мелкие звездочки углерода, возникновение тонких пря­мых и прерывистых линий объясняется влиянием воль­фрама и хрома (рис. 2.1, (?).

15

Искры от стали с содержанием вольфрама около 1,3% похожи на искры от быстрорежущей стали. Пучок искр также со скругленными концами. Линии темно-красные, звездочки желтые (рис. 2.1, е).

Кремнистая сталь (1 ... 2% кремния) дает длинные утолщенные световые линии ярко-желтого цвета, а между ними отдельные искровые снопики (рис. 2.1, ж).

Хромистая сталь (1 ... 2% хрома) дает пучок искр от красного до желтого цвета в зависимости от содержа­ния хрома. Световые линии длинные с отделяющимися звездочками (рис. 2.1, з).

Хромистоникелевая сталь (3% никеля и 1% хрома) имеет длинные световые линии с утолщенными концами в виде шарообразных вспышек (рис. 2.1, и).

Определить марки цветных металлов и их сплавов таким способом невозможно.

Для определения качества стали можно применить очень простой способ. Кузнец делает из стали небольшую тонкую пластинку, нагревает ее до светло-красного цвета каления и опускает в воду. Потом проверяет пластинку на изгиб на краю наковальни. Сталь с большим содержа­нием углерода легко ломается, с малым — слегка пру­жинит, а при содержании углерода меньше 0,2% —сги­бается. По этому испытанию кузнец может судить о том, где можно применять ту или иную сталь.

Кузнец должен знать, какая деталь будет изготов­ляться из поковки, условия работы детали, технологию последующей обработки поковки — будет ли она сва­риваться или обрабатываться резанием и т. п., соответ­ственно, уметь подобрать марку стали для выполнения поковки на ту или другую деталь. Это требует от него определенных знаний и опыта, получаемых только в ре­зультате достаточно длительной работы. Правильно по­добранная марка стали для поковки обесдечивает нормаль­ную последующую обработку ее (механическую, термиче­скую и др.) и требуемую долговечность полученной детали.

Углеродистые стали обыкновенного качества, напри­мер сталь СтЗ, и углеродистые конструкционные стали-15, 35 и др. рекомендуется применять для изготовления только малонагруженных деталей, не требующих термо­обработки, так как деталь, изготовленная из недоста­точно прочной стали, быстро выходит из строя.    ;,

В сварных кояструкциях обычно применяют угле­родистые стали марок СтО, СтЗ, Ст5, Стб, 15, 35, 45,i60P.

16

Таблица 2.2 Применяемость углеродистых сталей обыкновенного качества

Марка стали	Области применения
СтО	Неответственные строительные конструкции, про­
	кладки, шаНбы, кожухи
Ст1кп,	Малонагруженные детали металлоконструкций: за­
Oil пс	клепки, шайбы, шплинты, прокладки, кожухи
Ст2кп.	Детали рам и осей, ключи, валики, цементируемые
Ст2сп	детали
СтЗкп,	Рамы приводов и тележек, цементируемые и циани-
СтЗпс,	руемые детали, от которых требуется большая твер­
СтЗГпс	дость поверхности и небольшая твердость сердцевины,
	крюки кранов, кольца, цилиндры, шатуны, крышки
Ст4кп.	Валы, оси, пальцы, тяги, крюки, болты, гайки,
Ст4Гпс	детали с невысокими требованиями по прочности и
	изнашиваемости
Стбсп,	Валы, оси, звездочки, крепежные детали, зубчатые
Ст5Гпс	колеса, шатуны, детали при повышенных требованиях
	прочности
Стбпс	Валы, оси, бойки молотов, шпиндели, муфты ку­
	лачковые и фрикционные, цепи, детали с высокой
	прочностью

 

Сваривание легированных сталей несколько затруднено из-за склонности к закалке околошовной зоны и образо­ванию в ней хрупких структур, что требует специальной технологии сварки.

Марганцовистые стали имеют повышенную прочность и относительно дешевы. Они используются для изготов­ления деталей, которые должны иметь повышенную проч­ность, вязкость и сопротивляемость изнашиванию.

Легированные термически обработанные стали обла­дают более высоким комплексом механических свойств, чем углеродистые. Они лучше прокаливаются. Стали, содержащие никель, молибден и вольфрам, желательно не применять, если их можно заменить сталями, содержа­щими кремний, марганец и хром.

Рекомендации по применению конкретных марок ста­лей даны в табл. 2.2 и 2.3. При этом в табл. 2.2 приведены

:И7

Таблица 2.3

Механические и технологические свойства и применение конструкционных углеродистых и легированных сталей

Примечания:!. Обозначения: ВВ — весьма высокая, В — высо­кая, У — удовлетворительная, Н — низкая. 2. Временное сопротивление Од, МПа, для сталей: Ст 0,8 ... 50 —330 ... 640; 09Г2 ... 10ГС2С1 — 450 ... 500 М;

15Х... 50Х — 700 ... 1000; 15Г ... 50Г2 - 420 ... 750; 18ХГ ... 40ХС — 850 ... 1250; 65 ... 85 — ЮОО ... 1050; 60Г .„ 70Г — 1000 ... 1050;  У7 ... У13А — 650 ... 900; 60С2ХФА ... 65C2H2A — 1750 ... 1900.

только изменяющиеся механические свойства в области применения сталей. Достаточно стабильные свойства уг­леродистых сталей обыкновенного качества следующие:

пластичность (относительное удлинение 20 ... 35%) при холодной обработке свариваемость и обрабатываемость резанием — хорошие.