Маркировка легированных сталей

В нашей стране принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определённое сочетание букв и цифр.

В маркировке легированных сталей приняты следующие буквенные обозначения легирующих элементов:

А — азот (N); Т — титан (Ti); С — кремний (Si); Ф — ванадий (V); Х — хром (Cr); К — кобальт (Co); Д — медь (Cu); П — фосфор (P); В — вольфрам (W); Н — никель (Ni); Ю — алюминий (Al); Е — селен (Se); Ц —цирконий (Zr); М — молибден (Mo); Г — марганец (Mn); Р — бор (B), Б — ниобий (Nb). Эти буквы в сочетании с цифрами образуют марку стали и дают её характеристику.

Для марок конструкционных легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Начальную цифру упускают, если содержание углерода C около 1% и более. Если содержание легирующего элемента больше 1%, то после буквы, указывающей химический элемент, указывается его среднее значение в целых процентах. Если содержание легирующего элемента меньше или около 1%, то после соответствующей буквы цифра не ставится. Буква А в конце маркировки обозначает, что данная сталь высококачественная, содержащая меньше вредных примесей (серы S и фосфора Р). Например, 12Х2Н4А — это легированная сталь, высококачественная, с содержанием 0,12% С, 2% Cr, 4%Ni; сталь Г13 — легированная сталь с содержанием 1% С и более, 13% Mn. Для групп специальных сталей, обозначенных в начале маркировки одной буквой Р, Ш, Е, Э принятые правила маркировки не подходят. О них будет рассказано ниже.

Распределение легирующих элементов и их влияние на свойства сталей

Легированные стали, благодаря наличию легирующих элементов, обладают ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистых сталей, и не имеют их недостатков. Применение легированной стали экономит материал, повышает долговечность изделий, снижает массу, увеличивает производительность. В прогрессивной технике легированные стали имеют решающее значение.

Легирующие элементы оказывают следующее разностороннее влияние на свойства стали.

Хром (Cr) — содержится в сталях в количестве 0,8…1,2% и является основным легирующим элементом. Хром повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твёрдости стали, повышает твёрдость и коррозионную стойкость. Порог хладноломкости хромистых сталей — 0…–100ºС;

Никель (Ni) — придаёт высокую прочность, пластичность и коррозионную стойкость сталям. Введение в хромистые стали никеля значительно повышает прочность и прокаливаемость, снижает порог хладноломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена (Mo)). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным металлом, и применение таких сталей ограничено. Значительное количество никеля в сталях можно заменить медью (Cu), однако это не приводит к снижению их ударной вязкости;

Вольфрам (W) — увеличивает твёрдость и красностойкость (термостойкость);

Ванадий (V) — повышает плотность, прочность, сопротивление ударным нагрузкам и механическому износу. Ванадий, введённый в состав хромистых сталей в количестве 0,1…0,3% способствует измельчению зерна, повышает прочность и ударную вязкость;

Кобальт (Со) — повышает жаропрочность и магнитную проницаемость;

Молибден (Mo) — увеличивает красностойкость, механическую прочность, сопротивление окислению при высоких температурах; Введение молибдена в небольших количествах (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает их прокаливаемость, снижает порог хладноломкости до –20…–120ºС. Молибден способствует увеличению статической, динамической и усталостной прочности сталей, устраняет их склонность к внутреннему окислению. Кроме того, он снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель (Ni).

Магний (Mg) — при содержании свыше 1% увеличивает твёрдость, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам;

Марганец (Mn) — увеличивает прокаливаемость стали, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладноломкости до +40…–60ºС;

Титан (Ti) — вводится в сталь в небольших количествах (~0,1%), способствует повышению прочности и коррозионной стойкости; в хромомарганцевые стали вводится для измельчения зерна;

Алюминий (Al) — повышает окалиностойкость;

Бор (B) — вводится в сталь в небольших количествах, увеличивает прокаливаемость стали, повышает порог хладноломкости +20…–60ºС;

Ниобий Nb — повышает кислотостойкость;

Медь (Cu) — уменьшает коррозию;

Кремний (Si) — повышает ударную вязкость сталей и температурный запас вязкости. При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА) (см. ниже). Эти стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.