Практическая работа по дисциплине Материаловедение. Тема "Классификация и маркировка стали"

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«Классификация и маркировка сталей»

          Цель работы

1.    Изучение  классификационных признаков и классификации сталей.

2.    Изучение маркировки сталей.

         Пояснения к работе

Сталь это основной материал применяемый для изготовления деталей машин и  инструментов, она широко применяемся в строительстве.

Сталь – это сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14%.

          Кроме железа и углерода – основных компонентов, стали содержат некоторое количество постоянных и случайных примесей, а также легирующие элементы.

Существует несколько тысяч марок стали. Для удобства использования стали классифицируют по ряду признаков.

Классификация сталей

Стали классифицируют:

1.      по химическому составу;

2.      по назначению;

3.      по качеству;

4.      по степени раскисления; 

5.      по структуре (в равновесном состоянии).

          1. Классификация сталей по химическому составу

В зависимости от химического состава различают стали

·      углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75);

·      легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

В свою очередь углеродистые стали могут быть:

·      малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;

·      среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%

·      высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%

Легированные стали подразделяют следующим образом:

·      низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%

·      среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;

·      высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.

2. Классификация сталей по назначению

По назначению стали делят:

·      конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий;

·      инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты (эти стали содержат более 0,65% углерода);

·      с особыми свойствами: технологическими, например, литейные, автоматные, котельные; физическими, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения;  химическими, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стал.

3. Классификация сталей по качеству

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора стали подразделяют:

·      стали обыкновенного качества, содержание до 0,06% серы и до 0,07% фосфора.

·      качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.

·      высококачественные - до 0,025% серы и фосфора.

особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

Сталь обыкновенного качества подразделяется по состоянию поставки на 3 группы:

·      сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);

·      сталь группы Б - по химическому составу;

·      сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

4. Классификация сталей по степени раскисления

         По степени удаления кислорода из стали, т. е. по степени её раскисления, существуют:

·      спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами «сп» в конце марки (иногда буквы опускаются);

·      кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами «кп»;

·      полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами «пс».

5. Классификация сталей по  структуре (в равновесном состоянии)

В зависимости от содержания углерода, стали в равновесном состоянии различают по  структуре:

·      доэвтектоидные, содержащими углерода менее 0,8%;

·      эвтектоидные, содержащими углерода  0,8%;

·      заэвтектоидные, содержащими углерода более 0,8%.

Маркировка сталей

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества.

Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами «Ст» и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер (табл.1). Буква «Г» после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа «А» в обозначении марки стали не ставится.

Например:

Ст1кп - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

БСт0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, (стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют).

Таблица 1

Содержание углерода в сталях обыкновенного качества

Углеродистые конструкционные качественные стали.

В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05 ; 08 ; 10 ; 25 ; 40 и т.д.

Так сталь с содержанием углерода 0,07 – 0,14% обозначается 10,

сталь с содержанием углерода 0,42 - 0.50% - 45,

сталь с углеродом 0,57 – 0,65% - 60.

При этом для сталей с C < 0,2%, не подвергнутых полному раскислению, в обозначение добавляются буквы «кп» (для кипящей стали) и «пс» (для полуспокойной). Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются.

Например, 08кп, 10пс, 15, 18кп, 20 и т.д.

Буква «Г» в марке стали указывает на повышенное содержание марганца. Например: 14Г, 18Г и т.д.

Качественные стали с повышенными свойствами, используемые для производства котлов и сосудов высокого давления, обозначают по ГОСТ 5520-79 добавлением буквы «К» в конце наименования стали: 16К, 18К, 22К.

Высококачественные стали.

Стали в которых ограничено содержание серы и фосфора (S < 0.03%, P < 0.03%) относятся к группе высококачественных в конце их маркировки ставят букву «А».

Например: сталь 20А.

          Стали с особыми свойствами

Литейные конструкционные стали

В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что и качественные и легированные стали. Отличие заключается лишь в том, что в конце наименований литейных сталей приводится буква «Л».

 Например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35ХГЛ.

Автоматные стали

В соответствии с ГОСТ 1414-75 маркировку начинаются с буквы «А» (автоматная). Если сталь при этом легирована свинцом, то ее наименование начинается с букв «АС». Для отражения содержания в сталях остальных элементов используются те же правила, что и для легированных конструкционных сталей.

 Например: А20, А40Г, АС14, АС38ХГМ

Котельные стали

Маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, в конце их маркировки ставят букву «К».

Например: сталь 22К.

Инструментальные углеродистые стали

Данные стали в соответствии с ГОСТ 1435-90 делятся на качественные и высококачественные.

Качественные стали обозначаются буквой «У» (углеродистая) и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в стали, в десятых долях процента. Так сталь У7 содержит 0,65 – 0,74% углерода, сталь У10 – 0,95 – 1,04%, сталь У13 – 1,25 – 1,35%.

 В обозначения высококачественных сталей добавляется буква «А» в конце маркировки (У8А, У12А и т.д.).

Кроме того, в обозначениях как качественных, так и высококачественных углеродистых инструментальных сталей может присутствовать буква «Г», указывающая на повышенное содержание в стали марганца.

Например: У8Г, У8ГА.

        Конструкционные легированные стали

В соответствии с ГОСТ 4543-71 маркировка таких сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь. Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа, при содержании легирующего элемента до 1,5% цифра за соответствующей буквой не указывается.

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:

Например, сталь состава C 0.09 - 0.15%, Cr 0.4 - 0.7%, Ni 0.5 - 0.8% называется 12ХН, а сталь состава C 0.27 - 0.34%, Cr 2.3 - 2.7%, Mo 0.2 - 0.3%, V 0.06 - 0.12% - 30Х3МФ. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S < 0.03%, P < 0.03%) и сталь относится к группе высококачественных в конце ее обозначения ставят букву «А». Особовысококачественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему эффективную очистку от сульфидов и оксидов, обозначают добавлением через тире в конце наименования стали буквы «Ш». Например: 12Х2Н4А, 15Х2МА, 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш и др.

Инструментальные легированные стали

Правила обозначения инструментальных легированных сталей по ГОСТ 5950-73 в основном те же, что и для конструкционных легированных. Различие заключается лишь в цифрах, указывающих на массовую долю углерода в стали. Процентное содержание углерода также указывается в начале наименования стали, в десятых долях процента, а не в сотых, как для конструкционных легированных сталей. Если же в инструментальной легированной стали содержание углерода составляет около 1,0%, то соответствующую цифру в начале ее наименования обычно не указывают.

Например: сталь 4Х2В5МФ имеет содержание C 0,3 – 0,4%, Cr 2,2 – 3.0%, W 4,5 – 5,5%, Mo 0,6 – 0,9%, V 0,6 – 0,9%,  сталь ХВГ - C 0,9 – 1,05%, Cr 0,9 - 1,2%, W 1,2 – 1,6%, Mn 0,8 – 1,1%.

Быстрорежущие стали (являются инструментальными легированными сталями)

Обозначают буквой «Р», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама. В отличие от легированных сталей в наименованиях быстрорежущих сталей не указывается процентное содержание хрома, т.к. оно составляет около 4% во всех сталях, и углерода (оно пропорционально содержанию ванадия). Буква Ф, показывающая наличие ванадия, указывается только в том случае, если содержание ванадия составляет более 2,5%.

Например: сталь Р6М5 имеет состав С 0,82 – 0,9%, Cr 3,8 – 4,4%, Mo 4,8 – 5,3%, V 1,7 – 2,1%, W 5,5 – 6,5%,  сталь Р6АМ5Ф3 имеет состав С 0,95 – 1,05%, Cr 3,8 – 4,3%, Mo 4,8 – 5,3%, V 2,3 – 2,7%, N 0,05 – 0,1%, W 5,7 – 6,7%.

          Методические указания

1. Изучить классификационные признаки и классификацию сталей.

2. Изучить принцип маркировки сталей.

3. Составить таблицу1 «Классификация и маркировка сталей».

В графе 1 записать все классификационные признаки стали (например: химический состав).

В графе 2 записать классификацию стали по каждому классификационному признаку (например: легированная).

В графе 3 записать особенности маркировки стали (например: буквы в маркировке указывают на легирующие элементы, включенные в сталь).        

В графе «Марки сталей» записать марки сталей в соответствии с заданием по своему варианту (ваш вариант – порядковый номер в списке журнала).

В графе 4 знаком «+» отметить принадлежность стали ее классификации.

Пример заполнения таблицы1

 «Классификация и маркировка сталей»

4. Записать характеристику стали в соответствии с данными таблицы 1 (расшифровать каждую марку стали).

Например:

Сталь  марки ХВГ – легированная, инструментальная, качественная, спокойная, содержание хрома около 1%, вольфрама около 1%, марганца около 1%.

Сталь  марки 05кп – углеродистая, конструкционная, качественная, кипящая, доэвтектоидная, содержание углерода 0,05%.

Задание

1.    Выполнить классификацию сталей

2.    Расшифровать указанные марки сталей.

          Содержание работы

1. Изучить классификационные признаки и классификацию сталей.

2. Изучить принцип маркировки сталей.

3. Составить таблицу 1 «Классификация и маркировка сталей».

4. Расшифровать каждую марку стали.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица1

«Классификация и маркировка сталей»

Содержание отчёта

          Отчет по практической работе должен содержать следующий материал:

1.    Название работы.

2.    Цель работы.

3.    Таблица «Классификация и маркировка сталей» (с необходимыми записями и пометками).

4.    Расшифровка каждой марки стали.

5.    Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.  Что называют сталью?

2.  Как маркируют углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества?

3.  Как маркируют углеродистые конструкционные качественные стали?

4.  Как маркируют  конструкционные легированные стали?

5. Как маркируют литейные конструкционные стали?

6. Как маркируют автоматные стали?

7. Как маркируют углеродистые инструментальные стали?

8. Как маркируют инструментальные легированные стали?

9. Как маркируют быстрорежущие стали?

10. Чем отличаются стали марок   Ст3; 30?

11. Чем отличаются стали марок   А20; 20?

12. Чем отличаются стали марок   У7; 70?

13. Чем отличаются стали марок   У9; Р9?

14. Чем отличаются стали марок   20; 20кп?

15. Чем отличаются стали марок   А12; У12?

16. Чем отличаются стали марок   45; 85?

17. Чем отличаются стали марок   Ст5; БСт5?

18. Чем отличаются стали марок   15Х; 15ХА?

19. Чем отличаются стали марок   15Л; 15?

20. Чем отличаются стали марок   18К; Р18?