Материалы МК. Виды строительных сталей. Выбор марки стали.

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА (ГОСТ 380-71*)

Подразделяется на 3 группы

Согласно СНиП II-23-81 для сварки конструкций используются только стали группы В с номером марки 3

Способ выплавки

Сталь по способу выплавки бывает:

• Мартеновской. Отличается невысокой пористостью и низким содержанием вредных примесей.
• Конверторной (бессемеровской и томасовской). Для томасовской стали характерна низкая ударная вязкость при нормальных температурных показателях. Она не используется для строительных конструкций. Бессемеровская сталь более пориста, чем мартеновская.

По способу раскисления стали бывают:

• Спокойные.
• Кипящие.
• Полуспокойные.

В составе кипящей мартеновской стали большее количество газов, чем в спокойной, она имеет менее однородную структуру. Бессемеровская сталь по прочности не уступает мартеновской, но последняя менее подвержена старению и хрупкости.

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ КАЧЕСТВЕННАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ (ГОСТ 1050-74)

Обозначается цифрой, соответствующей % содержания углерода в сотых долях

БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

химических элементов, используемых как легирующие добавки

Как выбрать марку стали и на что обратить внимание?

Во многом механические свойства стали зависят от легирующих добавок – ванадия, кобальта, вольфрама. Даже при минимальных содержаниях они значительно увеличивают качество клинков.

Поэтому первое, на что стоит обратить внимание – это состав:

• углерод – увеличивает твердость и прочность стали, повышает сопротивляемость клинка к износу и появлению сколов и трещин, но большое количество в составе существенно снижает общую коррозионную стойкость;
• хром – повышает твердость, плотность клинков, отвечает за устойчивость к коррозии и возможности полировки клинка. Содержится во всех современных нержавеющих сталях. Кроме того, содержание хрома придает клинкам характерный полировочный блеск, добавляя им эстетической составляющей;
• марганец – повышает вязкость и прокаливаемость стали, увеличивает устойчивость к боковой деформации, а вот его высокое содержание в стали делает ее хрупкой. Из сталей с высоким содержанием марганца изготавливают в основном рельсы, сейфы, в производстве ножей марганцевая сталь применяется редко;
• молибден – легирующий элемент, который придает металлу эластичность и плотность, улучшает показатели прокаливаемости и прочности. Это твердоплавкий элемент, предотврающий ломкость клинка, повышает устойчивость к высоким температурам, придает клинку необходимую жесткость;
• ванадий – еще один легирующий элемент, повышающий вязкость и прочность клинка, улучшающий показатели износостойкости, способствующий лучшему прокаливанию. Применяется в основном для инструментальных сталей, в частности хирургических. Придает металлу инертность к агрессивным химическим реагентам;
• никель – предотвращает появление ржавчины и закисление клинка;
• кремний – увеличивает износоустойчивость сплава, делает его более надежным и стабильным;
• фосфор – его содержание в стали нежелательно, он делает металл хрупким, при этом повышая его прочность. Максимальное содержание фосфора не должно превышать 0,045%;
• сера – еще один «вредный» элемент, снижающий устойчивость к боковой деформации, однако повышающий прочность металла при воздействии по оси металлической решетки. Высокое содержание серы существенно снижает механические и физико-химические свойства стальных сплавов: пластичность, ударную вязкость, антикоррозийную стойкость. Содержание серы в хорошей стали не должно превышать 0,06%.

Также необходимо обратить внимание на следующие параметры:

• устойчивость к коррозии – если нож часто вступает в контакт с водой, кровью или другими жидкостями, антикоррозийные качества являются ведущими при выборе хорошего ножа. Любая жидкость, особенно кровь, плохо сказывается на общем качестве материала, снижает его устойчивость к точечной коррозии, ухудшает при высыхании режущую кромку;
• способность держать заточку – фабричная заточка держится ровно до первого использования, а вот рабочая фаза напрямую зависит от состава и свойств стали. Точить ножи придется в любом случае, но клинки из высококачественной стали дольше сохраняют остроту режущей кромки и менее требовательны к абразивным материалам для правки;
• твердость – чем тверже сталь, тем лучше она выдерживает внешние нагрузки, но мягкий металл легче затачивать. При этом мягкие клинки тупятся гораздо быстрее;
• износоустойчивость – ни один нож не будет служить вечно, какой бы хорошей сталь не была, но определенные добавки в сплав продлевают жизнь клинков за счет повышения прочности или устойчивости к сколам, боковому давлению, деформации.

СТАЛЬ НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ (ГОСТ 19282-73)

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ ИМЕЮТ БУКВЕННО- ЦИФРОВОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ

Первые две цифры означают содержание углерода в сотых долях процента. Цифры после букв — содержание легирующего элемента в %. Отсутствие цифры после буквы указывает, что данного элемента содержится около 1%

Система маркировки сталей в Швеции

Маркировка сталей в Швеции в соответствии со стандартом SS осуществляется четырехзначным числом. Первые две цифры указанного числа определяют группу, к которой принадлежит сталь (см. табл. 6), последние две – порядковый номер стали в группе. По маркировке различаются углеродистые стали (первая цифра наименования – и легированные (начинаются с цифры 2).

Таблица 6. Маркировка сталей в Швеции

Приведем примеры:

• 1265 – углеродистая качественная сталь, по составу свойствам и назначению близка к российским сталям 08 и 10;
• 1957 – автоматная сталь, аналог – российская сталь А35;
• 2085 – сталь, легированная кремнием, российский аналог – 55С2;
• 2234 – легированная сталь, содержание Cr<10%, соответствует российской стали 30ХМ;
• 2352 – нержавеющая сталь, легированная Cr≥10%, российский аналог – 03Х18Н11.

СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ (ГОСТ 5632-72)

Системы маркировки сталей в США

В США используется несколько систем обозначения металлов и сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации. Наиболее известными организациями являются:

• AISI – Американский Институт Чугуна и Стали;
• ACI – Американский Институт Литья;
• ANSI – Американский Национальный Институт Стандартизации;
• AMS – Спецификация Аэрокосмических Материалов;
• ASME – Американское Общество Инженеров – Механиков;
• ASTM – Американское Общество Испытания Материалов;
• AWS – Американское Общество Сварщиков;
• SAE – Общество Инженеров – Автомобилистов.

Системы обозначений, используемые той или иной организацией, вытекают из их исторического развития, а также развития связанных с ними отраслей промышленности. Рассмотрим наиболее популярные системы обозначений сталей, используемые в США.

Универсальная система обозначений UNS

UNS – это универсальная система обозначений металлов и сплавов. Она была создана в 1975 г. с целью унификации различных систем обозначений, используемых в США. Согласно UNS обозначения сталей состоят из буквы, определяющей группу сталей (табл. 9), и пяти цифр.

Таблица 9. Обозначения сталей в системе UNS

В системе UNS проще всего классифицировать стали AISI. Для конструкционных и легированных сталей, входящих в группу G, первые четыре цифры наименования — это обозначение стали в системе AISI, последняя цифра заменяет буквы, которые встречаются в обозначениях по AISI. Так буквам B и L, означающим, что сталь легирована бором или свинцом, соответствуют цифры 1 и 4, а букве E, означающей, что сталь выплавлена в электропечи, — цифра 6.

Наименования коррозионно-стойких AISIсталей начинаются с буквы S и включают в себя обозначение стали по AISI (первые три цифры) и две дополнительные цифры, соответствующие дополнительным буквам в обозначении по AISI (см. табл. 10).

Приведем примеры. Углеродистая сталь 1045 имеет обозначение в системе UNS G 10450, а легированная сталь 4032 – G 40320. Сталь 51B60, легированная бором, называется в системе UNS G 51601, а сталь 15L48, легированная свинцом, – G 15484. Коррозионно-стойкие стали обозначаются: 304 – S 30400, 304 L – S 30401, 304 H – S 30409, а 304 Cu – S 30430.

Система обозначений ASTM

Обозначение сталей в системе ASTM включает в себя:

• букву A, означающую, что речь идет о черном металле;
• порядковый номер нормативного документа ASTM (стандарта);
• собственно обозначение марки стали.

Обычно в стандартах ASTM принята американская система обозначений физических величин. В том же случае, если в стандарте приводится метрическая система обозначений, после его номера ставится буква M.

Стандарты ASTM, как правило, определяют не только химический состав стали, но и полный перечень требований к металлопродукции. Для обозначения собственно марок сталей и определения их химического состава может быть использована как собственная система обозначений ASTM (в этом случае химический состав сталей и их маркировка определяются непосредственно в стандарте), так и другие системы обозначений, например AISI – для прутков, проволоки, заготовки и др., или ACI – для отливок из коррозионностойких сталей.

Приведем примеры В стали A 516 / A 516M — 90 Grade 70 буква A указывает на то, что речь идет о черном металле; 516 – это порядковый номер стандарта ASTM (516M – это тот же стандарт, но в метрической системе обозначений); 90 – год издания стандарта; Grade 70 – марка стали. В данном случае используется собственная система обозначений сталей ASTM, здесь 70 определяет минимальный предел прочности стали при испытаниях на растяжение (в ksi, что составляет около 483 Н/мм2). Сталь A 276 Type 304 L – в данном стандарте используется обозначение марки стали в системе AISI – 304 L.

Сталь A 351 Grade CF8M. Здесь используется система обозначений ACI: первая буква C означает, что сталь относится к группе коррозионно-стойких, 8 – определяет среднее содержание в ней углерода (0,08%), M – означает, что в сталь добавлен молибден.

Стали

• A 335 / A 335M grade P22;
• A 213 / A 213M grade T22;
• A 336 / A 336M class F22

— в данных примерах используется собственная маркировка сталей ASTM. Первые буквы означают, что сталь предназначена для производства труб (P или T) или поковок (F).

Сталь A 269 grade TP304 – здесь используется комбинированная система обозначений. Буквы TP определяют, что сталь предназначена для производства труб, 304 – это обозначение стали в системе AISI.