Марки сталей

Маркування сталей визначає хімсклад і властивості металу, дозволяє диференціювати продукцію за якістю, призначенням, розкисненням та іншими ознаками. Знання цих властивостей дозволяє правильно використовувати сталі при отриманні прокату, підбираючи марки згідно з необхідними характеристиками кінцевої продукції і умов, в яких вона буде застосована. Тому первинні позначення для того, щоб відрізняти одні різновиди сталі від інших, з'явилися ще до початку масової промислової виплавки в ХІХ столітті.

В цілому, широкий марочний сортамент сталей дає можливість створювати і виробляти прокат з необхідним набором характеристик – для різних особливостей подальшого використання. При цьому, від виробника потребується суворе дотримання заданих фізико-хімічних параметрів марки, щоб експлуатація виробів з неї відбувалася в штатному режимі, без відхилень і непередбачених подій. Параметри кожної марки зафіксовані у відповідних національних стандартах і нормативній документації заводів-виробників.

Разом з тим, в різних країнах і їх об'єднаннях існують різні системи маркування, а в деяких країнах – кілька систем одночасно (наприклад, в США). Свої системи історично склалися в Євросоюзі, Китаї, Японії, СНД та Україні. Різниця між цими системами часом ускладнює вибір необхідних сталей для кінцевого продукту. Імплементація стандартів ЄС, що відбувається в Україні, спрощує подібне завдання. Взагалі, у світі сьогодні відомо понад 1500 різних марок сталей і сплавів для найрізноманітніших цілей і експлуатаційних умов. Швидше за все, з розвитком технологій застосування металу, в майбутньому будуть з'являтися нові різновиди сплавів за участю нових матеріалів, і число марок зростатиме.

Позначення сталей в стандартах України і СНД

У держстандартах України (ДСТУ) і країн СНД (ГОСТ) існує буквено-цифрова система позначення марок сталей і сплавів, де буквами виражені назви хімічних елементів і прийомів виплавки сталі, а цифрами – вміст елементів. Літерні позначення застосовуються також для зазначення способу розкиснення (кп – кипляча сталь, нс – напівспокійна, сп – спокійна). По-особливому маркуються окремі групи сталей – будівельні, конструкційні, нержавіючі, інструментальні та ін.

Нелеговані конструкційні сталі звичайної якості (ГОСТ 380, ДСТУ 2651) позначають як Ст., приклад – Ст. 3. Цифра після букв характеризує умовний процентний вміст вуглецю. У свою чергу, маркування конструкційних нелегованих якісних сталей (ГОСТ 1050, ДСТУ 7809) – це двозначне число, що показує середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка (скажімо, 10).

Якісні сталі для котлів та посудин високого тиску відповідно до ГОСТ 5520 і ДСТУ 8804 маркують як конструкційні нелеговані сталі, але з додаванням літери К (наприклад, 20К).

Конструкційні леговані сталі за ГОСТ 4543 і ДСТУ 7806 позначають буквами і цифрами. Цифри після кожної букви – це приблизний вміст відповідного елемента (але якщо показник менше 1,5%, то цифра не ставиться). Додаткові якісні параметри (знижений вміст домішок типу сірки і фосфору) вказуються буквою А чи Ш в кінці позначення, приклад – 12ХНЗА, 18ХГ-Ш. Ливарні конструкційні сталі (ГОСТ 977, ДСТУ 8781) позначаються так само, як якісні і леговані, але з буквою Л в кінці найменування.

Позначення основних легуючих елементів при маркуванні сталей за ГОСТ/ДСТУ

Зокрема, додавання хрому і нікелю в сталь покращує її міцносні характеристики і придає корозійну стійкість, кобальт збільшує жароміцність і опірність ударним впливам, ніобій покращує твердість, утомну міцність і зварюваність.

Сталі будівельні, згідно ДСТУ 8539/ГОСТ 27772, маркують буквою С та цифрами, що ілюструють мінімальну межу плинності. Додатково є такі позначення: Т – термозміцнений прокат, К – підвищена корозійна стійкість (скажімо, С345Т, С390К), Д – підвищений вміст міді.

Сталі інструментальні нелеговані згідно ГОСТ 1435 поділяються на:

• якісні: позначаються буквою У і цифрою середнього вмісту вуглецю (У7, У8, У10);

• високоякісні, з додатковою буквою А в кінці марки (наприклад, У8А) або додатковою буквою Г, що вказує на підвищений вміст марганцю (наприклад, У8ГА).

Сталі інструментальні леговані (ДСТУ 3833, ГОСТ 5950) маркуються так само, як леговані конструкційні (4Х2В5МФ і т.д.).

Далі, швидкорізальним сталям у формулюванні марки присвоюється літера Р (на самому початку), потім йде цифра середньої частки вольфраму в складі, після цього – букви і цифри, що відображають масовий вміст елементів. Однак не вказується вміст хрому (він стабільний, близько 4% у всіх швидкорізальних сталях) і вуглецю (він завжди пропорційний вмісту ванадію). З іншого боку, якщо вміст ванадію >2,5%, використовуються буква Ф і цифра (Р6М5, Р6М5Ф3 та ін.).

Нержавіючі стандартні сталі (ГОСТ 5632) маркують буквами і цифрами аналогічно конструкційним легованим (скажімо, 08Х18Н10Т або 16Х18Н12С4ТЮЛ).

Іменування автоматних сталей (ГОСТ 1414) починається літерою А; якщо сталь легована свинцем – то буквами АС. Щоб показати вміст легуючих добавок, використовується маркування, аналогічне конструкційним сталям.

Сталі електротехнічні позначають буквою Е, перша цифра показує вміст кремнію, друга цифра – електротехнічні властивості. Так, Е21 – електротехнічна сталь, що містить 2% кремнію і близько 0,1% вуглецю.

Маркування сталей за євростандартами

Відповідно до частини 1 євростандарту EN 10027 і його української версії ДСТУ EN 10027, за порядком присвоєння найменувань, сталі диференціюються на 2 групи.

Група 1 об'єднує сталі, марки яких залежать від їх призначення, а також фізичних або механічних властивостей. Марки складаються з однієї або більше букв, які фіксують призначення сталі, і наступних цифр, що описують її властивості. Після цифр, можуть бути присутніми символи, що визначають стан поставки і призначення продукту. Для прикладу, маркування S355J0 означає конструкційну сталь з мінімальною межею плинності 355 Н/мм2 і роботою руйнування при ударі 27 Дж, виміряною при температурі 0°С.

До групи 2 входять сталі, марки яких визначаються хімічним складом. Дана група розділена на підгрупи за призначенням і вмістом легуючих елементів. Так, 13CrMo4-5 – нелегована сталь із середнім вмістом 0,13% вуглецю, 1% хрому, 0,5% молібдену і більше 1% марганцю.

Крім базового маркування, сталі за європейськими стандартами мають порядкові номери. Порядок їх присвоєння визначається євростандартом EN 10027-2 і українським ДСТУ EN 10027-2. Порядковий номер сталі представляється у вигляді «1.XXXX», де «1» демонструє приналежність матеріалу до сталей, наступні дві цифри – номер групи сталей, а дві останні – порядковий номер сталі у групі. За номером групи можна чітко визначити тип тієї чи іншої сталі.
 

Маркування сталей за американськими стандартами

У США застосовується відразу кілька систем маркування металів і сплавів, ці системи пов'язані з різними відомствами зі стандартизації. Найбільш відомі: AISI – Американський інститут чавуну і сталі, ACI – Американський інститут лиття, ANSI – Американський національний інститут стандартизації, AMS – Специфікація аерокосмічних матеріалів, ASME – Американське товариство інженерів-механіків, ASTN1 – Американське товариство випробування матеріалів, AWS – Американське товариство зварників, SAE – Товариство інженерів-автомобілістів. Позначки, які використовуються організаціями, є наслідком історії їх роботи, а також розвитку корелювальних галузей промисловості.

Зокрема, в маркуванні AISI, вуглецеві і леговані сталі, як правило, позначаються за допомогою 4-х цифр. Перші дві цифри вказують номер групи сталей, дві наступні – середній вміст вуглецю, помножений на 100. Крім цифр, в марках сталей можуть бути букви. Притому, букви B і L, що свідчать про легування відповідно бором (0,0005-0,03%) або свинцем (0,15-0,35%), ставляться між 2-ою і 3-ою цифрою марки, наприклад, 51В60, 15L48. Тоді як букви М і Е ставлять на початку позначення, якщо сталь призначена для виготовлення невідповідального сортового прокату (М) або ж отримана в електропечі (Е). Водночас, в кінці марочної формули може бути літера Н, що свідчить про те, що характерною властивістю цієї сталі є прогартовуваність.

Марки стандартних корозійностійких сталей за AISI включають три цифри і далі, у ряді випадків, одну, дві або більше букв. Перша з цифр визначає клас сталі: так, марки аустенітних корозійностійких сталей починаються з цифр 2ХХ і 3ХХ, тоді як феритні і мартенситні сталі визначаються за формулою 4ХХ. Звернемо увагу, що останні дві цифри - на відміну від вуглецевих і легованих сталей - ніяк не пов'язані з хімічним складом, а просто вказують на порядковий номер сталі у групі.

Маркування за нормами ASTM включає літеру А (тобто мова йде про чорний метал), порядковий номер нормативного документа ASTM (стандарту), і власне формулювання марки. Зазвичай в рамках ASTM присутня американська система фізичних величин, якщо ж в стандарті – метрична система позначень, після його номера вводиться буква М. Стандарти ASTM найчастіше визначають не тільки хімічний склад сталі, але і повний спектр вимог до продукції. Для вказівки власне марок і їх хімскладу, можуть використовуватися як позначення ASTM (коли хімічний склад і маркування визначаються безпосередньо в стандарті), так і запозичені в інших систем, скажімо, з AISI – для прутків, дроту, з ACI – для виливків із корозійностійких сталей.

UNS – це універсальна система маркування металів і сплавів. Вона була розроблена в 1975 році для уніфікації різних систем маркування в США. В UNS, марки сталей включають букви, що показують групу сталі, і п'ять цифр. За принципами UNS, найпростіше класифікувати сталі з системи AISI. Так, для конструкційних і легованих сталей, що входять в групу G, перші чотири цифри формули – це найменування в AISI, остання ж цифра замінює букви, що зустрічаються в AISI. Зокрема, літерам B і L, що вказують на легування бором або свинцем, відповідають цифри 1 і 4, а букві Е (продукт виплавлено в електропечі) – цифра 6. Марки корозійностійких AISI-сталей починаються буквою S, включають позначення сталі за AISI (перші три цифри) і два додаткових цифрових значення, що відповідають додатковим буквах в AISI.

Відповідність символів AISI і UNS
 

Марки суднобудівних сталей

Сталі для суднобудування маркуються за нормами Міжнародної асоціації класифікаційних товариств (МАКТ). В інтернаціональній практиці прийняті уніфіковані категорії корпусних сталей (А, В, D, Е, F), що характеризуються межею плинності і роботою удару при різній температурі. Буква ілюструє ударні характеристики: сталі марки (категорії) А не випробовуються на ударний вигин, В, D, Е і F – повинні забезпечувати певну роботу удару при температурах випробування відповідно 0°С, -20°С, -40°С, -60°С. Якщо після буквеного визначення немає цифри – сталь має нормальну міцність (межа текучості не менше 235 МПа або 24 кгс/мм2). Сталі підвищеної міцності після букв мають цифри 32, 36 або 40, що показують мінімальну межу плинності в 315, 355 або 390 МПа відповідно.

Механічні характеристики суднокорпусних сталей нормальної і підвищеної міцності визначаються міжнародними морськими регістрами BV, ABS, DNV, RINA та ін., національними та міждержавними стандартами.