Steel grades

Маркировка сталей выражает химсостав и свойства металла, позволяет дифференцировать продукцию по качеству, назначению, раскислению и другим признакам. Знание этих свойств позволяет правильно использовать стали при получении проката, подбирая марки согласно требуемым характеристикам конечной продукции и условиям, в которых она будет применена. Поэтому первичные обозначения для того, чтобы отличать одни разновидности стали от других, появились еще до начала массовой промышленной выплавки в ХІХ веке.

В целом, широкий марочный сортамент сталей дает возможность создавать и производить прокат с необходимым набором характеристик – для различных особенностей дальнейшего использования. При этом от изготовителя требуется строгое соблюдение заданных физико-химических параметров марки, чтобы эксплуатация изделий из нее происходила в штатном режиме, без отклонений и непредвиденных событий. Параметры каждой марки зафиксированы в соответствующих национальных стандартах и нормативной документации заводов-изготовителей.

Вместе с тем, в различных странах и их объединениях существуют различные системы маркировки, а в некоторых странах – несколько систем одновременно (например, в США). Свои системы исторически сложились в Евросоюзе, Китае, Японии, СНГ, Украине. Различие между этими системами порой затрудняет выбор необходимых сталей для конечного продукта. Имплементация стандартов ЕС, происходящая в Украине, упрощает подобную задачу. Вообще же в мире сегодня известно свыше 1500 различных марок сталей и сплавов для самых разных целей и эксплуатационных условий. Скорее всего, в будущем с развитием технологий применения металла будут появляться новые разновидности сплавов с участием новых материалов, и число марок будет возрастать.
 

Обозначение сталей в стандартах Украины и СНГ

В госстандартах Украины (ДСТУ) и стран СНГ (ГОСТ) существует буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где буквами выражены названия химических элементов и приемов выплавки стали, а цифрами –содержание элементов. Литерные обозначения применяются и для указания способа раскисления (кп – кипящая сталь, пс – полуспокойная, сп – спокойная). По-особому маркируются отдельные группы сталей – строительные, конструкционные, нержавеющие, инструментальные и др.

Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380, ДСТУ 2651) обозначают как Ст., пример – Ст. 3. Цифра после букв характеризует условное процентное содержание углерода. В свою очередь, маркировка конструкционных нелегированных качественных сталей (ГОСТ 1050, ДСТУ 7809) – это двузначное число, показывающее среднее содержание углерода в сотых долях процента (скажем, 10).

Качественные стали для котлов и сосудов высокого давления в соответствии с ГОСТ 5520 и ДСТУ 8804 маркируют как конструкционные нелегированные стали, но с добавлением буквы К (к примеру, 20К).

Конструкционные легированные стали по ГОСТ 4543 и ДСТУ 7806 обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы – это примерное содержание соответствующего элемента (но если показатель менее 1,5%, то цифра не ставится). Дополнительные качественные параметры (сниженное содержание примесей типа серы и фосфора) указываются буквой А или Ш в конце обозначения, пример – 12ХНЗА, 18ХГ-Ш. Литейные конструкционные стали (ГОСТ 977, ДСТУ 8781) обозначаются так же, как качественные и легированные, но с буквой Л в конце наименования.

Обозначение основных легирующих элементов при маркировке сталей по ГОСТ/ДСТУ
 

В частности, добавление хрома и никеля в сталь улучшает ее прочностные характеристики и придает коррозионную стойкость, кобальт увеличивает жаропрочность и сопротивляемость ударным воздействиям, ниобий улучшает твердость, усталостную прочность и свариваемость.

Стали строительные, согласно ДСТУ 8539/ ГОСТ 27772, маркируют буквой С и цифрами, иллюстрирующими минимальный предел текучести. Дополнительно есть такие обозначения: Т – термоупрочненный прокат, К – повышенная коррозионная стойкость (скажем, С345Т, С390К), Д – повышенное содержание меди.

Стали инструментальные нелегированные согласно ГОСТ 1435 подразделяются на

• качественные: обозначаются буквой У и цифрой среднего содержания углерода (У7, У8, У10);

• высококачественные, с дополнительной буквой А в конце марки (к примеру, У8А) или дополнительной буквой Г, указывающей на повышенное содержание марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные (ДСТУ 3833, ГОСТ 5950) маркируются так же, как легированные конструкционные (4Х2В5МФ и т.п.).

Далее, быстрорежущим сталям в формулировке марки присваивается литера Р (в самом начале), затем идет цифра средней доли вольфрама в составе, после этого – буквы и цифры, отражающие массовое содержание элементов. Однако не указывается содержание хрома (оно стабильно, около 4% во всех быстрорежущих сталях) и углерода (оно всегда пропорционально содержанию ванадия). С другой стороны, если содержание ванадия >2,5%, приводятся буква Ф и цифра (Р6М5, Р6М5Ф3 и др.).

Нержавеющие стандартные стали (ГОСТ 5632) маркируют буквами и цифрами аналогично конструкционным легированным (скажем, 08Х18Н10Т или 16Х18Н12С4ТЮЛ).

Именование автоматных сталей (ГОСТ 1414) начинается литерой А; если сталь легирована свинцом – то буквами АС. Чтобы показать содержание легирующих добавок, используется маркировка, аналогичная конструкционным сталям.

Стали электротехнические обозначают буквой Э, первая цифра показывает содержание кремния, вторая цифра – электротехнические свойства. Так, Э21 –электротехническая сталь, содержащая 2% кремния и около 0,1% углерода.
 

Маркировка сталей по евростандартам

Согласно части 1 евростандарта EN 10027 и его украинской версии ДСТУ EN 10027, по порядку присвоения наименований стали дифференцируются на 2 группы.

Группа 1 объединяет стали, марки которых зависят от их назначения, а также физических или механических свойств. Марки состоят из одной или более букв, фиксирующих назначение стали, и последующих цифр, описывающих свойства. За цифрами могут присутствовать символы, определяющие состояние поставки и назначение продукта. Для примера, маркировка S355J0 означает конструкционную сталь с минимальным пределом текучести 355 Н/мм2 и работой разрушения при ударе 27 Дж, измеренной при температуре 0°С.

В группу 2 включены стали, марки которых определяются химическим составом. Данная группа разделена на подгруппы по назначению и содержанию легирующих элементов. Так, 13CrMo4-5 – нелегированная сталь со средним содержанием 0,13% углерода, 1% хрома, 0,5% молибдена и более 1% марганца.

Кроме базовой маркировки, стали по европейским стандартам имеют порядковые номера. Порядок их присвоения определяется евростандартом EN 10027-2 и украинским ДСТУ EN 10027-2. Порядковый номер стали представляется в виде «1.XXXX», где «1.» демонстрирует принадлежность материала к сталям, следующие две цифры – номер группы сталей, а две последние – порядковый номер стали в группе. По номеру группы можно четко определить тип той или иной стали.
 

Маркировка сталей по американским стандартам

В США применяется сразу несколько систем маркировки металлов и сплавов, эти системы связаны с различными ведомствами по стандартизации. Наиболее известны AISI – Американский институт чугуна и стали, ACI – Американский институт литья, ANSI – Американский национальный институт стандартизации, AMS – Спецификация аэрокосмических материалов, ASME – Американское общество инженеров-механиков, ASTN1 – Американское общество испытания материалов, AWS – Американское общество сварщиков, SAE – Общество инженеров–автомобилистов. Обозначения, используемые организациями, проистекают из истории их работы, а также из развития коррелирующих отраслей промышленности.

В частности, в маркировке AISI углеродистые и легированные стали, как правило, обозначаются с помощью 4-х цифр. Первые две цифры сообщают номер группы сталей, две последующие – среднее содержание углерода, умноженное на 100. Кроме цифр, в марках сталей могут быть буквы. Притом буквы B и L, говорящие о легировании соответственно бором (0,0005-0,03%) или свинцом (0,15-0,35%), ставятся между 2-й и 3-й цифрой марки, например, 51В60, 15L48. Тогда как буквы М и Е ставят в начале обозначения, если сталь предназначена для изготовления неответственного сортового проката (М) или же получена в электропечи (Е). Наряду с этим, в конце марочной формулы может присутствовать литера Н, говорящая о том, что характерным свойством этой стали является прокаливаемость.

Марки стандартных коррозионностойких сталей по AISI включают три цифры и далее, в ряде случаев, одну, две или больше букв. Первая из цифр определяет класс стали: так, марки аустенитных коррозионностойких сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, тогда как ферритные и мартенситные стали определяются по формуле 4ХХ. Обратим внимание, что последние две цифры – в отличие от углеродистых и легированных сталей – никак не связаны с химическим составом, а просто указывают на порядковый номер стали в группе.

Маркировка по нормам ASTM включает литеру А (т.е. речь идет о черном металле), порядковый номер нормативного документа ASTM (стандарта), и собственно формулировку марки. Обычно в рамках ASTM присутствует американская система физических величин, если же в стандарте – метрическая система обозначений, после его номера вводится буква М. Стандарты ASTM чаще всего определяют не только химический состав стали, но и полный спектр требований к продукции. Для указания собственно марок и их химсостава могут использоваться как обозначения ASTM (когда химический состав и маркировка определяются непосредственно в стандарте), так и заимствованные у других систем, скажем, из AISI – для прутков, проволоки, из ACI – для отливок из коррозионностойких сталей.

UNS – это универсальная система маркировки металлов и сплавов. Она разработана в 1975 г. для унификации различных систем маркировки в США. В UNS марки сталей включают буквы, показывающие группу стали, и пять цифр. По принципам UNS проще всего классифицировать стали из системы AISI. Так, для конструкционных и легированных сталей, входящих в группу G, первые четыре цифры формулы – это наименование в AISI, последняя же цифра заменяет буквы, встречающиеся в AISI. В частности, литерам B и L, указывающим на легирование бором или свинцом, соответствуют цифры 1 и 4, а букве Е (продукт выплавлен в электропечи) – цифра 6. Марки коррозионностойких AISI-сталей начинаются буквой S, включают обозначение стали по AISI (первые три цифры) и два дополнительных цифровых значения, соответствующих дополнительным буквам в AISI.

Соответствие символов AISI и UNS
 

Марки судостроительных сталей

Стали для судостроения маркируются по нормам Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО). В интернациональной практике приняты унифицированные категории корпусных сталей (А, В, D, Е, F), характеризуемые пределом текучести и работой удара при различной температуре. Буква иллюстрирует ударные характеристики: стали марки (категории) А не испытываются на ударный изгиб, В, D, Е и F – должны обеспечивать определенную работу удара при температурах испытания соответственно 0°С, -20°С, -40°С, -60°С. Если после буквенного определения нет цифры – сталь имеет нормальную прочность (предел текучести не менее 235 МПа или 24 кгс/мм2). Стали повышенной прочности после букв имеют цифры 32, 36 или 40, показывающие минимальный предел текучести в 315, 355 или 390 МПа соответственно.

Механические характеристики судокорпусных сталей нормальной и повышенной прочности определяются международными морскими регистрами BV, ABS, DNV, RINA и др., национальными и межгосударственными стандартами.