Министерство образования и науки Российской Федерации

Северного Арктического федерального университета

МАРКИРОВКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ,

АЛЮМИНИЕВЫХ, МЕДНЫХ И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

АРХАНГЕЛЬСК

2012

Рассмотрены и рекомендованы к изданию учебно-методической комиссией института энергетики и транспорта САФУ Составители:

В.М.АЛЕКСАНДРОВ, доц., канд. техн. наук, В.Н.ПОТЕХИН, доц., канд. техн. наук, А.В.ПРОХОРОВ, ассистент Рецензент В.Д.ЛЕБЕДЕВ, доц., канд. техн. наук, УДК 669. 13./ 15+669.2 /.8 /. Маркировка железоуглеродистых, медных, алюминиевых и магниевых сплавов. Методические указания к выполнению лабораторной работы / сост. В.М.Александров, В.Н.Потехин, А.В.Прохоров. Архангельск: САФУ, 2012. - 14с.

В методических указаниях изложены принципы маркировки сталей, чугунов, силуминов, дуралюминов, бронз, латуней и магниевых сплавов.

Предназначены для студентов институтов ИЭиТ, ЛТИ, ИНиГ всех форм обучения.

© В.М.Александров, В.Н.Потехин, А.В.Прохоров Цель работы - привить навыки расшифровки марок сталей и сплавов. Среди большого количества используемых в технике конструкционных материалов ведущее место занимают металлы и сплавы. Все они имеют условные обозначения - марки, состоящие из букв, цифр или комбинаций цифр и букв.

В маркировке сталей и сплавов приняты различные критерии, наиболее распространённым из которых является химический состав. В некоторых случаях таким критерием является механическая характеристика сплава, в других - порядковый или условный номер, в основу которого положена область применения.

1 МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Сталями называют сплавы железа с углеродом (+ разные примеси), в которых углерода содержится не более 2,14%. Стали классифицируют по химическому составу, качеству и назначению.

Основным классификационным признаком, определяющим марку, стали, является её химический состав. По химическому составу стали делят:

• углеродистые;

• легированные.

Углеродистыми называют, стали, в которых кроме железа и углерода содержатся постоянные примеси, являющиеся следствием:

• особенностей металлургического производства (Mn, Si);

• невозможности их полного удаления (S, Р, О2, Н, N);

• случайные примеси (Cr, Ni, Си и другие).

Содержание примесей, как правило, в марке не указывается (только в ГОСТе), так как оно составляет менее одного процента.

Следовательно, в марке углеродистых сталей указывается содержание только углерода.

Легированными называют, стали, в которых кроме постоянных примесей содержатся специально вводимые легирующие элементы: Сг, Ni, W, V, Ti, Со и другие. Содержание легирующих элементов составляет один процент и более.

В марках легированных сталей указывается содержание углерода и легирующих элементов.

По качеству (по максимально допустимому содержанию вредных примесей S, Р) различают стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные (см. таблицу 1).

Таблица Содержание, %, не более Сталь Символ серы фосфора Обыкновенного Ст (перед условным Высококачественная 0,025 0,025 А (в конце обозначения) По назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами (специальные стали).

Конструкционные стали применяют для изготовления деталей машин и конструкций. Отличительной особенностью этих сталей является содержание углерода не более 0,65% и невысокое (1...3%) содержание легирующих элементов: Cr, N i, Mr, Mo, V, Ti и т.д.

Инструментальные стали применяют для изготовления режущего, измерительного и ударно-штампового инструмента.

Отличительной особенностью инструментальных сталей является содержание углерода 0,7...1,3% независимо от легирующих элементов.

К сталям с особыми свойствами (специальные стали) относятся:

• коррозионностойкие (нержавеющие);

• электромагнитные и ряд других.

Отличительной особенностью сталей этой группы является высокое содержание легирующих элементов, как правило, хрома и марганца 12% и выше, никеля 9% и выше.

В марке стали, обозначено несколько признаков классификации.

Например: сталь углеродистая конструкционная обыкновенного качества; сталь углеродистая инструментальная качественная; сталь, легированная с особыми свойствами высококачественная и т. д.

1.1.1 Конструкционные углеродистые стали. Они разделяются на стали обыкновенного качества и качественные. В обозначении марок стали углеродистой обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) входят символы «Ст», обозначающий сталь, и цифры от 0 до 6 - условный номер марки в зависимости от химического состава стали и механических свойств. Чем больше условный номер, тем выше прочность и ниже пластичность.

Сталь углеродистая обыкновенного качества выпускают следующих марок:

СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб.

Например: марка СтЗ означает сталь конструкционная, углеродистая, обыкновенного качества, условный номер которой 3.

В обозначении марки стали конструкционной углеродистой качественной (ГОСТ 1050-88) цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Выпускают такую сталь следующих марок:

05; 08; 10; 15; 20; 25; 30;...60.

Например: Сталь 15 означает конструкционная, углеродистая, качественная, содержащая в среднем 0,15% углерода.

1.1.2 Инструментальные углеродистые стали (ГОСТ 1435-99). В обозначении марок этих сталей на первом месте ставят букву «У»

(углеродистые). Цифры, следующие за буквами, указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента.

инструментальную сталь. Марки инструментальной углеродистой стали:

• качественной - сталь У7, У8, У9, У10, У12;

• высококачественной - У7А,...У12А.

Например: У10А означает марку инструментальной, углеродистой, высококачественной стали, которая содержит в среднем 1% углерода.

1.1.3 Конструкционные стали для отливок (ГОСТ 977-88). Эти стали маркируют аналогично конструкционным качественным углеродистым сталям, только в конце обозначения марки добавляют букву «Л» (литейная). Марки литейных сталей: 15Л, 20Л,...50Л.

Например: сталь ЗОЛ означает углеродистая, конструкционная, качественная, литейная, содержащая в среднем 0,3% углерода.

В основу обозначения марок легированных сталей положена буквенно-цифровая система.

Например: 40ХН, 20Х2Н4А, X I 2, 9ХФ.

Легирующие элементы обозначают русскими буквами (см.

таблицу 2) Б - ниобий М - молибден Ф - ванадий Г - марганец П - фосфор К - кобальт Т - титан Р — бор (если буква стоит не в начале марки) А — азот (если буква стоит не в начале и не в конце марки) Первые цифры, стоящие перед буквой, показывают среднее содержание углерода: если две или три цифры - в сотых долях процента (сталь 15ХФ, 110Г13Л), одна - в десятых долях процента (сталь 9ХС).

Если первых цифр нет, то это значит, что углерода в стали около 1% (сталь Х12М).

Цифры стоящие после букв, обозначающих легирующий элемент, указывают среднее содержание данного элемента в целых единицах процента (сталь 12Х2Н4). Если за буквой отсутствует цифра, значит содержания данного элемента около 1% (сталь 30ХГС).

Буква «А» в конце, как и для углеродистой, стали, обозначает высококачественную сталь (30ХГСН2А), буква «Л» - литейную (сталь 110Г13Л).

Например: сталь 30ХГСН2А означает конструкционная, легированная, высококачественная, содержащая 0,3% углерода, 1% хрома, 1% марганца, 1% кремния, 2% никеля.

Такая система маркировки охватывает большинство легированных сталей. Исключение составляют некоторые группы сталей, в обозначение марки которых дополнительно вводят буквы: Р - быстрорежущие, Ш подшипниковые. Для них правила маркировки другие (см. ниже).

К этой группе относятся, стали марок 9ХС, Х12М, 9ХФ, Х12Ф, X, 7X3, В2Ф. В обозначении марок первые цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если первых цифр (перед буквами) нет, содержание углерода около 1%.

Принципы расшифровки остальных букв и цифр этих марок изложены выше.

Например: сталь 9Х5ВФ означает инструментальная, легированная, качественная, содержащая 0,9% углерода, 5% хрома, 1% вольфрама, 1% ванадия.

1.2.2 Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73). Данную группу составляют, стали марок Р9К5, Р12ФЗ, Р18, Р9М4К8, Р2АМ9К5, Р6М5. Обозначение марки для всех этих сталей начинается с буквы Р быстрорежущая (рапид - скорость), цифры после неё указывают среднее содержание основного легирующего элемента (вольфрама) в целых единицах процента. Расшифровка остальных букв и цифр изложены выше.

Например: сталь Р6М5 означает легированная, быстрорежущая (инструментальная), качественная, содержащая 1% углерода, 6% вольфрама, 5% молибдена.

1.2.3 Сталь подшипниковая (ГОСТ 801-78). Подшипниковую сталь выпускают марок ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ. Первые буквы означают: Ш - подшипниковая, X - хром. Цифры после X показывают содержание хрома в десятых долях процента, буквы С и Г легирующие элементы - кремний и марганец (каждого около процента).

Например: сталь ШХ15 - легированная, подшипниковая, качественная, содержащая 1% углерода, 1,5% хрома.

2 МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых углерода свыше 2%. В зависимости от формы графита (графит - 100% углерод) различают серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

Серый чугун (ГОСТ 1412-85) маркируют буквами СЧ, после которых указывают цифры, соответствующие пределу прочности ( а ь ) при растяжении (МПа 10" ). Марки серого чугуна:

СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

Например: СЧ20 означает серый чугун, характеризующий пределом прочности при растяжении (200МПа хЮ" ).

Ковкий чугун (ГОСТ 1215-79) маркируется буквами КЧ, после которых указывают два числа: первое соответствует пределу прочности (Оь ) при растяжении МПа хЮ", второе - относительному удлинению (%, е). Марки ковких чугунов:

КЧЗО-6, КЧЗЗ-8,... КЧ80-1Д Например: КЧ35-10 означает ковкий чугун, характеризующийся пределом прочности при растяжении 350МПа хЮ" и относительным удлинением 10%.

Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293-85) маркируют буквами ВЧ и цифрами аналогично серому чугуну. Марки высокопрочных чугунов:

ВЧ35, ВЧ40,... ВЧ100.

3 МАРКИРОВКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Алюминиевые сплавы имеют буквенно-цифровую систему обозначения марок. Буквы означают соответствующую группу, а цифры указывают или номер сплава, или содержание основного легирующего элемента.

Алюминиевые сплавы подразделяют на пять групп:

1. Деформируемые (обрабатываемые давлением).

2. Высокой прочности (дуралюмины и сплавы типа В95).

4. Для сварных конструкций.

5. Литейные (силумины).

Маркировка первых четырёх групп предусмотрена ГОСТом 4784-97. Алюминиевые деформируемые сплавы обозначают буквами АД и цифрой, показывающей порядковый номер сплава.

Дуралюмин расшифровывают как твёрдый алюминий. Это сплав A l, Си, M g, Mr, Si, Fe. Марки дуралюминов: Д1, Д16, Д18, Д20 и т.д.

Буква Д означает дуралюмин, цифра - порядковый номер сплава.

Сплавы типа В95 - это высокопрочные (буква В) сплавы алюминия с добавками Zn, M g, Си. Цифры означают порядковый номер сплава.

Марки В88, В96.

Ковочные алюминиевые сплавы маркируют следующим образом:

АК2, АК4, АК8. Буквы АК означают алюминиевые ковочные сплавы, цифры - порядковый номер сплава.

Сплавы для сварных конструкций разделяют на две группы:

1. Алюминиево-марганцевые (марки АМц, АМц1);

2. Алюминиево-магниевые или магналии (марки АМг2, АМгЗ, Буквы означают группу сплавов, цифры - порядковый номер (у алюминиево-марганцевых) или среднее содержание магния в процентах (у алюминиево-магниевых).

Например: АМц1 означает алюминиево-марганцевый сплав для сварных конструкций с порядковым номером 1; АМгЗ - алюминиевомагниевый сплав для сварных конструкций, содержащий 3% магния.

Литейные алюминиевые сплавы - силумины маркируют в соответствии с ГОСТом 1583-93 буквами АЛ (алюминиевый литейный) и числом, соответствующим номеру сплава. Марки силуминов: АЛ2, АЛЗ, АЛ4,... АЛ32.

Например: АЛ28 означает алюминиевый литейный сплав (силумин) с условным номером 28.

4 МАРКИРОВКА МЕДНЫХ СПЛАВОВ

В медных сплавах основные компоненты обозначают русскими буквами (см. таблицу 3).

В промышленности наиболее распространёнными медными сплавами являются латуни и бронзы. В начале обозначения марки латуни указывают букву Л, бронзы - Бр. Буква Л в конце марки означает литейная. В марках всех литейных латуней и некоторых литейных бронз букву Л в конце марки опускается.

Латунями называют сплавы меди с цинком (Си + Zn). Кроме цинка могут быть введены и другие (легирующие) элементы: Fe, Mn, А1, Sn, N i, Si, Pb.

В зависимости от назначения (технологических свойств) различают латуни:

• обрабатываемые давлением (ГОСТ 15527-2004);

У каждого вида латуней свой способ маркировки.

4.1.1 Латуни, обрабатываемые давлением, разделяют на латуни простого и сложного химического состава. В марках латуней простого химического состава (Cu+Zn) после буквы Л указывают цифры, соответствующие среднему содержанию меди в сплаве.

Например: Л60 означает марка латуни, обрабатываемая давлением, содержащая в среднем 60% меди.

В марках латуней сложного химического состава (кроме Cu+Zn имеются другие компоненты) после буквы Л указывают буквы, обозначающие добавки, затем цифры, соответствующие среднему содержанию (%) меди и компонентов в последовательности написания букв. Между цифрами ставят тире, между буквами нет.

Например: ЛЖМц 59-1-1 означает марка латуни, обрабатываемая давлением, содержащая в среднем 59% меди, 1% железа, 1% марганца.

4.1.2 Латуни литейные. Маркировка латуней литейных аналогична маркировке легированных сталей, т.е. после Л указывают букву, обозначающую компонент, а за ней цифры, соответствующие среднему содержанию его в сплаве.

Например: ЛЦ40МцЗА означает марка латуни литейная, содержащая в среднем 40% цинка, 3% марганца, 1% алюминия.

Бронзы - это сплавы меди с оловом (Cu+Sn). Кроме олова вводится Fe, N i, Mn, Pb, Zn, P, Sb, Be и т.д. Ввиду дефицитности олова производят безоловянистые бронзы. В зависимости от назначения (технологических свойств) бронзы, как и латуни, делят на два вида:

1. Обрабатываемые давлением оловянные (ГОСТ 5017-2006) и безоловянные (ГОСТ 18175-78);

2. Литейные оловянные (ГОСТ 613-79) и безоловянные (ГОСТ 493-79).

Маркировка бронз аналогична маркировке соответствующих видов латуней (литейных и обрабатываемых давлением).

БрОЦ 4-3 - марка бронзы, обрабатываемая давлением, оловянная, БрКН 1 -3 - марка бронзы, обрабатываемая давлением, безоловянная, Бр05С25 - марка бронзы, литейная, оловянная, содержащая в среднем БрАПЖбНб - марка бронзы, литейная, безоловянная, содержащая в

5 МАРКИРОВКА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Магниевые сплавы - это сплавы магния с алюминием, марганцем, медью, кремнием, бериллием, цинком, цирконием и т.д.

Магниевые сплавы имеют буквенно-цифровую систему обозначения марок. Буквы указывают соответствующую группу, а цифры - порядковый номер сплава.

Магниевые сплавы подразделяют на две группы:

1 деформируемые (ГОСТ 14957-79);

2 литейные (ГОСТ 2856-79).

Марки деформируемых сплавов: M A I, МА2,...МА20.

Например: МА15 означает, марка магниевого деформируемого сплава с порядковым номером 15.

Марки литейных сплавов: МЛЗ, МЛ4,... МЛ 19.

Например: БЛ15 означает, марка магниевого литейного сплава с порядковым номером 15.

6 ПРИМЕРЫ НАПИСАНИЯ МАРОК СПЛАВОВ

В тексте пояснительной записки курсовых и дипломных проектов, курсовых работ, домашних и контрольных заданий марки записывают следующим образом:

...детали изготовляются из сталей марок Ст2, СтЗ, Ст5;

...из сталей марок 15, 20, 45;

...из сталей марок 38Х, 45ХН2МФ, Р18, ШХ15;

...из чугунов марок СЧ15, КЧ45-7, ВЧ60;

...из алюминиевых сплавов марок АД1, Д16, В95, АК8, АЛ20,...из латуней марок Л80, ЛАЖ60-1-1, ЛЦ38Мц2С2;

...из бронз марок БрА9ЖЗЛ, БрОЦ4-3, БрОЮСЮ, БрБ2;

...из магниевых сплавов марок МА2, МА5, МЛЗ, МЛ9;

В соответствующей графе штампа деталировочных чертежей марки сталей и сплавов записывают следующим образом.

Для конструкционных углеродистых сталей обыкновенного Сталь Ст5 ГОСТ 380-2005 или Ст5 ГОСТ 380-2005.

Для конструкционных углеродистых качественных сталей:

Сталь 20ГОСТ 1050-88.

Для инструментальных углеродистых сталей:

Сталь У10А ГОСТ 1435-99.

Для конструкционных легированных сталей:

Сталь 35Х2Н4ВА ГОСТ 4543-71.

Для инструментальных легированных сталей:

9ХФ ГОСТ 5950-2000.

Для подшипниковых сталей:

Для серых чугунов:

Серый чугун СЧ25 ГОСТ 1412-85 или СЧ25ГОСТ 1412-85.

Для ковких чугунов:

Ковкий чугун КЧ37-12 ГОСТ 1215-79 или Для высокопрочных чугунов:

Высокопрочный чугун ВЧ100 ГОСТ 7293-85 или Для сплавов алюминия:

Алюминиевый сплав Д16 ГОСТ 4784-97 или Алюминиевый сплав АЛ22 ГОСТ 1583-93 или АЛ22 ГОСТ Для латуней:

Латунь ЛЦ40МцЗА ГОСТ 17711-93 или Латунь Л60 ГОСТ 15527-2004 или Для бронз:

Бронза Бр05С25 ГОСТ 613-79 или Бронза БрА9Мц2Л ГОСТ 493-79 или Для магниевых сплавов:

Магниевый сплав МА8 ГОСТ 14957-78 или Магниевый сплав МЛ12 ГОСТ 2856-79 или 1. Изучить систему маркировки сталей и сплавов.

2. Законспектировать основные положения.

3. Расшифровать марки сталей и сплавов, предложенные 1. Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение: Учебник для вузов.

7-е изд., перераб. и доп. М.: ИД Альянс, 2011. - 644 с.

2. Материаловедение: учебник для вузов / Под общ. ред.

Б.Н. Арзамасова. М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2008. 648 с.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1993. 448 с.

ГОСТ 380 - 2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества.

Марки. - Введ. 01.07.2008. - М., 2009. - 11 с.

ГОСТ 1050 - 88. Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Технические условия. Марки. - Введ. 01.01.91. - М., 2008. - 17 с.

ГОСТ 4543 - 71. Прокат из легированной конструкционной стали.

Технические условия. Марки. - Введ. 01.01.73. - М., 1973. - 39 с.

ГОСТ 1435 - 99. Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. Марки. - Введ.

2002-01-01.- Минск, 2001. - 4 с.

ГОСТ 5950 - 2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. Марки. - Введ. 2002Минск, 2001.-7 с.

ГОСТ 14959 - 79. Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические требования. Марки. - Введ. 01.01.81. М., 1981.-31 с.

ГОСТ 801 - 78. Сталь подшипниковая. Технические условия.

Марки.-Введ. 01.01.80.-М., 1980.-23 с.

коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. - Введ.

01.01.75.-М., 2004.-20 с.

ГОСТ 977 - 88. Сталь конструкционная для отливок. Марки. - Введ.

01.01.85.-М., - 1988.-8 с.

ГОСТ 19265 - 73. Прутки и полосы из быстрорежущей стали.

Технические условия. Марки. - Введ. 01.01.75. - М., 2003. 22 с.

ГОСТ 1412 - 85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок.

Марки (Серый чугун). - М., Введ. 01.01.85. - 10 с.

ГОСТ 7293 - 85. Чугун с шаровидным графитом для отливок (Высокопрочный чугун). - Введ.01.01.87. - М., 1987. - 13 с.

ГОСТ 1585 - 85. Чугун антифрикционный для отливок. Марки. Введ. 01.01.87.-М., 1987. - 10 с.

ГОСТ 7769 - 82. Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки. - Введ. 01.01.83. - М., 1985. - 16 с.

ГОСТ 1215 - 79. Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия. Марки. - Введ. 01.01.81. - М., 2002. - 7 с.

деформируемые. Марки. - Введ. 2000-07-01. - Минск, 2001. - 13 с.

ГОСТ 1583 - 93. Сплавы, алюминиевые, литейные. Марки. - Введ.

01.01.97. - Минск, 2003. - 23 с.

ГОСТ 859 - 2001. Медь. Марки. - Введ. 01.03.2002. - Минск, 2002. с.

обрабатываемые давлением. Марки. - Введ. 01.07.2005. - Минск, 2004. с.

ГОСТ 17711 - 93. Сплавы медно-цинковые (латуни) литейные.

Марки.-Введ. 01.01.95.-Минск, 1996.- 17 с.

ГОСТ 5017 - 2006. Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением.

Марки. - Введ. 01.01.2008. - Минск., 2009. - 8 с.

ГОСТ 613 - 79. Бронзы оловянные литейные. Марки. - Введ.

01.01.81.-М., 2000.-5 с.

ГОСТ 493 - 79. Бронзы безоловянные литейные. Марки. - Введ.

01.01.81.-М., 2000.-3 с.

ГОСТ 18175 - 78. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки. - Введ. 01.01.81. - М., 2000. - 3 с.

ГОСТ 2856 - 79. Сплавы магниевые литейные. Марки. - Введ.

01.01.81.-М., 2 0 4. - 4 с.

ГОСТ 14957 - 79. Сплавы магниевые деформируемые. Марки. Введ. 01.01.81.-М., 1982.-4 с.

ГОСТ 1907 - 74. Титан и сплавы титановые, деформируемые. Введ. 01.07.92.-М., 2010.-3 с.

6. Примеры написания марок сталей и сплавов