Jak poznáte, že je ocel kvalitní?

Každý odborník, který se zabývá kovem, zná pojem „třída oceli“. Rozluštění značek ocelových slitin umožňuje získat představu o jejich chemickém složení a fyzikálních vlastnostech. Pochopení tohoto značení je i přes jeho zdánlivou složitost vcelku jednoduché – důležité je pouze vědět, na jakém principu je sestaveno.

Málokdy funguje výroba bez oceli, takže pochopení jejích jakostí je nesmírně důležité

Slitina je označena písmeny a čísly, pomocí kterých lze přesně určit, které chemické prvky obsahuje a v jakém množství. S vědomím toho, jakož i toho, jak každý z těchto prvků může ovlivnit hotovou slitinu, je možné s vysokou mírou pravděpodobnosti přesně určit, jaké technické vlastnosti jsou charakteristické pro konkrétní druh oceli.

Druhy ocelí a vlastnosti jejich značení

Ocel je slitina železa a uhlíku, přičemž obsah uhlíku v ní není vyšší než 2,14 %. Uhlík dodává slitině tvrdost, ale pokud je přebytek, kov se stává příliš křehkým.

Jedním z nejdůležitějších parametrů, podle kterého se oceli dělí do různých tříd, je chemické složení. Mezi oceli podle tohoto kritéria se rozlišují legované a uhlíkové oceli, které se dělí na nízkouhlíkové (uhlík do 0,25 %), středně uhlíkové (0,25–0,6 %) a vysokouhlíkové (obsahují více než 0,6 % uhlíku).

Zahrnutím legujících prvků do oceli lze získat požadované vlastnosti. Tímto způsobem se kombinací typu a kvantitativního obsahu přísad získávají třídy se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, odolností proti korozi, magnetickými a elektrickými charakteristikami. Samozřejmě je možné zlepšit vlastnosti ocelí tepelným zpracováním, ale legovací přísady to umožňují efektivněji.

Na základě kvantitativního složení legujících prvků se rozlišují nízko, středně a vysokolegované slitiny. V prvních legujících prvcích není více než 2,5%, ve středně legovaných prvcích – 2,5–10%, ve vysoce legovaných – více než 10%.

Oceli jsou klasifikovány podle jejich účelu. Existují tedy instrumentální a strukturální typy, třídy vyznačující se speciálními fyzikálními vlastnostmi. Nástrojové typy se používají k výrobě lisovacích, měřících a řezných nástrojů, konstrukčních – k výrobě výrobků používaných ve stavebnictví a strojírenství. Slitiny, které mají speciální fyzikální vlastnosti (také nazývané přesnost), se používají k výrobě produktů, které musí mít speciální vlastnosti (magnetické, pevnostní atd.).

Oceli jsou také vzájemně kontrastovány na základě jejich speciálních chemických vlastností. Mezi slitiny této skupiny patří nerezové, odolné proti vodnímu kameni, žáruvzdorné atd. Typicky mohou být nerezové oceli odolné vůči korozi a nerezové oceli pro potraviny – to jsou různé kategorie.

Kromě užitečných prvků obsahuje ocel také škodlivé nečistoty, z nichž hlavními jsou síra a fosfor. Obsahuje také plyny v nevázaném stavu (kyslík a dusík), což negativně ovlivňuje jeho vlastnosti.

Uvážíme-li hlavní škodlivé nečistoty, fosfor zvyšuje křehkost slitiny, která se projevuje zejména při nízkých teplotách (tzv. studená křehkost) a síra způsobuje praskliny v kovu zahřátém na vysoké teploty (červená křehkost). Fosfor mimo jiné výrazně snižuje tažnost zahřátého kovu. Na základě kvantitativního obsahu těchto dvou prvků se oceli dělí na běžné jakostní (ne více než 0,06–0,07 % síry a fosforu), vysoce jakostní (do 0,035 %), vysoce jakostní (do 0,025 %) a zejména vysoce kvalitní (síra – až 0,015%, fosfor – až 0,02%).

Značení ocelí také udává, do jaké míry byl z jejich složení odstraněn kyslík. Podle stupně dezoxidace se oceli dělí na:

• klidný typ, označený kombinací písmen „SP“;
• poloklidný – „PS“;
• varu – „KP“.

Co znamená označení oceli?

Dešifrovat značku se stalo docela snadné, stačí mít určité informace. Konstrukční oceli běžné jakosti a neobsahující legující prvky jsou označeny kombinací písmen „St“. Podle čísla za písmeny v názvu značky můžete určit, kolik uhlíku je v takové slitině (počítáno v desetinách procenta). Po číslech mohou následovat písmena „KP“: z nich je zřejmé, že tato slitina neprošla zcela deoxidačním procesem v peci, a proto patří do kategorie varu. Pokud název značky taková písmena neobsahuje, pak ocel odpovídá klidné kategorii.

Konstrukční nelegovaná ocel, klasifikovaná jako vysoce jakostní, má ve svém označení dvě čísla, používají se k určení průměrného obsahu uhlíku v ní (počítáno na setiny procenta).

Než začneme uvažovat o jakosti těch ocelí, které obsahují legující přísady, měli byste pochopit, jak jsou tato přísada označena. Označení legovaných ocelí může obsahovat následující písmenná označení:

Označení ocelí s legujícími prvky

Jak bylo uvedeno výše, klasifikace ocelí s legujícími prvky zahrnuje několik kategorií. Značení legovaných ocelí je sestaveno podle určitých pravidel, jejichž znalost umožňuje poměrně jednoduše určit kategorii konkrétní slitiny a hlavní oblast její aplikace. V počáteční části názvů takových značek jsou čísla (dvě nebo jedna) označující obsah uhlíku. Dvě čísla označují jeho průměrný obsah ve slitině v setinách procenta a jedno v desetinách. Existují také oceli, které nemají čísla na začátku názvu značky. To znamená, že obsah uhlíku v těchto slitinách je do 1 %.

Písmena, která jsou vidět za prvními číslicemi názvu značky, označují, z čeho je slitina vyrobena. Za písmeny, která poskytují informace o konkrétním prvku v jeho složení, mohou, ale nemusí následovat čísla. Pokud je tam číslo, pak určuje (v celých procentech) průměrný obsah prvku označeného písmenem ve slitině, a pokud tam není číslo, znamená to, že tento prvek je obsažen v rozmezí od 1 do 1,5 %. .

Na konci označení určitých druhů oceli může být písmeno „A“. To naznačuje, že se jedná o vysoce kvalitní ocel. Tyto třídy mohou zahrnovat uhlíkové oceli a slitiny s legujícími přísadami ve svém složení. Podle klasifikace tato kategorie ocelí zahrnuje oceli, ve kterých obsah síry a fosforu není vyšší než 0,03 %.

Příklady značení ocelí různých typů

Určení třídy oceli a přiřazení slitiny k určitému typu je úkol, který by specialistovi neměl dělat žádné problémy. Ne vždy máte po ruce tabulku s rozpisem názvů značek, ale níže uvedené příklady vám pomohou to zjistit.

Konstrukční oceli, které neobsahují legující prvky, jsou označeny kombinací písmen „St“. Následující čísla představují obsah uhlíku, počítaný v setinách procenta. Poněkud jinak se označují nízkolegované konstrukční oceli. Například ocel 09G2S obsahuje 0,09 % uhlíku a legující přísady (mangan, křemík atd.) jsou obsaženy do 2,5 %. 10KhSND a 15KhSND, které jsou si svým značením velmi podobné, se liší různým množstvím uhlíku a podíl každého legujícího prvku v nich není větší než 1 %. To je důvod, proč za písmeny označujícími každý legující prvek v takové slitině nejsou žádná čísla.

20Х, 30Х, 40Х atd. – takto se označují konstrukční legované oceli, převládajícím legujícím prvkem je v nich chrom. Číslo na začátku takové značky je obsah uhlíku v dotyčné slitině, počítaný v setinách procenta. Písmenné označení každého legujícího prvku může být následováno číslem, které se používá ke stanovení jeho kvantitativního obsahu ve slitině. Pokud tam není, pak uvedený prvek v oceli neobsahuje více než 1,5 %.

Můžete zvážit příklad označení chrom-křemíko-manganové oceli 30KhGSA. Podle označení se skládá z uhlíku (0,3 %), manganu, křemíku a chrómu. Obsahuje 0,8–1,1 % každého z těchto prvků.

Jak dešifrovat ocelové značky?

Aby bylo dešifrování označení různých druhů ocelí snadné, měli byste dobře vědět, co to je. Některé kategorie oceli mají speciální označení. Obvykle jsou označeny určitými písmeny, což vám umožní okamžitě pochopit jak účel daného kovu, tak jeho přibližné složení. Podívejme se na některé z těchto značek a pochopíme jejich označení.

Konstrukční oceli speciálně určené pro výrobu ložisek poznáte podle písmene „Ш“ toto písmeno je umístěno na samém začátku jejich označení. Za ním v názvu značky je písmeno označení příslušných legujících přísad a také čísla, kterými se určuje kvantitativní obsah těchto přísad. Oceli jakosti ShKh4 a ShKh15 tedy kromě železa a uhlíku obsahují chrom v množství 0,4 a 1,5 %, v tomto pořadí.

Písmeno „K“, které se objevuje za prvními číslicemi v názvu značky, udávající kvantitativní obsah uhlíku, označuje konstrukční nelegované oceli používané pro výrobu nádob a parních kotlů pracujících pod vysokým tlakem (20K, 22K atd.) .

Vysoce kvalitní legované oceli, které mají zlepšené odlévací vlastnosti, lze rozpoznat podle písmene „L“ na samém konci označení (35ХМЛ, 40ХЛ atd.).

Pokud neznáte specifika označení, může dešifrování tříd konstrukční oceli způsobit určité potíže. Slitiny této kategorie jsou označeny písmenem „C“, které je umístěno na samém začátku. Čísla za ním označují minimální mez kluzu. Tyto značky také používají další písmenná označení:

• písmeno T – tepelně zpevněné válcované výrobky;
• písmeno K – ocel, vyznačující se zvýšenou odolností proti korozi;
• písmeno D je slitina vyznačující se vysokým obsahem mědi (S345T, S390K atd.).

Nelegované oceli patřící do kategorie nářadí jsou označeny písmenem „U“ je umístěno na začátku jejich označení. Číslo následující za tímto písmenem vyjadřuje kvantitativní obsah uhlíku v dané slitině. Oceli této kategorie mohou být kvalitní a kvalitní (poznáte je podle písmene „A“, je umístěno na konci názvu značky). Jejich označení může obsahovat písmeno „G“, což znamená vysoký obsah manganu (U7, U8, U8A, U8GA atd.).

Nástrojové oceli obsahující ve svém složení legující prvky se označují podobně jako legované konstrukční oceli (KhVG, 9KhVG aj.).

Označení těch ocelí, které jsou zařazeny do kategorie vysokorychlostního řezání, začíná písmenem „P“, za nímž následují čísla udávající kvantitativní obsah wolframu. Jinak jsou značky takových slitin pojmenovány podle standardního principu: písmena označující prvek a podle toho čísla odrážející jeho kvantitativní obsah. Označení takových ocelí neoznačuje chrom, protože jeho standardní obsah v nich je asi 4%, stejně jako uhlík, jehož množství je úměrné obsahu vanadu. Pokud množství vanadu překročí 2,5 %, pak je jeho písmenné označení a kvantitativní obsah připojeno na samém konci označení (З9, Р18, Р6М5Ф3 atd.).

Zvláštním způsobem se označují nelegované oceli spadající do kategorie elektro (často se jim také říká čisté technické železo). Nízký elektrický odpor těchto kovů je zajištěn díky tomu, že jejich složení se vyznačuje minimálním obsahem uhlíku – méně než 0,04%. V označení jakostí takových ocelí nejsou žádná písmena, pouze čísla: 10880, 20880 atd. První číslice označuje klasifikaci podle typu zpracování: válcované za tepla nebo kované – 1, kalibrované – 2. Druhá číslice je spojena s kategorií koeficientu stárnutí: 0 – nestandardizované, 1 – normalizované Třetí číslice označuje skupinu, do které tato ocel patří podle standardizované charakteristiky brané jako hlavní. Samotná hodnota normalizované charakteristiky se určuje ze čtvrté a páté číslice.

Principy, podle kterých jsou ocelové slitiny označovány, byly vyvinuty již v sovětském období, ale stále se úspěšně používají nejen v Rusku, ale také v zemích SNS. S informacemi o konkrétní třídě oceli můžete nejen určit její chemické složení, ale také efektivně vybrat kovy s požadovanými vlastnostmi.

Pochopení této problematiky je důležité jak pro specialisty, kteří vyvíjejí a navrhují různé kovové konstrukce, tak pro ty, kteří často pracují s různými oceli a vyrábějí z nich díly pro různé účely.

ocel je deformovatelná slitina železa s hmotnostním zlomkem uhlíku do 2,14% – právě uhlík umožňuje tomuto materiálu poskytovat pevnost. Je důležité, že přítomnost železa v oceli musí být alespoň 45 %. Dnes existuje více než 1500 různých druhů ocelí a slitin z nich vyrobených. Díky této rozmanitosti je ocel jednou z nejoblíbenějších kovových slitin, které se používají v mnoha výrobních oblastech pro výrobu různých konstrukcí a nástrojů. Jednou z výhod oceli je, že slitina je snadno recyklovatelná, což znamená, že ji lze roztavit a znovu použít.
Oceli lze klasifikovat podle mnoha kritérií, ale hlavním kritériem je chemické složení.

Klasifikace podle chemického složení

Chemické složení oceli je uhlíkové a legované. Uhlíková ocel – jedná se o ocel s vysokým obsahem uhlíku (až 2 %) bez legujících prvků. Materiál je žádaný v průmyslu i v národním hospodářství pro takové vlastnosti, jako je výborná zpracovatelnost, dlouhá životnost, pevnost a nízká cena. V krystalové mřížce uhlíkové oceli je uhlík – díky tomu je ocel ostřejší a tvrdší, ale zároveň poměrně křehká. V závislosti na procentu uhlíku existují:

• Nízkouhlíkové oceli s obsahem uhlíku 0,10 až 0,25 % mají vysokou tvrdost, ale mají nízkou schopnost plastické deformace. Tento typ oceli se vyznačuje měkkostí a malým hmotnostním zlomkem manganu.
• Středouhlíkové oceli s hmotnostním podílem uhlíku od 0,3 do 0,6 % a trvalými nečistotami; kterými jsou často nikl, chrom a křemík.
• Vysokouhlíkové oceli se zvýšeným obsahem uhlíku – od 0,6% do 2%. Během výrobního procesu prochází vysoko uhlíková ocel tepelnému zpracování. Třídy oceli s vysokým obsahem uhlíku se používají ve strojírenství, k výrobě nástrojů a k výrobě přesných měřicích přístrojů.

Protože jednou z charakteristik uhlíkové oceli je její schopnost, je obzvláště oblíbená ve strojírenství, což je spojeno se schopností kovu odolávat aktivnímu zatížení a také vysoké limity únavy.

Ocel, která kromě uhlíku a železa obsahuje další složky speciálně zavedené do své struktury (například křemík, nikl, chrom atd.) – toto je legovaná ocel. Nestačí pouze smíchat taveninu, všechny složky se spojí na molekulární úrovni a vytvoří nové sloučeniny a struktury krystalové mřížky. Tyto přídavné látky se používají k tomu, aby slitina získala specifické vlastnosti potřebné pro určité situace. Navzdory skutečnosti, že koncentrace přísad v legované oceli není příliš vysoká, i tato malá frakce (přibližně 1-3%) umožňuje transformovat charakteristiky materiálu v požadovaném směru.

Celkové složení legujících složek uvnitř oceli tedy určuje tři třídy:

• Nízká slitina (ne více než 2,5 % legujících složek); Mezi výhody patří vysoká mez kluzu, odolnost proti chladu, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi a také snížený sklon k mechanickému stárnutí.
• Legováno (od 2,5 do 10 %); Toto spojení se používá nejčastěji
• Vysoce legované oceli obsahují více než 10 % legujících složek ve slitině a používají se téměř ve všech odvětvích moderního průmyslu. Vyznačují se vysokým stupněm pevnosti a složitou krystalickou strukturou.

Klasifikace podle účelu

• Konstrukční oceli. Tento druh oceli je velmi žádaný kvůli jeho vysoká pevnost, tažnost a odolnost proti deformaci. Najde uplatnění ve strojírenství a stavebních pracích. Konstrukční oceli se zase dělí na: konstrukční (uhlíkové oceli běžné jakosti), cementované (nízkouhlíkové oceli obsahující 0,1-0,3 % uhlíku), vysokopevnostní, pružinové, vylepšené (středně uhlíkové, chromové, chromniklové , chrom-křemíko-manganové, chrom-nikl-molybdenové oceli), automatické, korozivzdorné, ložiskové, otěruvzdorné, žáruvzdorné a žáruvzdorné, jakož i za studena tvářené oceli. Klíčovou vlastností takových kovů je jejich schopnost odolávat konstantnímu a proměnlivému zatížení.
• Nástrojové oceli jsou materiály, ve kterých je obsah uhlíku 0,7 % nebo více. Tento druh se vyznačuje vysokým úroveň pevnosti a tvrdosti, plasticita při zahřátí. Tato skupina má také své podskupiny: jedná se o slitiny pro řezné a měřicí nástroje, lisování a válcování. Oblastí použití nástrojové oceli jsou dřevoobráběcí nástroje, jehlový drát, nástroje se sníženou odolností proti opotřebení.
• Oceli pro speciální účely se používají v prostředí s vys agresivní vlastnosti, radiační odolnost nebo elektrické vlastnosti. Jedná se o slitiny na bázi železa, jsou způsobeny přítomností speciálních prvků ve slitinách a dalšími chemickými vlastnostmi (korozivzdorné, žáruvzdorné a žáruvzdorné, kyselinovzdorné atd.).

Klasifikace jakosti platí i pro oceli, která je dána způsobem výroby a přítomností škodlivých nečistot (síra a fosfor) ve složení.

• Oceli běžné kvality jsou relativně levné, takže tento typ se nejčastěji používá v celé řadě průmyslových odvětví. Obsahovat ne více než 0,6 % uhlíku, ne více než 0,05 % síry a až 0,04 % fosforu. Nemají zvláštní vlastnosti, ale celkem snadno se zpracovávají.
• Vysoce kvalitní oceli mohou být uhlíkové nebo legované. Používají se k výrobě kritických dílů a sestav, jsou poměrně drahé. Hmotnostní podíl síry do 0,04 % a fosforu – do 0,035 %.
• Vysoce kvalitní oceli mají nízký obsah škodlivých nečistot – do 0,025 % síry a do 0,025 % fosforu. Tato skupina se taví v elektrických pecích a používá se ve zvláště kritických jednotkách.
• Zvláště kvalitní oceli: díky speciální technologii výroby mají velmi nízký obsah nečistot. Hmotnostní podíl síry do 0,015 % a fosforu – do 0,025 %. Používají se ve speciálních případech, například při vytváření jaderných reaktorů nebo v oblasti letectví a kosmonautiky.

Klasifikace podle struktury

Zde je důležité poznamenat, že struktura oceli je méně stabilním klasifikačním znakem, protože závisí na mnoha faktorech: rychlosti ochlazování kovu, způsobu tepelného zpracování, složení legovaných složek a také na stavu dodání. Proto by klasifikace podle struktury měla být provedena ve dvou stavech: v žíhaném (rovnovážném) a normalizovaném.

V žíhaném stavu je struktura ocelí rozdělena do šesti tříd:

• Eutektoidní oceli: patří do kategorie technických kovů. Obsahují 0,8 % uhlíku a mají perlitovou strukturu, která může být buď plastická nebo granulovaná. Ke vzniku struktury dochází v důsledku rekrystalizace austenitu.
• Hypereutektoidní oceli jsou jakosti kovů s dobrou strukturou, které jsou žádané ve stavebnictví a průmyslu. Obsahují od 0 do 8 % uhlíku a mají strukturu perlitu a cementitu.
• Hypoeutektoidní oceli našly své uplatnění při konstrukci strojů a konstrukcí. Obsah uhlíku je menší než 0,8 %. Konstrukce obsahuje přebytečný ferit.
• Ledeburit – oceli s primární ledeburitovou nebo karbidovou strukturou. Výhodou ledeburitu je jeho zvýšená křehkost a vysoká tvrdost.
• Austenitické oceli mají pevnou strukturu roztoku přesycenou uhlíkem a mají plošně centrovanou krystalovou mřížku.
• Feritické – oceli se strukturou legovaného feritu s určitým množstvím karbidů, vznikají s nízkým obsahem uhlíku a velkým množstvím legujícího prvku.

Pokud se podíváte na strukturu po normalizaci, můžete rozlišit 4 třídy oceli: perlitické, austenitické, martenzitické, feritické, kde martenzitické oceli jsou slitiny chrómu, jejichž struktura se skládá převážně z martenzitu. Tato třída zahrnuje středně nebo vysoce legované oceli.

Klasifikace deoxidační metodou

• Vroucí ocel – druh nízkouhlíkové oceli, jejíž tavenina opouští hutní pece v mírně deoxidovaném stavu. Klíčovým bodem je absence koncentrované smršťovací dutiny. Jedná se o poměrně křehkou ocel s nízkou svařitelností. Oceli, které jsou varného typu, jsou náchylné ke korozi.
• Klidná ocel – jedná se o slitiny, u kterých při tuhnutí ingotu po odlití prakticky nedochází k žádné výměně plynů. K tomuto účelu se používá úplná dezoxidace oceli: odstraněním kyslíku z ní a vytvořením smršťovací dutiny na povrchu kovu.
• Polotichá ocel – oceli získané dezoxidací tekutého kovu, méně úplné než při tavení klidné oceli, ale větší než při výrobě vroucí oceli.

Co znamená označení oceli?

Označení oceli je jedinečné, užitečné alfanumerické označení, které umožňuje rychle získat údaje o jejích fyzikálních vlastnostech, chemickém složení a způsobu výroby.

Značení je hotovo пpomocí abecedních a číselných znaků. Písmena označují legující prvky a čísla označují obsah uhlíku. Pokud je více než jedno procento, použijí se dvě číslice a hodnota je uvedena v setinách, pokud je menší, pak jedna a hodnota je uvedena v desetinách.

Označení ocelí s legujícími prvky

Legující prvky jsou označeny ruskými písmeny. Shoda každého prvku s označovacím písmenem je uvedena v tabulce níže.

Písmeno v ocelovém označení