Сплав железа и углерода в зависимости от процентного содержания и формы присутствия углерода в сплаве делятся на Чугуны (содержание углерода в сплаве 2,14% и более) и Стали (содержание углерода в сплаве, как правило, менее 2%).
В чугунах углерод, представлен в виде графита и цементита, в сталях – в виде дисперсий, твёрдых растворов, эвтектических смесей и химических соединений (карбидов).
Для достижения требуемых физико-химических свойств в сплав железа и углерода могут быть введены добавки – легирующие элементы.
Чугуны и стали подразделяются на следующие виды:
Чугуны подразделяются на:
- Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит);
- Серый чугун (графит в форме пластин);
- Ковкий чугун (графит в хлопьях);
- Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов);
- Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит).
Стали, в свою очередь, делятся на:
- Конструкционная сталь (до 0,8 % C) ;
- Инструментальная сталь (до ~2 % C);
- Нержавеющая сталь;
- Высокопрочные и специальные стали.
Наиболее широкое распространение в народном хозяйстве получили стали.
Маркировка сталей была разработана в СССР и действуют по настоящее время на территории РФ и СНГ.
На наличие легирующих элементов в составе стали указывают буквы, присутствующие в обозначении марки стали.
Так, например, буквой Х - обозначается хром, Н никель, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний, Ф - ванадий, Р - бор, А - азот, Б - ниобий, Е - селен, Ц - цирконий, Ю - алюминий, Ч - показывает о наличии редкоземельных металлов.
В зависимости от химического состава и предназначения наиболее часто используемые стали и сплавы имеют следующие обозначения.
Конструкционные стали обыкновенного качества нелегированные обозначают буквами Ст. (например, Ст.3)
Цифра, стоящая после букв, условно обозначает содержание углерода в стали в процентах.
Конструкционные нелегированные качественные стали (например, Ст.10; Ст.20; Ст.30; Ст.45), обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента, т. е. 0,10%; 0,20% ...
Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме не более 2,5%.
Стали 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разницей углерода, в таких сталях среднее содержание каждого элемента содержится менее 1% процента, поэтому цифры за буквой не ставятся.
Конструкционные легированные стали, такие как 20Х; 40Х обозначают буквами и цифрами, в данном случае марка показывает содержание углерода в сотых долях процента и основного легирующего элемента хрома. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента в процентах, при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.
30ХГСА хромокремнемарганцевая сталь, обладает большой прочностью и повышенным сопротивлением к ударным нагрузкам. В состав марки входит углерод 0,30%, кроме углерода содержит марганец, кремний и хром, примерно в равных долях по 0,8— 1,1%
В высококачественных сталях со стабильно высокими физико-механическими свойствами содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов. В конце таких марок ставится буква А, например 38ХН3МА. Также обозначаются и конструкционные рессорно-пружинные стали, например 60С2А, где первые цифры показывают углерод в сотых долях процента.
Маркировка конструкционных подшипниковых сталей, производится так, они обозначаются также как и легированные, но маркировка начинается с буквы Ш (например, ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ). Цифра 15 говорит о содержании легирующего хрома, примерная доля которого равна 1,5%, в стали ШХ4 0,4% соответственно.
Литейные конструкционные стали обозначаются как качественные и легированные, но в конце наименования ставят букву Л, (35ХМЛ; 40ХЛ и т.п.).
Строительные стали обозначают буквой С и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Дополнительно применяют обозначения: Т — термоупрочненный прокат, К — повышенная коррозионная стойкость, например, С345Т; С390К и т. п.
Стали инструментальные нелегированные, делятся на качественные (обозначаются буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода, например, У7; У8; У10) и высококачественные (обозначаются дополнительно буквой А в конце наименования, например, У8А; У10А или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца, например, У8ГА).
Обозначение стали инструментальной легированной, совпадает с обозначением конструкционной легированной стали, например ХВГ, наличие букв в которой указывает на наличие в ней основных легирующих элементов Хрома, Вольфрама, Марганца в количестве около 1%.
Маркировка быстрорежущей стали начинается с буквы Р, затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама (например, Р18; Р9), затем следуют буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. (например, сталь Р6М5) цифра 5 показывает долю молибдена в этой марке. Содержание хрома не указывают, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указывается (например, стали Р6М5Ф3).