Стали классификация и маркировка: расшифровка с таблицей, классификация, от чего зависит, как маркируются конструкционные металлы, сплавы, обозначения, примеры онлайн

Содержание

расшифровка с таблицей, классификация, от чего зависит, как маркируются конструкционные металлы, сплавы, обозначения, примеры онлайн

Любой мастер, работающий с металлическими изделиями, знает, что такое «марка стали». Ее расшифровка позволяет получить представление о химическом составе и физических параметрах, что является основополагающими сведениями для создания каких-либо предметов из металла. Многие считают, что маркировка стали, металлопроката — это сложный процесс, требующий наличия специальных знаний. Однако несмотря на мнимую сложность, разобраться в ней достаточно просто. Для этого потребуется знать лишь принцип ее составления и как она классифицируется, о чем и расскажет данная статья.

Сплав маркируется буквами и цифрами, благодаря чему удается максимально точно установить наличие химических элементов и их объем. На основании этих данных, а также знаний о том, как разные химикаты взаимодействуют с металлической основой, можно с максимальной точностью понять, какие технические свойства относятся к определённой стальной марке.


Разновидности сталей и особенности нанесения маркировочных меток

Сталь — это железо-углеродный сплав, количество которого не превышает 2,14%. Углеродная составляющая необходима для достижения твердости, но крайне важно следить за его концентрацией. Если он превысит показатель в 2,2%, то металл станет очень хрупким, из-за чем с ним будет практически невозможно работать.

При добавлении любых легирующих элементов можно добиться необходимых характеристик. Именно при помощи комбинации вида и объём добавок получаются марки, которые имеют лучшие механические свойства, устойчивость к воздействию коррозии. Безусловно, улучшить показатели качества можно и посредством тепловой обработки, однако использование легирующих добавок значительно ускоряет этот процесс.

Базовыми классификационными признаками являются следующие показатели.

  • Химический состав.
  • Назначение.
  • Качество.
  • Структура.
  • Степень раскисления.

Решения для бизнеса

  • магазины

    одежда, обувь, продукты,
    игрушки, косметика, техника
    Подробнее

  • склады

    материальные, внутрипроизводственные,
    сбытовые и транспортных организаций
    Подробнее

  • маркировка

    табак, обувь, легпром,
    лекарства
    Подробнее

  • производство

    мясное, заготовительное, механообрабатывающее,
    сборочно-монтажное
    Подробнее

  • rfid

    радиочастотная идентификация
    товарно-материальных ценностей
    Подробнее

  • егаис

    автоматизация учётных операций
    с алкогольной продукцией
    Подробнее

    • Что показывает маркировка

    Для того чтобы расшифровать указанную информацию, не требуется обладать профессиональными навыками и специальными знаниями.

    Конструкционная сталь, которая имеет обычное качество, а также не содержит легирующие элементы, получила отметку «Ст». Цифра, расположенная далее, отражает количество углерода. После них могут располагаться буквы «КП», которые оповещают о незаконченном раскислении в печи, поэтому подобный сплав считается кипящим. Если подобной аббревиатуры нет, то он считается спокойным типом.

    Маркировка и классификация стали по химическому составу

    Как упоминалось ранее, одно из главных разделений этого металлического материала основано на ее химическом составе. Базовыми составляющими материала служат железобетон и углерод (его концентрация меньше 2,14%). На основании концентрации и пропорций используемых добавок на объем железа приходится минимум половина.

    На основании уровня содержания углерода стальные изделия делятся.

    1. Малоуглеродистые — углерод не более 0,25%.
    2. Среднеуглеродистые — от 0,25 до 0,6%.
    3. Высокоуглеродистые — от 0,6%.

    Повышение углеродного компонента способствует повышению металлической твердости, но одновременно снижает его прочность. Для улучшения эксплуатации сплавов в них добавляются разные химические элементы, после чего они превращаются в легированные стали. Они бывают трёх типов.

    1. Низколегированные — объем добавок меньше 2,5%.
    2. Среднелегированные — 2,5-10%.
    3. Высоколегированные — может достигать 50%.

    Марка стали

    С%

    S<=

    Р<=

    Ст 0

    <=0,23

    0,07

    0,055

    Ст 1

    0,06-0,12

    0,045

    0,055

    Ст 2

    0,09-0,15

    0,045

    0,055

    Ст 3

    0,14-0,22

    0,045

    0,055

    Ст 4

    0,18-0,27

    0,045

    0,055

    Ст 5

    0,28-0,37

    0,045

    0,055

    Ст 6

    0,38-0,49

    0,045

    0,055

    Ст 7

    0,50-0,62

    0,045

    0,055

    По назначению

    Обозначения маркировки стали, металлов и сплавов.

    • Строительная — низколегированная, отличается хорошей свариваемостью. Главное предназначение заключается в создании строительных элементов.
    • Пружинная — имеет отличную упругость, прочность, стойкость к неблагоприятным факторам. Нужен при разработке пружин и рессоров.
    • Подшипниковая — не подвержена временному износу, имеет незначительную текучесть. Привлекается для сборки узлов и подшипников разного предназначения.
    • Нержавеющая — высоколегированная, хорошо переносит действие коррозии.
    • Жаростойкая — способна продолжительное время функционировать при высоких температурных показателях. Используется при разработке двигателя.
    • Инструментальная — необходима для создания дерево- и металлообрабатывающих предметов.
    • Быстрорежущая — для обрабатывающей металл продукции.
    • Цементируемая — нужна для создания деталей и узлов, эксплуатируемых при больших нагрузках даже при значительном поверхностном износе.

    По структурному критерию

    В понятие «структура» вложено внутреннее металлическое строение, способное значительно измениться при смене термических условий, механических воздействий. Форма и размер зерен устанавливается на основании состава и соотношения легирующих добавок, техники изготовления. Основной зерновой частью выступает кристаллическая железная решетка, состоящая из атомов примесей. Стальная структура изменяет свои первичные характеристики при скачках температурных показателей. Подобные изменения носят название фаза, каждая из которых существует в четко ограниченном температурном режиме. Однако присутствие легирующих добавок может сильно сместить границы их перехода.

    Выделяют несколько фаз.

    • Аустенит. Углеродные атомы располагаются во внутренней кристаллической железной решетке. Ее существование возможно при 1400-700 градусах. Если здесь присутствует 8—20% никелях, то ее можно хранить при комнатных температурных показателях.
    • Феррит. Углеродный раствор, имеющий твердую форму.
    • Мартенсит. Перенасыщенный раствор, характерный для стали с закалкой.
    • Бейнит. Ее формирование связано с практически моментальным понижением аустенита до 200—500 градусов. Отличительной чертой является примесь феррита и карбида железа.
    • Перлит. Содержит равнозначное количество феррита и карбида. Образование связано с понижением температурного показателя до 727 градусов.

    По качественному признаку

    Расшифровка маркировки металла невозможна без учета качественных характеристик. Главное влияние на них оказывают смеси, остающиеся при восстановлении Fe из концентратов руды. Как правило, отрицательный эффект появляется за счет присутствия S и P. На основании их концентрации выделяют сталь обычного качества и высококачественную (добавляется буква А). Для последней категории характерно минимальное наличие фосфора (до 0,025%).

    По методу раскисления

    Из-за выплавки в стальном изделии остается определенное количество О2 в окиси Fe. Для уменьшения его концентрации и железного восстановления используется реакция раскисления. Ее суть заключается в добавлении в расплавленный металл соединения с высокой степенью активности. Из-за контакта этих элементов происходит кислородное высвобождение и реакция с углеродом (С), после чего формируется углекислый газ (СО2), выделяющийся пузырьками.

    На основании числа раскислителей и длительности процесса выделяют 2 типа окончательного сплава.

    • Кипящий — повышен выход готовых изделий, имеющих низкое качество.
    • Спокойный — прошедший через все раскисляющие стадии. Отличительной чертой служит высокое качество и завышенная цена, обоснованная соответствующей ценой на реагенты.
    • Полуспокойный — промежуточная разновидность, имеющая оптимальную цену и качественные характеристики.


    Маркировка сталей с расшифровкой в таблице — примеры по отечественным стандартам

    Наличие стандартизированных показателей от России дает возможность установить состав металла и отчасти видовую принадлежность. Если объем стального материала превышает 1%, то его количество на маркировочной отметке не учитывается. Она включает в себя буквы легирующих добавок, где указан их объем в-десятых и сотых процентных долях. Однако если концентрация более 1,5%, то наличие буквенных обозначений является обязательным. Помимо хим. состава, на маркировке присутствуют специальные символы, отражающие предназначение стали и ее качества.

    Зарубежные стандарты

    Производители РФ и постсоветских государств используют маркированные методы, благодаря которым можно хотя бы примерно понять состав, предназначение и технические свойства без использования специальной литературы. Американское и европейское производство, напротив, не использует такую практику. Это связано с множеством компаний, которые квалифицируются на стандартизации металлической продукции.

    Чаще всего, страны Европы и Америка не наносят на наружную поверхность химический состав, а стальные разновидности характеризуются буквами и цифрами. Однако для расшифровки этой аббревиатуры потребуется привлечение справочников или другой литературы.

    Обозначение изделий с легирующими деталями

    Для того чтобы маркировка сталей 10, 20 в полной мере демонстрировала свои технические характеристики, для легирующих добавок используется буквенное нанесение. Как правило, русские буквы соответствуют названиям элементов. Однако есть и исключения, так как существуют нюансы, при которых наблюдается начало с одной буквы. Для лучшего понимания была разработана следующая таблица:

    Обозначение

    Хим. элемент

    Наименование

    Обозначение

    Хим. элемент

    Наименование

    Х

    Cr

    Хром

    А

    N

    Азот

    С

    Si

    Кремний

    Н

    Ni

    Никель

    Т

    Ti

    Титан

    К

    Co

    Кобальт

    Д

    Cu

    Медь

    М

    Mo

    Молибден

    В

    Wo

    Вольфрам

    Б

    Nb

    Ниобий

    Г

    Mn

    Марганец

    Е

    Se

    Селен

    Ф

    W

    Ванадий

    Ц

    Zn

    Цирконий

    Р

    B

    Бор

    Ю

    Al

    Алюминий

    В ней существует только 2 неметалла — кремний и азот, а углерод отсутствует. Углеродная примесь есть в любой стальной разновидности, поэтому обозначение необходимо только для его содержания.

    Маркировка по цветам

    Этот способ используется для указания проката. Это оптимальный метод хранения материалов в складских помещениях и при транспортировке. Установка отметок осуществляется в виде точек и полос, которые выполнены из несмываемых цветных материалов. Выбор цветового оттенка главным образом основывается на предназначении. При этом ее группа и степень раскисления не берётся в учёт.

    Примеры

    Любой специалист должен с легкостью определять стальную марку и ее принадлежность к определенному виду. Запомнить эти показатели наизусть практически невозможно, а таблица нередко находится далеко в самый нужный момент. Решить подобную проблему можно с помощью приведенных ниже примеров, которые смогут более подробно и наглядно разъяснить информацию.

    Конструкционная сталь без легирующих добавок указывается как «Ст». Указанные дальше цифры отображают углерод, который исчисляется сотыми процентными долями. Маркировка конструкционных сталей имеет несколько особенностей. Например, в марке 09Г2С 0,09% углеродной смеси, а легирующих элементов — максимум 2,5%. Схожие маркировочные отметки 10ХСНД и 15ХСНД имеют отличия в объеме углерода, а число легирующих деталей меньше 1%. Именно на основании этих данных после буквенных обозначений не наносятся цифры.

    Элемент

    Обозначение

    Хим. знак

    Влияние элемента на свойства металлов и сплавов

    Никель

    Н

    Ni

    Придание коррозийной устойчивости.

    Усиление прокаливаемости.

    Хром

    Х

    Cr

    Повышение прочности и текучести.

    Алюминий

    Ю

    Al

    Многократное повышение прочности.

    Титан

    Т

    Ti

    Усиление жаропрочности и кислотоустойчивости.

    20Х, 30Х, 50Х и т.д. Этим методом указываются конструкционные легированные стальные изделия с преобладающим числом хрома. Цифра, стоящая вначале, отражает углеродное количество в конкретном сплаве. Следом располагается цифра, обозначающая часть легирующего элемента. Если он отсутствует, то его объём будет до 1,5%.

    Международные аналогичные варианты коррозионно-стойких и жаростойких сталей

    Ознакомиться с их разновидностями можно посредством таблиц маркировки сталей, черных металлов и сплавов с расшифровкой, примерами, размещенными ниже.

    Коррозионно-стойкие стали

    Европа (EN)

    Германия (DIN)

    США (AISI)

    Япония (JIS)

    СНГ (GOST)

    1. 4000

    Х6Сr13

    4105

    SUS 410 S

    08X13

    1.4006

    X12CrN13

    410

    SUS 41O

    12X13

    1.4021

    X29Cr13

    (420)

    SUS 420 J1

    2OX13

    1.4028

    X39Cr13

    (420)

    SUS 420 J2

    30X13

    1.4031

    X46Cr13

    		  

    SUS 420 J2

    40X13

    1.4034

    X46Cr17

    (420)

    		  

    40X13

    1.4016

    X6Cr17

    430

    SUS 430

    12X17

    1.4510

    X3CrTi17

    439

    SUS 430 LX

    08X17T

    1. 4301

    X5CrNl18-10

    304

    SUS 304

    08X18h20

    1.4303

    X4CrNi18-12

    (305)

    SUS 305

    12X18h22

    1.4306

    X2CrNi19-11

    304 L

    SUS 304 L

    03X18h21

    1.4541

    X6CrNiTi18-10

    321

    SUS 321

    08X18h20T

    1.4571

    X6CrNiMoTi17-12-2

    316 Ti

    SUS 316 Ti

    10X17h23M2T

    Жаропрочные марки

    Европа (EN)

    Германия (DIN)

    США (AISI)

    Япония (JIS)

    СНГ (GOST)

    1. 4878

    X12CrNiTi18-9

    321 H

    		  

    12X18h20T

    1.4845

    X12CrNi25-21

    310 S

    		  

    20X23h28

    Быстрорежущие марки

    Марка стали

    Аналоги в стандартах США

    Страны СНГ ГОСТ

    Евронормы

    		  

    РО М2 СФ10-МП

    — —

    A11

    Р2 М9-МП

    S2-9-2 1.3348

    M7

    Р2 М10 К8-МП

    S2-10-1-8 1. 3247

    M42

    Р6 М5-МП

    S6-5-2 1.3343

    M2

    Р6 М5 К5-МП

    S6-5-2-5 1.3243

    —

    Р6 М5 Ф3-МП

    S6-5-3 1.3344

    М3

    Р6 М5 Ф4-МП

    — —

    М4

    Р6 М5 Ф3 К8-МП

    — —

    М36

    Р10 М4 Ф3 К10-МП

    S10-4-3-10. 1.3207

    —

    Р6 М5 Ф3 К9-МП

    — —

    М48

    Р12 М6 Ф5-МП

    — —

    М61

    Р12 Ф4 К5-МП

    S12-1-4-5 1. 3202

    —

    Р12 Ф5 К5-МП

    — —

    Т15

    Р18-МП

    — —

    Т1

    Конструкционные

    Марка стали

    Аналоги в стандартах США

    Страны СНГ ГОСТ

    Евронормы

    		  

    10

    С10Е 1.1121

    1010

    10ХГН1

    10 ХГН1 1.5805

    —

    14 ХН3 М

    14 NiCrMo1-3-4 1. 6657

    9310

    15

    C15 E 1.1141

    1015

    15Г

    C16 E 1.1148

    1016

    16ХГ

    16 MnCr5 1.7131

    5115

    16ХГР

    16Mn CrB5 1.7160

    —

    16ХГН

    16NiCr4 1.5714

    —

    17 Г1 С

    S235J2G4 1.0117

    —

    17 ХН3

    15NiCr13 1.5752

    Е3310

    18 ХГН

    18CrMo4 1.7243

    4120

    18 Х2 Н2 М

    18CrNiMo7-6 1.6587

    —

    20

    C22E 1.1151

    102—

    Базовый сортамент нержавеющих марок

    СНГ (ГОСТ)

    Евронормы (EN)

    Германия (DIN)

    США (AISI)

    03 Х17 Н13 М2

    1.4404

    Х2 CrNiMo 17-12-2

    316 L

    03 X17 h24 M3

    1.4435

    X2 CrNiMo 18-4-3

    —

    03 X18 h21

    1.4396

    X2 CrNiMo 19-11

    304 L

    03 X18 h29 T-У

    1.4541-MOD

    —

    —

    06 Xh38 МДТ

    1.4503

    X3 NiCrCuMoTi 27-23

    —

    06 X18 h21

    1.4303

    X4 CrNi 18-11

    305 L

    08 X12 T1

    1.4512

    X6 CrTi 12

    409

    08 X13

    1.400

    X6 Cr 13

    410S

    08 X17 h23 M2

    1.4436

    X5CrNiMo 17-13-3

    316

    08 X17 h23 M2 T

    1.4571

    X6CrNiMoTi 17-12-2

    316Ti

    08 X17 T

    1.4510

    X6 XrTi 17

    430Ti

    08 X18 h20

    1.4301

    X5 CrNi 18-10

    304

    08 X18 h22 T

    1.4541

    X6 CrNiTi 18-19

    321

    10 X23 h28

    1.4842

    X12 CrNi 2529

    310S

    Подшипниковая сталь

    Марка стали

    Аналоги в стандартах США

    Страны СНГ ГОСТ

    Евронормы

    		  

    ШХ4

    100Cr2 1.3592

    50100

    ШХ15

    100Cr6 1.3505

    52100

    ШХ15 СГ

    100CrMn6 1.3529

    А 485 (2)

    ШХ20 М

    100CrMo7 1.3537

    А 485 (3)

    Рессорно-пружинная

    Марка стали

    Аналоги в стандартах США

    Стандарты СНГ ГОСТ

    Евронормы

    		  

    38 С2 А

    38Si7 1.5023

    —

    50 ХГФА

    50CrV4 1.8159

    6150

    52 ХГМФА

    51CrMoV4 1.7701

    —

    55 ХС2 А

    54SSlCr6 1.7102

    —

    55 ХГА

    55Cr7 1.7176

    5147

    60 С2 ХГА

    60SiCR7 1.7108

    9262

    Теплоустойчивая сталь

    Марка стали

    Аналоги в стандартах США

    Стандарты СНГ ГОСТ

    Евронормы

    		  

    10 Х2 М

    10CrMo9-10

    1.7380

    F22

    13 ХМ

    13CrMo4-4

    1.7335

    F12

    14 ХМФ

    14MoV6-3

    1.7715

    —

    15 М

    15Mo3

    1.5415

    F1

    17 Г

    17Mn4

    1.0481

    —

    20

    C22.8

    1.0460

    —

    20 Г

    20Mn5

    1.1133

    —

    20 Х11 МНФ

    X20CrMoV12-1

    1.4922

    —

    Расшифровка

    Чтобы не встреться с различными сложностями при расшифровке обозначений, необходимо знать не только от чего зависит маркировка стали, но и классификацию. Определенные стальные категории обладают специальными маркировочными отметками. Они обозначаются буквами, благодаря чему можно легко понять ее принадлежность и примерный состав. Например:

    • «Ш». Такой вид крайне важен для создания подшипников. После буквы находятся цифры, помогающие понять количество добавок;
    • «К». Если она находится после первых цифровых отметок, то можно утверждать, что сталь является конструкционной нелегированной, которая нужна при изготовлении сосудов и паровых котлов;
    • «Л». Эта приставка служит индексом улучшенных литерных качеств;
    • «У». Обозначает нелегированную инструментальную сталь и ставится в начало;
    • «Р». Это быстрорежущаяся категория. Сразу после буквы наносится цифра, позволяющая судить о количестве вольфрама.

    Определенные сложности возникают при выборе строительной стали, которая обозначается литерой «С». В этих видах используется дополнительные буквы: Т — термоупрочненный прокат, К — разновидность, устойчивая к коррозии, Д — сплав с высокой концентрацией меди.

    Маркировочные особенности есть у нелегированной электротехнической стали, которую нередко носят название чистое техническое железо. Их маленькое электрическое сопротивление достигается благодаря незначительному наличию углерода (меньше 0,04%).

    Решения для бизнеса

  • магазины

    одежда, обувь, продукты,
    игрушки, косметика, техника
    Подробнее

  • склады

    материальные, внутрипроизводственные,
    сбытовые и транспортных организаций
    Подробнее

  • маркировка

    табак, обувь, легпром,
    лекарства
    Подробнее

  • производство

    мясное, заготовительное, механообрабатывающее,
    сборочно-монтажное
    Подробнее

  • rfid

    радиочастотная идентификация
    товарно-материальных ценностей
    Подробнее

  • егаис

    автоматизация учётных операций
    с алкогольной продукцией
    Подробнее

    • Как маркируются стали обыкновенного качества

    Этот вид стали — басовый материал, в обязательном порядке присутствующий в машиностроении и строительных металлоконструкций. С учетом ГОСТ 380-2005 она производится из следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст3кп, Ст1пс, Ст5Гпс и т.д. Буквенное сочетание «Ст» отражает непосредственно сталь, а цифры — условный номер марки. Приставки «пс», «кп» и «сп» отражают степень раскисления. «Г» — это отметка о большом содержании марганца.

    Видео

    Умение дифференцировать маркировочные отметки, нанесённые на любое стальное изделие, пригодится не только специалистам, которым это необходимо для реализации профессиональной деятельности, но и простым людям, часто работающим с этим материалом. Несмотря на то что, на первый взгляд, это может показаться сложным для изучения, достаточно потратить немного времени и получится полностью разобраться в данной теме. Полученные знания можно запросто применять на практике, благодаря чему значительно повышается продуктивность и эффективность. Это поможет избежать ошибок и сделать правильный выбор стали, полностью удовлетворяющий требования покупателя.

    Расшифровка маркировки стали онлайн — это отличный выход для тех, кто не располагает свободным временем. С помощью этой функции можно вручную ввести маркировочные сведения, после чего отобразится детальное описание с указанием всех технических характеристик. Представленные сведения в полной мере соответствуют действительности, поэтому можно не беспокоиться за предоставление ложной информации. Также можно обратиться в компанию Cleverence, реализующую качественную продукцию на протяжении многих лет. Квалифицированные сотрудники, широкий спектр услуг и ответственный подход к каждому клиенту — это далеко не полный список преимуществ, которые отличают ее от конкурентов и аналоговых компаний.


    Количество показов: 84261

    Марки стали – виды и классификация сталей по ГОСТ

    Сталь представляет собой сплав, основными элементами которого являются железо и углерод.Его массовая доля теоретически не превышает 2,14% (на практике – не более 1,5%). В состав также входят постоянные и случайные примеси, оказывающие различное влияние на качество материала (сера, фосфор, марганец, кремний), могут добавляться другие элементы.

    Сталь производят переработкой передельного чугуна и лома. Во время этого процесса снижается содержание углерода и ненужных примесей, вводятся необходимые дополнительные компоненты, обеспечивающие требуемые свойства материала.

    Виды сталей и их классификация

    Черная металлургия производит множество видов стали с различными характеристиками, материалы классифицируют по способу производства,химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления, структуре.

    По способу производства

    Свойства стального сплава во многом зависят от технологии изготовления. Традиционный способ переплавки передельного чугуна и лома – ведение процесса в мартеновских печах, основными недостатками которых были длительность плавки и значительные выбросы в атмосферу вредных веществ. Постепенно мартены заменялись кислородными конвертерами и электропечами. Высококачественные легированные стальные сплавы получают только по технологии электрошлаковой переплавки.

    По химическому составу

    По химсоставу стали разделяют на углеродистые, применяемые в стандартных эксплуатационных условиях, и легированные, используемые при высоких температурах и/или в агрессивных средах. Углеродистые и легированныестали классифицируют по содержанию углерода на следующие типы:

    • низкоуглеродистые – содержат менее 0,3%C;
    • среднеуглеродистые – содержание C в интервале 0,3-0,7%;
    • высокоуглеродистые – доля углерода превышает 0,7%.

    Процентное содержание существенно влияет на технические характеристики как легированных, так и нелегированных стальных сплавов. Чем оно больше, тем выше твердость и хрупкость материала, тем хуже обрабатываемость резанием, свариваемость, способность к деформированию. Для холодной штамповки изделий сложной формы выбирают сплавы, в которых содержание Cне превышает 1%. Низкоуглеродистые стали свариваются без ограничений, то есть не требуют предварительного подогрева и особых условий охлаждения. При сварке средне- и высокоуглеродистых сплавов во избежание трещинообразования применяют дополнительные технологические операции.

    Углеродистые стали содержат железо, углерод, постоянные и случайные примеси; легированные, помимо этих компонентов, – добавки, обеспечивающие требуемые технические характеристики. Распространенные легирующие элементы и их действие:

    • Хром (Cr). Дешевый и распространенный элемент, введение которого в состав стальных сплавов повышает их прочность, твердость и прокаливаемость. При содержании в количестве 13% и более повышают коррозионную стойкость материала.
    • Никель (Ni). Дефицитнаядобавка, вводимая обычно в количестве не более 5%. Часто используется в коррозионностойких сталях совместно с хромом. Служит для снижения порога хладноломкости, обеспечения прочности и ударной вязкости. Обеспечивает малый линейный и объемный коэффициент термического расширения. В настоящее время уделяется внимание разработке безникелевых коррозионностойких марок.
    • Молибден (Mo) и вольфрам (W). Дорогостоящие лигатуры, применяемые при производстве быстрорежущих сталей для повышения их теплостойкости. Эти элементы увеличивают красностойкость, износостойкость, ударную вязкость.
    • Марганец (Mn). В количестве до 0,6% является постоянной примесью. При искусственном повышении процентного содержания марганец выполняет функции более дешевой альтернативы никеля. Он повышает ударную вязкость, износостойкость и твердость при сохранении хорошей пластичности. Mn связывает серу и, тем самым, нейтрализует ее негативное воздействие на качество материала. Минус марганца – повышение чувствительности сплава к перегреву.
    • Кремний (Si). Как и марганец, является постоянной примесьюв количестве до 0,4 %. Искусственное повышение его содержания позволяет повысить упругость и прочность материала. Высокий процент Si сообщает сплаву особые свойства, необходимые в электротехнической индустрии, при производстве рессорно-пружинных, кислото- и окалиностойких марок.
    • Титан (Ti). Обеспечивает комплекс ценных эксплуатационных характеристик – прочности, твердости и пластичности, повышает теплостойкость материала.

    Классификация легированных марок стали по количеству легирующих добавок:

    • низколегированные – до 5%;
    • легированные – 5-10%;
    • высоколегированные – выше 10%.

    По назначению

    По областям применения все марки стали условно разделяют на следующие виды:

    • Конструкционные. Наиболее обширная категория, используемая в строительстве при создании сварных металлоконструкций, в машиностроении, для сооружения сетей инженерных коммуникаций. К ней относятся – стали обыкновенного качества, качественные углеродистые, низко- и среднелегированные марки. Конструкционные стальные сплавыподвергаются различным видам термической (ТО) и химико-термической обработки (ХТО).
    • Инструментальные. Используются при производстве режущего, измерительного, штамповочного инструмента. К ним предъявляются высокие требования по прокаливаемости, способности сохранять прочность и износостойкость при нагреве.
    • Специального назначения. Это конструкционные легированные сплавы с особыми свойствами –кислотостойкие, жаростойкие, жаропрочные, с высоким электросопротивлением.

    Таблица условных обозначений химических элементов в маркировке

    Наименование элемент Условное обозначение Наименование элемента Условноеобозначение
    Хром Х Азот А
    Кремний С Никель Н
    Титан Т Кобальт К
    Медь Д Молибден Мо
    Вольфрам В Алюминий Ю
    Ванадий Ф Марганец Г

    По качеству

    Качество – это совокупность характеристик, которые определяются особенностями производства, составом сырья, дополнительными технологическими приемами. Категории качества:

    • Обыкновенного качества. К этой группе относятся только нелегированные марки. Количество серы не превышает 0,06%, фосфора – 0,07%.
    • Качественные. Бывают нелегированными и легированными. S – не более 0,04%, P – до 0,04%.
    • Высококачественные – нелегированные и легированные. Количество серы до 0,02%, фосфора – 0,03%.
    • Особовысококачественные. Это легированные марки, полученные способами электрошлакового или электродугового переплава, содержат минимально возможное количество вредных примесей: серы – не более 0,15%, фосфора – до 0,025%.

    По степени раскисления

    Раскисление – это операция, при которой из сплава удаляется кислород, вызывающий его хрупкое разрушение при высокотемпературных деформациях. Элементы, используемые для раскисления: алюминий, марганец, кремний.Классификация марок стали по степени раскисления, влияющей на технологические свойства материала:

    • Кипящие. По мере твердения выделяются газы, создающие имитацию кипения состава. Для раскисления в этом случае используется марганец. Обычно к этой категории относятся малоуглеродистые марки. Их выгружают из печи практически сразу после внесения раскислителей. В отдельных случаях расплав раскисляют в ковше. Из кипящих сплавов производят прокат крупного сечения, который затем переплавляют на материал более высокого качества или подвергают горячей деформации для получения проката меньших размеров сечения.
    • Полуспокойные. Бывают только углеродистыми. Отличаются хорошей ковкостью. Для раскисления используются марганец и алюминий.
    • Спокойные. Качественные легированные марки производят только спокойными. Для раскисления применяют марганец, кремний, алюминий. Кислород в этих сплавах практически весь связывается раскислителями, образовавшимися в результате окислительных реакций,поднимается наверх и удаляется вместе со шлаком. Расплав охлаждается и не сопровождается выделением газов.

    По структуре

    Структурная форма стали зависит от химического состава, способа производства, дополнительных технологических операций. Различают структуру материала в отожженном и нормализованном состояниях. В отожженном состоянии возможно 6 типов структуры:

    • Доэвтектоидная. В структуре имеются феррит и перлит, который является смесью двух фаз – феррита и цементита (или карбидов). К ферритному классу относятся все углеродистые и низколегированные стальные сплавы.
    • Эвтектоидная. Перлитная структура обеспечивает хорошую обрабатываемость стального сплава. Ее дисперсные виды – троостит и сорбит.
    • Заэвтектоидная. Перлит и цементит, который является представителем фаз внедрения.
    • Ледебуритная. Первичный ледебурит (эвтектическая смесь перлита и цементита).
    • Аустенитная. Это твердые растворы, пересыщенные углеродом. Сплавы этого класса образуются при высоких концентрациях хрома, никеля и марганца. Они отличаются высоким уровнем ударной вязкости.
    • Ферритная. Представляет собой твердые растворы, слабо насыщенные углеродом.

    Углеродистые стали могут иметь структуру одного из трех первых классов, легированные – всех шести. После нормализации возможны 4 структурных состояния: ферритное, перлитное, аустенитное и мартенситное. Мартенситная структура, присущая средне- и высоколегированным сталям, характеризуется высокими прочностными характеристиками и мелкозернистостью.

    Принципы классификации и маркировки стали по российской системе

    В России используются буквенно-цифровые маркировки, конкретный тип которых зависит от качества сплава.

    • Стали обыкновенного качества обозначаются буквами ст, после которых указывается индекс марки (0-6) и уровень раскисления. Сп – спокойные, пс – полуспокойные, кп – кипящие. Впереди может стоять буква А (сплав обладает гарантированными механическими параметрами, часто его на ставят), Б– гарантированным химсоставом, В – с гарантированными механическими характеристиками и химсоставом. Пример: Ст3 – сталь обыкновенного качества с гарантированными механическими свойствами и условный индекс 3, для которого содержание углерода составляет 0,14-0,22%.
    • В качественных сталях буквы вначале маркировки отсутствуют. Количество углерода указывается в сотых долях процента. В конце ставится уровень раскисления. Пример: 08кп. Содержание углерода – 0,08%.
    • Качественные инструментальные стали в начале маркировки имеют букву У, далее следует количество C в сотых долях процента. В конце обозначения высококачественного сплава ставится буква А. Например, маркировка У7А расшифровывается как высококачественная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,07%.
    • В быстрорежущих сталях маркировка начинается с буквы Р, после которой указывается количество вольфрама в процентах. Например, Р17 – быстрорежущий сплав, содержащий 17% W.
    • В конструкционных легированных сталях содержание углерода проставляется в сотых долях процента. Далее указывается условное обозначение элементов и их содержание в процентах. Пример: 12Х18Н10Т. Такая сталь содержит 0,12% углерода, хрома – 18%, никеля – 10%, титана – примерно 1%.

    Как расшифровать марку стали в европейской и американской системах

    Для коррозионностойких сталей в Европе и Америке часто используют систему маркировки AISI. Она предусматривает наличие трех цифр, одной или нескольких букв. Первая цифра в маркировке металла обозначает класс стали. Следующие две цифры соответствуют порядковому номеру сплава в группе. Значение букв, используемых в маркировке стальных сплавов:

    • содержание углерода менее 0,03%;
    • содержание Св пределах 0,03-0,08%;
    • сплав содержит азот;
    • малоуглеродистые стали, содержащие азот;
    • высокая концентрация серы и фосфора;
    • содержится селен, B – кремний, Cu – медь.

    В США могут применяться и другие системы маркировки. В Европе существует система, во многом похожая на российскую систему маркировки. Содержание углерода указывается в сотых процента. Отличия заключаются в том, что сначала идет перечисление легирующих элементов, а затем в том же порядке следует их процентное содержание, лигатуры указываются в соответствии с таблицей Менделеева. Если какой-то элемент присутствует в количестве более 5%, то перед маркировкой ставится буква X. Например: X5CrNi18-10. В этой стали содержится 0,05% углерода, 18% хрома и 10% никеля.

    Таблица обозначений легированных сталей в разных системах маркировки

    Стандарт США ASTM A240 Европейские стандарты EN10088-2 и EN 10095 Российский стандарт ГОСТ 5632-2014 Химический состав, %
    C max Cr Ni Mo Ti
    Аустенитный класс
    Коррозионностойкие
    AISI304 1.4301 12Х18Н9 0,07 17-19 8-10
    AISI 304DDQ 1.4301 08Х18Н10 0,07 17-19 9-10
    AISI 304L 1.4307 04Х18Н10 0,03 18-19 8-10
    AISI 316 1.4401 03Х17Н14М2 0,03 16,5-18,5 10-13 2-2,5
    AISI 316L 1.4432 03Х17Н14М3 0,03 16,5-18,5 10,5-13 2,5-3
    AISI 316Ti 1.4571 08Х17Н13М2Т 0,08 16,5-18,5 10,5-13,5 2-2,5 5*C-0,7
    AISI 321 1.4541 12Х18Н10Т 0,08 17-19 9-12 5*C-0,7
    Жаростойкие и жаропрочные
    AISI 309S 1.4833 20Х23Н13 0,15 22-24 12-14
    AISI 310 S 1.4845 20Х23Н18 0,10 24-26 19-22
    Ферритный класс
    Коррозионностойкие стальные сплавы
    AISI 410S 1.4000 08Х13 0,08 12-14
    AISI 430 1.4016 12Х18 0,12 16-18
    AISI 430Ti 1.4510 08Х17Т 0,08 16-18 До 0,8
    AISI 409 1.4512 08Х13 0,08 0,5-11,75
    Мартенситный класс
    Коррозионностойкие стальные сплавы
    AISI 410 1.4006 12Х13 0,08-0,15 11,5-13,5
    AISI 420L 1.4021 20Х13 0,16-0,25 12-14
    AISI 420 1.4028 30Х13 0,26-0,35 12-14
    AISI 420 1.4031 40Х13 0,36-0,42 12,5-14,5
    AISI 420 1.4034 45х13 0,43-0,5 12,5-14,5

    Углеродистая сталь — свойства, марки, классификация и применение сталей

    Сталь – это сплав, состоящий из двух обязательных компонентов, – железа и углерода. Дополнительные элементы – кремний менее 1%, марганец менее 1%, сера – менее 0,05%, фосфор менее 0,06%. Содержание углерода не более 2,14%. Сплавы с процентным соотношением C, превышающим 2,14%, относятся к чугунам. По химическому составу марки стали разделяют на углеродистые и легированные, которые содержат дополнительные добавки, придающие материалу желаемые характеристики. Углеродистые стальные сплавы классифицируют по степени раскисления, содержанию углерода, качеству.

    Классификация углеродистых сталей по степени раскисления

    Спокойные

    Такие сплавы обладают наиболее однородной структурой. Для раскисления используют алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые практически полностью удаляют находящие в расплаве газы. Сочетание практически полного отсутствия газов с мелкозернистой структурой, обусловленной наличием остаточного алюминия, обеспечивает хорошее качество металла. Эти марки подходят для изготовления деталей, изделий и конструкций ответственного назначения. Основной недостаток – высокая стоимость.

    Кипящие

    Это наиболее дешевая и наименее качественная группа. Из-за использования минимального количества добавок для раскисления в материале присутствуют растворенные газы, которые являются причиной неоднородности структуры, химического состава, а следовательно механических свойств. Такие металлы обладают плохой свариваемостью, поскольку из-за присутствия газов высока вероятность образования трещин на швах.

    Полуспокойные

    Группа занимает промежуточное положение по стоимости и характеристикам. В отливке образуется гораздо меньше газовых пузырьков, по сравнению с кипящими сталями. При прокатке внутренние дефекты в основной массе устраняются. Такие материалы часто применяются в качестве конструкционных сплавов.

    Виды нелегированных углеродистых сталей по содержанию углерода

    Низкоуглеродистые с содержанием C не более 0,25%

    Большая часть этой продукции выпускается в виде холоднокатаных или отожженных листов и полос. Свойства, а следовательно области ее применения, зависят от процентного соотношения компонентов:

    • До 0,1% C, Mn менее 0,4%. Высокая способность к горячей деформации и холодному волочению. Материалы востребованы при производстве проволоки, очень тонкого листа, используемого при изготовлении тары, а также для изготовления корпусов автомобилей.
    • C 0,1-0,25%. Способность к деформированию ниже, чем у вышеописанной группы, но твердость и прочность выше. Часто эти марки востребованы для производства деталей с цементуемым поверхностным слоем. Процесс цементации позволяет получить износостойкий поверхностный слой в сочетании с вязкой сердцевиной. Это актуально для валов и шестерен.
    • C на уровне 0,25%, Mn и Al – до 1,5%. Обладают высокой вязкостью. В металлы, предназначенные для штамповки, ковки, производства бесшовного трубного проката и листа для котлов, алюминий не добавляют.
    • C на уровне 0,15%, Mn – до 1,2%, Pb до 0,3% или без него, минимальное количество Si. Эту группу применяют в массовом производстве на автоматических линиях деталей, не предназначенных для восприятия серьезных механических и температурных нагрузок. Для изделий с высокими требованиями по пластичности, вязкости, коррозионной стойкости сплавы не применяются.

    Среднеуглеродистые с C0,2-0,6%

    Содержание марганца обычно находится в пределах 0,6-1,65%. Применяются при производстве продукции, запланированной для эксплуатации при высоких нагрузках. Обычно их производят спокойными. Упрочняются нагартовкой или термообработкой. Все стали этой группы могут подвергаться ковке. Данная металлопродукция широко применяется в машиностроении. Марки с высоким содержанием углерода (0,4-0,6%) востребованы при производстве железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов.

    Высокоуглеродистые – 0,6-2,0%

    Повышение количества углерода до 1% приводит к росту прочности и твердости при постепенном снижении предела текучести и пластичности. При росте процентного соотношения C выше 1% начинается формирование грубой сетки из вторичного мартенсита, приводящей к понижению прочности материала. Поэтому стали с содержанием C более 1,3% практически не изготавливают.

    Высокоуглеродистые марки имеют высокую себестоимость изготовления, обладают низкой пластичностью, плохо свариваются. Область применения этой группы достаточно ограничена – производство режущего инструмента, в том числе предназначенного для землеройной и сельскохозяйственной техники, изготовление высокопрочной проволоки.

    Классификация конструкционных углеродистых сталей по качеству, их маркировка и применение

    Конструкционные стали обыкновенного качества

    Их производят в соответствии с ГОСТом 380-2005, в продажу поставляют в виде листового, сортового и фасонного проката. ГОСТ подразумевает выпуск следующих марок:

    • Ст0;
    • Ст1пс, Ст1сп, Ст1кп;
    • Ст2пс, Ст2сп, Ст2кп;
    • Ст3пс, Ст3сп, Ст3кп, Ст3Гсп, Ст3Гпс;
    • Ст4пс, Ст4сп, Ст4кп;
    • Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс;
    • Ст6пс, Ст6сп.

    Буквенно-цифровая маркировка этой группы сплавов:

    • Ст – сталь;
    • цифры 0-6 обозначают номер марки;
    • наличие в обозначении буквы «Г» указывает на присутствие марганца в количестве 0,8% и более;
    • последние две буквы характеризуют степень раскисления, сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

    Сталь качественная конструкционная

    Изготавливается в соответствии с ГОСТом 1050-2-13 следующих марок – 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, а также марки 55ПП, 60ПП, 60ПП «селект» – пониженной прокаливаемости. В маркировке таких сплавов указывают степени раскисления, если они относятся к кипящим или полуспокойным, например 10 кп или 10 пс. Индекс сп в обозначении качественных конструкционных марок не указывается.

    Сталь – один из популярнейших материалов

    В ООО «Лидер-М» можно заказать трубы из стали разных марок для технологических и магистральных трубопроводов разного назначения. Изделия из таких сплавов отличаются высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Благодаря своей пластичности, вязкости, твёрдости и иным практичным свойствам, сталь — один из самых востребованных металлов в строительно-промышленной сфере. В этой статье наши специалисты рассказали подробнее о том, как обозначаются виды этого материала и какими характеристиками они обладают.

    Маркировка и классификация сталей

    В качестве примера разберём 12ХН3А. Маркировка представляет собой группу символов, записанных в строгой последовательности.

    1. Предшествующее буквенному обозначению двузначное число, указывающее на среднее содержание углерода в сотых долях процента. В данном случае — 0,12%.
    2. Буквы русского алфавита, указывающие на наличие легирующих добавок. Каждому такому элементу соответствует своя буква:
      • Х — для хрома;
      • Н — для никеля;
      • Г — для марганца;
      • М — для молибдена;
      • В — для вольфрама;
      • Ю — для алюминия;
      • Ф — для ванадия;
      • Д — для меди;
      • С — для кремния;
      • П — для фосфора;
      • Т — для титана;
      • Б — для ниобия.
    3. Следующие за буквами цифры, указывающие на концентрацию легирующих элементов. Если их содержание составляет 1% и менее, то цифра отсутствует. 1,5% добавок соответствует цифра «1», 2% — цифра «2» и др.
    4. Литера «А» в конце, свидетельствующая о пониженном содержании фосфора и серы и о высоком качестве стали.

    Таким образом, 12ХН3А — это информативное обозначение, из которого следует, что сплав состоит из 0,12% углерода, 3% никеля и 1% хрома.

    Стали подразделяются и по степени окисления. В зависимости от этого они бывают кипящими (Кп), полуспокойными (Пс) и спокойными (Сп).

    Ещё одно основание для классификации, которое отображается в маркировке, — методы выплавки. Для каждого из них предусмотрено своё буквенное обозначение:

    • ВД — для вакуумно-дугового;
    • ВИ — для вакуумно-индукционного;
    • Ш — для шлакового;
    • ПВ — для метода прямого восстановления;
    • ЭШП — для электронно-шлакового переплава;
    • ШД — для вакуумно-дуговой обработки после шлакового переплава;
    • ЭЛП — для электронно-лучевого переплава;
    • ПДП — для плазменно-дугового переплава;
    • ИШ — для вакуумно-индукционного метода в сочетании с электрошлаковым переплавом;
    • ИП — для вакуумно-индукционного метода и плазменно-дугового переплава.

    Эксплуатационные свойства сталей разных марок

    Углеродистые стали, в которых нет легирующих добавок, подразделяются на несколько категорий:

    • стали обыкновенного качества, из которых изготавливают крепёжные детали, листовой прокат, заклёпки, сварные трубы и металлоконструкции;
    • углеродистые стали, которые лучше всего подходят для наиболее ответственных узлов, подверженных наибольшим нагрузкам, ударам и трению. К таковым относятся зубчатые колёса, оси, шпиндели, подшипники, шатуны, коленчатые валы, бесшовные и сварные трубы.

    Отдельная группа — легированные стали с содержанием вольфрама, молибдена, никеля, хрома, кремния или марганца. Их отличает повышенная твёрдость, прочность и сопротивляемость изнашиванию. При этом такие сплавы достаточно пластичны, чтобы обеспечить удобство механической обработки.

    Для работы в тяжёлых условиях существуют жаропрочные, коррозионностойкие и высоколегированные стали. Примеры таких марок — 25Х13Н2, 08Х22Н6Т, 03Х18Н12 и др. В их числе — хладостойкие и жаростойкие сплавы, выдерживающие температуру до –80 ˚С и до +850 ˚С соответственно.

    В каталоге «Металлоцентра Лидер-М» представлен широкий выбор труб из разных сталей. Можно подобрать изделия под любые проектно-технические требования. Для консультации по маркировке и выбору сплавов вы всегда можете обратиться к нашим специалистам.

    классификация по количеству углерода, качеству и назначению

    Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом с процентным содержанием C менее 2%. Изменением содержания углерода можно в значительной мере управлять свойствами сплава. Углеродистые стали классифицируют по количеству углерода, технологии раскисления, назначению и качеству.

    Классификация углеродистых сталей по количеству углерода

    • Низкоуглеродистые. Содержат C в диапазоне 0,05-0,3%. Эти сплавы мягкие, пластичные, что очень затрудняет механическую обработку резанием. Основное применение углеродистых сталей с малым содержанием C – производство лент, проволоки, листов.
    • Среднеуглеродистые. С ростом содержания углерода (до 0,6%) увеличиваются твердость и прочность, но снижаются показатели пластичности, свариваемости, повышается хрупкость. Для марок углеродистой стали с содержанием C 0,3-0,6% характерна хорошая обрабатываемость механическими способами. Для ее дополнительного улучшения в сплав добавляют марганец и кремний.
    • Высокоуглеродистые. Эти сплавы содержат углерод в пределах 0,6-1,0% и повышенное количество марганца для роста закаливаемости. Упрочняются различными видами термообработки. Применяются в производстве инструмента, режущих лезвий, проволоки, пружин.
    • Ледебуритные. Содержание углерода – до 2%. Из-за высокой хрупкости не подвергаются холодной обработке. Основные свойства ледебуритной углеродистой стали: чувствительность к термообработке, высокая износостойкость, хорошая обрабатываемость резанием.

    Другие классификационные признаки

    По способу раскисления

    Различают три вида сталей: кипящие, полуспокойные, спокойные. При равном содержании углерода эти сплавы имеют одинаковые характеристики прочности и разные – пластичности.

    • Для раскисления кипящих сталей (кп) применяют марганец. Для них характерны: значительная химическая и структурная неоднородность слитка. Благодаря малому содержанию кремния, стали поддаются холодной штамповке. Не применяются для создания изделий для эксплуатации в холодных климатических условиях.
    • Полуспокойные (пс). Раскисляются марганцем, в ковше – алюминием.
    • Спокойные (сп). Для раскисления применяются кремний, марганец, алюминий. Выход годного составляет примерно 85%. Для слитка характерна плотная однородная структура.

    По качеству

    • Углеродистые стали обыкновенного качества – их маркировка осуществляется по ГОСТу 380-2005. Они обозначаются индексом Ст и цифрой – номером марки. Чем больше номер, тем выше содержание углерода, больше твердость и меньше пластичность. В конце ставится обозначение способа раскисления: кп, пс, сп. Используются в изготовлении неответственных строительных конструкций, крепежных элементов, труб, листов, фланцев.
    • Качественные углеродистые конструкционные стали обозначают двузначными числами, равными количеству углерода в сотых долях процента. В конце указывается индекс раскисления (кроме спокойных сталей).

    По назначению

    В зависимости от того, какие функции будут выполнять углеродистые стали, их разделяют на конструкционные и инструментальные. Инструментальные сплавы используются в производстве режущего и ударного инструмента. По качеству их разделяют на качественные (У8, У10, У12, У13) и высококачественные (У8А, У10А, У12А), где буква «У» означает углеродистая, число – сотые доли процента.

    Легирование стали — элементы, классификация, применение, марки

    Сталь представляет собой сплав железа (не меньше 45%) и углерода (до 2,14%). Последний повышает прочностные характеристики металлов, при этом, если сравнивать с химически однородным металлом, понижает их пластичность. В процессе производства стали концентрация углерода специально доводится до необходимых значений. Контроль за содержанием углерода позволяет получать несколько видов стали:

    • Низкоуглеродистую – содержание углерода не более 0,25%.
    • Среднеуглеродистую – не более 0,6%.
    • Высокоуглеродистую – 0,6 – 2,14%.

    В металле также могут обнаруживаться и иные примеси, поэтому стали классифицируются как легированные и нелегированные. Последние представляют собой железно-углеродный сплав, в составе которого присутствуют и другие элементы в виде примесей или добавок меньше установленного предельного содержания.


    Легированные стали

    Элементы, содержание которых превышает обычное предельное значение, указанное в стандартах, называются легирующими добавками. Изменение химического состава металла путем введения легирующих добавок называется легированием стали. Основные цели легирования:

    • повышение прокаливаемости;
    • получение специфических прочностных свойств;
    • вызов желаемых структурных изменений;
    • получение специальных химических или физических свойств;
    • улучшение и упрощение технологии термообработки;
    • повышение коррозионной стойкости и устойчивости к различным температурам.

    Исходя из вышесказанного следует, что легирование стали – это металлургический процесс плавки, в ходе которого в него вводятся различные добавки. Добавление легирующих элементов производится двумя способами:

    • Объемным – компоненты проникают в глубинную структуру материала путем их добавления в шихту или расплав.
    • Поверхностный – введение легирующих компонентов только верхний слой стали, на глубину 1-2 мм. Такой способ придает материалу определенные свойства, к примеру, антифрикционные.


    Легирующие элементы

    • Хром – увеличивает прочность и твердость, повышает ударную вязкость. В инструментальные стали добавляется для повышения прокаливаемости. В случае нержавеющих сталей – определяет коррозионную стойкость.
    • Никель – повышает прочность и твердость при сохранении высокой ударной вязкости. Понижает пороговую температуру хрупкости. Это влияет на хорошую прокаливаемость сталей, особенно при участии хрома и молибдена.
    • Марганец — повышает твердость и прочность за счет пластических свойств. Марганцевая сталь характеризуются повышенным пределом упругости и более высокой стойкостью к истиранию.
    • Кремний – в металлургическом процессе играет роль раскислителя. Его добавление увеличивает прочность и твердость стали.
    • Молибден – повышает прокаливаемость сталей больше, чем хром и вольфрам. Уменьшает хрупкость металла после высокого отпуска.
    • Алюминий – сильно раскисляет, предотвращает рост аустенитных зерен.
    • Титан – понижает зернистость, что приводит к большей устойчивости к появлению расколов и трещин. Улучшает восприимчивость к металлообработке.

    Легирующих добавок может быть несколько, и для получения тех или иных характеристик их введение может производиться на разных этапах плавки.

    Помимо того, что в состав стали вводят различные добавки, в самом материале также присутствуют примеси, которые полностью убрать из состава невозможно:

    • Углерод – способствует повышению твердости, прочности и ударостойкости. Однако его превышение в составе металла понижает пластичность и все вышеперечисленные характеристики.
    • Марганец – раскислитель, защищающий от кислорода и серы.
    • Сера – высоким считается ее содержание выше 0,6%, что плохо сказывается на пластичности, прочности, свариваемости и коррозионной устойчивости.
    • Фосфор – ведет к повышению текучести и хрупкости, понижает вязкость и пластичность.
    • Кислород, азот, водород – делают сплав более хрупким, снижают показатели его выносливости.


    Применение

    Благодаря таким характеристикам, как прочность, устойчивость к нагрузкам, твердость, уменьшение намагниченности и нужный уровень вязкости, легированную сталь используют в самых разных сферах человеческой деятельности. Из нее производят:

    • медицинские инструменты, в том числе, и режущие;
    • детали с высокой опорной и радиальной нагрузкой;
    • элементы станков для металлообработки;
    • нержавеющую посуду;
    • детали автомобилей;
    • аэрокосмические детали;
    • пресс-формы и другие элементы для горячей штамповки, сохраняющие свои свойства при температуре до + 600 градусов;
    • измерительные приборы и так далее.

    Классификация легированных сталей

    Принимая принцип разделения по структуре, образованной в условиях медленного охлаждения стали в диапазоне температур, близких к солидусу, или в отожженном состоянии, сталь можно классифицировать следующим образом:

    • подевтектоид с ферритно-перлитной структурой;
    • эвтектоид с перлитной структурой;
    • гиперэвтектоид, содержащий вторичные карбиды, отделенные от аустенита;
    • ледебуритная сталь, в структуре которой встречаются первичные карбиды, выделившиеся при кристаллизации;
    • ферритная или аустенитная с осаждением карбидов или интерметаллических фаз. Обычно это стали с высоким содержанием легирующих элементов и низким содержанием углерода;
    • ферритно-мартенситная или ферритно-аустенитная сталь с наиболее часто высокотемпературным ферритом δ.

    Все марки легированных сталей разделяют на три подвида в зависимости от количества полезных примесей:

    • Низколегированная – процентное содержание добавок около 2,5%. Прибавление некоторых положительных качеств при практически неизменных основных характеристиках.
    • Среднелегированная – процентное содержание добавок около 10%. Наиболее часто используемое соединение.
    • Высоколегированная – процентное содержание добавок варьируется от 10 до 50%. Высоколегированная сталь является максимально прочной и дорогой.

    Независимо от того, какое процентное содержание добавок в составе металла, сталь разделяется на 3 подвида:

    1. Инструментальная – жаропрочный материал, используемый при производстве станочных и ручных инструментов (сверла, фрезы, стальные резцы и так далее).
    2. Конструкционная – прочная сталь, способная выдерживать высокие динамические и статические нагрузки. Используется при изготовлении двигателей и стальных механизмов в машиностроении, применяется в сфере строительства и станкостроения.
    3. С особыми свойствами – сталь, отличающаяся химической и термической устойчивостью (нержавеющая, кислотостойкая, магнитная, износостойкая, трансформаторная и другие виды). Ряд исследователей предлагают отдельное деление для данного вида сталей:
    • Жаропрочные – способны выдерживать температуру до 1000 градусов.
    • Окалиностойкие и жароустойчивые – стали, невосприимчивы к распаду.
    • Устойчивые к коррозии – применяются при производстве изделий, работающих в условиях высокой влажности.

    Марки

    В СНГ используется буквенно-цифровая маркировка легированных сталей. Буквами обозначают основные легирующие добавки, цифрами, идущими следом за буквами, обозначают процент их содержания в сплаве (округляя до целого числа). Если в металле присутствует не более 1,5% той или иной добавки, цифра не ставится. Процентное содержание углерода × 100 указывается вначале наименования стали. Буква A, стоящая в середине маркировки, указывает на содержание азота. Если две буквы A стоят в конце, это указывает на особо чистую сталь. Буква Ш в конце обозначает сталь особо высокого качества.

    Маркировка может быть дополнена и другими обозначениями, к примеру:

    • Э — электротехническая;
    • P — быстрорежущая;
    • A — автоматная;
    • Л — полученная литьем.

    Исчерпывающие перечни марок легированной стали указаны в ГОСТ 4543-71.

    Маркировка сталей и сплавов

    Наличие широкого сортамента выпускаемых сталей и сплавов, изготавливаемых в различных странах, обусловило необходимость их идентификации, однако до настоящего времени не существует единой системы маркировки сталей и сплавов, что создает определенные трудности для металлоторговли.

    Так в России и в странах СНГ (Украина, Казахстан, Белоруссия и др.) принята разработанная раннее в СССР буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где согласно ГОСТу, буквами условно обозначаются названия элементов и способов выплавки стали, а цифрами — содержание элементов.

    Европейская система обозначений стали, регламентирована стандартом EN 100 27. Первая часть этого стандарта определяет порядок наименования сталей, а вторая часть регламентирует присвоение сталям порядковых номеров.

    В Японии наименование марок стали, как правило, состоит из нескольких букв и цифр. Буквенное обозначение определяют группу, к которой относится данная сталь, а цифры – ее порядковый номер в группе и свойство. В США существует несколько систем обозначения металлов и их сплавов. Это объясняется наличием нескольких организаций по стандартизации, к ним относятся АMS, ASME, ASTM, AWS, SAE, ACJ, ANSI, AJS. Вполне понятно, что такая маркировка требует дополнительного разъяснения и знания при торговле металлом, оформлении заказов и т. п.

    До настоящего времени международные организации по стандартизации не выработали единую систему маркировки сталей. В связи с этим существуют разночтения, приводящие к ошибкам в заказах и как следствие нарушения качества изделий.

    Мы хотим сообщить читателям нашей информации краткие сведения о маркировке сталей в наиболее промышленно-развитых странах поставщиках металла на мировой рынок.

    Информацию даем по сериям:

    Россия и страны СНГ

    В России и странах СНГ принята буквенно-цифровая система, согласно которой цифрами обозначается содержание элементов стали, а буквами — наименование элементов. Буквенные обозначения применяются также для указания способа раскисления стали «КП — кипящая сталь, С – полуспокойная сталь, П – спокойная сталь».

    Существуют определенные особенности обозначения для разных групп сталей конструкционных, строительных, инструментальных, нержавеющих и др.

    Общими для всех обозначениями являются буквенные обозначения легирующих элементов:

    Н — никель, Х- хром, К — кобальт, М- молибден, В -вольфрам , Т-титан, Д — медь, Г- марганец, С- кремний.

    • Конструкционные стали обыкновенного качества нелегированные (ГОСТ 380-94) обозначают буквами СТ., например СТ. 3. Цифра стоящая после букв, условно обозначают, процентное содержание углерода стали (КП, ПС, СП, причем буквы СП обычно не проставляют).
    • Конструкционные нелегированные качественные стали (ГОСТ 1050-88) обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали (например, СТ. 10).
    • Качественные стали для производства котлов и сосудов высокого давления согласно (ГОСТ 5520-79) обозначают как конструкционные нелегированные стали, но с добавлением буквы К (например, 20К).
    • Конструкционные легированные стали согласно (ГОСТ 4543-71) обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится. Качественные дополнительные показатели пониженное содержание примесей типа серы и фосфата обозначаются буквой — А или Ш, в конце обозначения, например (12 Х НЗА, 18ХГ-Ш) и т. п.
    • Литейные конструкционные стали согласно (ГОСТ 977-88) обозначаются как качественные и легированные, но в конце наименования ставят букву Л.
    • Стали строительные согласно (ГОСТ 27772-88) обозначают буквой С и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Дополнительно применяют обозначения: Т – термоупрочненный прокат, К — повышенная коррозионная стойкость, (например, С 345 Т, С 390 К и т. п.). Аналогично буквой Д обозначают повышенное содержание меди.
    • Стали подшипниковые, согласно (ГОСТ 801-78), обозначаются также как и легированные, но с буквой Ш в конце наименования. Следует заметить, что для сталей электрошлакового переплава буква Ш обозначается через тире, (например, ШХ 15, ШХ4-Ш).
    • Стали инструментальные нелегированные согласно (ГОСТ 1435-90) делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7, У8, У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).
    • Стали инструментальные легированные, согласно (ГОСТ 5950-73), обозначаются также как и конструкционные легированные (например, 4Х2В5МФ и т. п.).
    • Стали быстрорежущие в своем обозначении имеют букву Р, (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама, а затем буквы и цифры , определяющие массовое содержание элементов. Не указывают содержание хрома, 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 указываются, (например, стали Р6М5 и Р6 М5Ф3).
    • Стали нержавеющие стандартные согласно (ГОСТ 5632-72), маркируют буквами и цифрами по принципу, принятому для конструкционных легированных сталей, (например, 08Х18Н10Т или 16Х18Н12С4ТЮЛ). Стали нержавеющие, нестандартные опытных партий обозначают буквами- индексами завода производителя и порядковыми номерами. Буквы ЭИ, ЭП, или ЭК присваивают сталям, впервые выплавленным заводом «Электросталь», ЧС — сталям выплавки Челябинского завода «Мечел», ДИ- сталям выплавки завода «Днепроспецсталь», например, ЭИ-435, ЧС- 43 и др. Для обозначения способа выплавки доводки названия ряда сталей дополняют буквами, (например, 13Х18Н10-ВИ), что означает вакуумно-индукционная выплавка.

     

    Основы классификации и нумерации сталей

    В мире металлов сталь — очень широкая категория. Существует несколько общих типов стали, а также дополнительные способы их классификации и системы счисления, используемые для этой классификации.

    В Wasatch Steel наши специалисты могут помочь вам во всем, что вам нужно знать, когда дело доходит до категоризации и классификации стали. Давайте посмотрим на основы здесь.

    Категории

    По данным Американского института чугуна и стали (AISI), сталь делится на четыре основные категории в зависимости от химического состава:

    • Углеродистая сталь
    • Легированная сталь
    • Нержавеющая сталь
    • Инструментальная сталь

    Существует несколько марок, которые обладают разными свойствами — физическими, химическими и экологическими.На самом деле вся сталь состоит, по крайней мере, из железа и углерода; это фактическое количество углерода и дополнительных сплавов, которые изменяют свойства между стилями.

    Классификации

    Кроме того, сталь можно классифицировать по нескольким важным факторам:

    • Состав: углерод, сплав и нержавеющие свойства
    • Способ производства: непрерывное литье, электропечи прочие
    • Метод отделки: холодная прокатка, горячая прокатка, холодное волочение и т. Д.
    • Форма или форма: пруток, труба, труба, плита, лист и т. Д.
    • Процесс раскисления: убитый, полузабитый и т. Д.
    • Микроструктура: ферритная, перлитная, мартенситная и др.
    • Физическая прочность (согласно стандартам ATSM)
    • Термическая обработка: отжиг, закалка, отпуск, прочее
    • Номенклатура качества: товарное качество, качество чертежей, качество сосудов высокого давления и т. Д.

    Системы нумерации

    В сталелитейной промышленности используются две основные системы нумерации.Один был разработан AISI, а другой — Обществом автомобильных инженеров. Оба используют четырехзначные кодовые номера для обозначения основных углеродистых и легированных сталей, а некоторые сплавы вместо этого имеют пять цифр.

    Как правило, если первая цифра — 1, это означает углеродистую сталь в обеих системах нумерации. Первая цифра затем перемещается вниз в порядке других легированных сталей, с никелем, обозначенным цифрой 2, а в списке до 9, где встречаются кремний-марганцевые стали и другие марки SAE.Вторая цифра обычно указывает на концентрацию основного элемента, а последние две цифры указывают на концентрацию углерода. Так, например, SAE 5130 — это хромистая легированная сталь, которая содержит около 1 процента хрома и около 0,3 процента углерода.

    Чтобы получить дополнительную информацию о классификации стали или узнать больше о наших услугах по производству стали, обратитесь к профессионалам компании Wasatch Steel сегодня.

    Что такое сталь? Классификация различных типов стали

    Что такое сталь — Различные типы стали

    Сталь, также известная как черные материалы, — это недрагоценные металлы, включая чугун, ферросплавы, чугун, литье, конструкционную сталь, инструментальную сталь, нержавеющую сталь, жаропрочную сталь и т. Д.Все они представляют собой сплавы, состоящие из железа и углерода в качестве основных элементов, и являются наиболее широко используемыми металлическими материалами в промышленности. Эта статья расскажет вам о различных типах стали с помощью различных методов классификации.

    Классификация стали

    Типы стали можно классифицировать по следующей методике:

    • Химический состав,
    • Применение и применение,
    • Формы технологические обрабатывающие,
    • Способы плавки,
    • Металлографическая структура и др.

    Различные типы сталей по химическому составу

    Углеродистая сталь

    Углеродистая сталь относится к сплаву железа с углеродом с содержанием углерода менее 2% и содержащему небольшое количество примесных элементов, таких как кремний, фосфор, сера и кислород. По содержанию углерода эти марки стали делятся на:

    • Низкоуглеродистая сталь, также известная как чугун или низкоуглеродистая сталь, имеет содержание углерода 0,04-0,25% (или 0,30%).
    • Сталь среднеуглеродистая с содержанием углерода 0.25 (или 0,30) — 0,60%.
    • Сталь высокоуглеродистая, содержание углерода 0,60-1,25%.
    • Сверхвысокуглеродистая сталь с содержанием углерода 1,25-2,00%

    Примечания:

    • Чистое железо, содержание углерода ≤0,04%
    • Чугун: содержание углерода ≥2,0%

    Для получения дополнительной информации об углеродистой стали см. Разница между низко-, средне- и высокоуглеродистой сталью.

    Легированная сталь
    Легированная сталь

    — это сталь, которая улучшается на основе углеродистой стали путем добавления некоторых легирующих элементов (таких как хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и т. Д.).) с целью улучшения свойств стали.

    По типу легирующих элементов эти марки стали можно разделить на:

    • Нержавеющая сталь
    • хромированная сталь,
    • марганцовистая сталь,
    • хромомарганцовистая сталь,
    • хромоникелевая сталь,
    • хромомолибденовая сталь и
    • сталь кремниймарганцовистая и др.

    По общему содержанию легирующих элементов его можно разделить на:

    • Сталь низколегированная с массовой долей легирующих элементов ≤5%;
    • Сталь среднелегированная с массовой долей легирующих элементов 5-10%;
    • Сталь высоколегированная, общая массовая доля легирующих элементов> 10%.

    Классификация стали по применению и применению

    В зависимости от использования, классификация стали можно разделить на:

    • Конструкционная сталь
    • Инструментальная сталь
    • Матричная сталь
    • Пружинная сталь
    • Подшипниковая сталь
    • Сталь износостойкая (износостойкая сталь)
    • Клапан стальной
    • Сталь холодновысадочная
    • Сталь автоматная
    • Мост стальной
    • Морская сталь
    • Котельная сталь
    • Сталь для сосудов под давлением
    • Электротехническая сталь и др.

    Классификация стали по производственной обработке

    Сталь горячекатаная

    Горячекатаный прокат относится к различным сталям, полученным путем горячей прокатки, при этом большая часть стали горячекатаная. Этот тип стали обычно используется для производства профильной стали, стальных труб, стальных листов и проволоки.

    Холоднокатаная сталь

    Холоднокатаная сталь относится к различным сталям, полученным методом холодной прокатки. По сравнению с горячекатаной сталью, холоднокатаная сталь имеет характеристики гладкой поверхности, точного размера и хороших механических свойств.Этот тип стали обычно используется для прокатки тонких листов и стальных полос.

    Холоднотянутая сталь

    Холоднотянутая сталь относится к различным сталям, полученным методом холодного волочения, которые обладают характеристиками высокой точности и хорошего качества поверхности. Этот тип стали в основном используется для производства стальной проволоки, а также для производства круглых стальных и шестигранных стержней диаметром менее 50 мм и стальных труб диаметром менее 76 мм.

    Литая сталь

    Стальное литье относится к стальной отливке, полученной методом литья, и содержание углерода в ней обычно составляет от 0.15-0,60%. Из-за плохих литейных свойств стальные отливки часто требуют термической обработки и легирования для улучшения их структуры и свойств. В машиностроительной промышленности стальное литье в основном используется для изготовления деталей сложной формы, трудных для ковки или резки, требующих более высокой прочности и пластичности.

    Кованая сталь

    Кованая сталь — это различные поковки, изготовленные методом ковки. Качество кованых стальных деталей выше, чем у стальных отливок, они выдерживают большие удары, пластичность и ударную вязкость.Другие аспекты механических свойств также выше, чем у стальных отливок, поэтому для некоторых важных деталей машин должна быть кованая сталь.

    Различные виды стали по способам плавки

    Сталь с оправой

    Сталь с ободком — это сталь, которая не полностью раскислена и образует отбортовку на слитке во время разливки. Он отличается низкой стоимостью, хорошим качеством поверхности и характеристиками глубокой вытяжки, но большой сегрегацией состава, неравномерным качеством, плохой коррозионной стойкостью и механической прочностью.Этот вид стали в больших количествах используется для прокатки стальных и стальных листов из углеродистой стали.

    Убитая сталь

    Прокатанная сталь — это полностью раскисленная сталь. При заливке расплавленная сталь затухает и нет явления кипения. Для этих типов стали характерны меньшая сегрегация компонентов и однородное качество, но более высокая стоимость. Легированная сталь и высококачественная углеродистая сталь обычно относятся к раскисленной стали.

    Сталь полуубитая

    Полузабитая сталь — это сталь со степенью раскисления между сталью с ободком и закаленной сталью.Явление кипения при разливке слабее, чем у стали с оправой. Качество и стоимость стали также находятся между сталью с оправой и закаленной сталью. Однако его производство трудно контролировать, поэтому на эти виды стали не приходится значительная часть производства стали.

    Сорт стали | Ресурсы для литья металлов

    Определяющие характеристики стали

    Из высококачественной стали можно производить стальные валы для использования в приложениях, требующих высокой точности.

    Системы классификации стали учитывают химический состав, обработку и механические свойства, чтобы производители могли выбрать продукт, подходящий для их применения. Помимо фактического процентного содержания углерода и других сплавов в материале, микроструктура также оказывает значительное влияние на механические свойства стали.

    Важно понимать определение микроструктуры — и то, как можно управлять микроструктурой стали с помощью горячей и холодной штамповки и после изготовления.Эти методы могут использоваться для разработки продуктов с определенными механическими свойствами. Однако изменение состава и микроструктуры приведет к компромиссу между различными свойствами. Например, более твердая сталь может иметь пониженную прочность.

    Микроструктура

    Микроструктура материала — это способ, которым молекулы соединяются вместе с силами, действующими между этими молекулами. Процессы нагрева и охлаждения используются для изменения микроструктуры из одной формы в другую, тем самым изменяя свойства материала.

    Микроструктура не видна невооруженным глазом, но может быть изучена под микроскопом. Сталь может иметь несколько различных микроструктур: феррит, перлит, мартенсит, цементит и аустенит.

    Феррит

    Феррит — это термин, используемый для обозначения молекулярной структуры чистого железа при комнатной температуре. Сталь с очень низким содержанием углерода также будет иметь такую ​​же микроструктуру. Характерной формой феррита является объемно-центрированная кубическая (ОЦК) кристаллическая структура. Визуально представьте себе куб с одной молекулой в каждом углу и молекулой в центре куба.Молекулы в ОЦК более плотно упакованы, чем в других микроструктурах, которые содержат больше молекул в каждом кубе. Однако количество углерода, которое можно добавить без изменения микроструктуры феррита, невелико и составляет всего 0,006% при комнатной температуре.

    Аустенит

    Аустенит — это микроструктура, которая образуется при нагревании сплавов на основе железа выше 1500 ° F, но ниже 1800 ° F. Если в стали присутствует правильный сплав, такой как никель, материал сохранит эту микроструктуру даже при охлаждении.Характерной формой аустенита является гранецентрированная кубическая (ГЦК) кристаллическая структура. Визуально представьте себе куб с одной молекулой в каждом углу и молекулой в центре каждой стороны куба. Молекулы в аустенитной конфигурации более плотно упакованы, чем молекулы феррита. Аустенит может содержать до 2% углерода и является обычной микроструктурой нержавеющей стали.

    Цементит

    Когда углеродистая сталь нагревается до состояния аустенита, а затем охлаждается без какого-либо сплава для сохранения формы аустенита, микроструктура возвращается к форме феррита.Однако, если содержание углерода превышает 0,006%, избыточные атомы углерода объединяются с железом с образованием химического соединения, называемого карбидом железа (Fe3C), также известным как цементит. Цементит не возникает сам по себе, потому что часть материала останется в форме феррита.

    Перлит

    Перлит — это слоистая структура, образованная чередующимися слоями феррита и цементита. Это происходит при медленном охлаждении стали с образованием эвтектической смеси. Эвтектическая смесь — это смесь, в которой два расплавленных материала кристаллизуются одновременно.В этих условиях феррит и цементит образуются одновременно, в результате чего в микроструктуре образуются чередующиеся слои.

    Мартенсит

    Мартенсит имеет объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую структуру. Эта микрокристаллическая форма достигается за счет быстрого охлаждения стали, в результате чего атомы углерода захватываются решеткой железа. В результате получается очень твердая игольчатая структура из железа и углерода. Сталь с мартенситной микрокристаллической структурой обычно представляет собой низкоуглеродистый стальной сплав, содержащий около 12% хрома.

    Производителям и потребителям стали важно понимать микроструктуру стали и то, как она влияет на механические свойства материала. Содержание углерода, концентрация сплава и методы отделки — все это влияет на микроструктуру и, следовательно, может использоваться для изменения свойств готового продукта. Два образца с одинаковым содержанием сплава могут иметь разную микроструктуру в зависимости от методов чистовой обработки и используемых термообработок.

    Горячее и холодное формование

    После отливки расплавленной стали необходимо придать ей окончательную форму, а затем обработать, чтобы предотвратить коррозию. Сталь обычно отливают в формы, готовые к машинному использованию: блюмы, заготовки и слябы. Затем литые формы формуют прокаткой. Прокатка может быть горячей, теплой или холодной в зависимости от материала и целевого применения. Во время прокатки деформация сжатия достигается за счет использования двух рабочих валков. Валки быстро вращаются, чтобы одновременно тянуть и сжимать сталь между собой.

    Холодная штамповка

    Холодная штамповка — это процесс прокатки стали ниже температуры рекристаллизации. Давление, оказываемое валками на сталь, вызывает дислокации в микроструктуре материала, что приводит к образованию зерен в материале. По мере накопления этих дислокаций сталь становится тверже и ее труднее деформировать. Холодная прокатка также приводит к тому, что сталь становится хрупкой, что можно преодолеть с помощью термической обработки.

    Цех стана горячей прокатки производит сталь однородной с более тонкой отделкой.

    После прокатки стальные детали подвергаются вторичной обработке для предотвращения коррозии и улучшения механических свойств:

    • Покрытие
    • Обработка поверхности
    • Термическая обработка

    Термическая обработка

    Эффекты термической обработки

    Микроструктуру стали можно изменять путем контролируемого нагрева и охлаждения. Это привело к разработке различных методов термообработки для модификации микроструктуры и достижения желаемого изменения механических свойств.

    Стальные микроструктуры претерпевают изменения фаз при определенных температурах. Термическая обработка основана на понимании и управлении определенными точками трансформации:

    • Температура нормализации
      Аустенит — это фаза, из которой образуются другие структуры. Большинство термообработок начинаются с нагрева стали до однородной аустенитной фазы 1500–1800 ° F.
    • Верхняя критическая температура
      Верхняя критическая температура — это точка, ниже которой начинает образовываться цементит или феррит.Это происходит, когда сталь остывает от температуры нормализации. В зависимости от содержания углерода эта точка находится в пределах 1333–1670 ° F.
    • Нижняя критическая температура
      Нижняя критическая температура — это точка превращения аустенита в перлит. Аустенит не может существовать ниже нижней критической температуры 1333 ° F.

    Скорость охлаждения — от температуры нормализации до верхней и нижней критических температур — будет определять микроструктуру стали при комнатной температуре.

    Термическая обработка включает в себя ряд процессов, включая отжиг, закалку и отпуск. В стали пластичность и прочность имеют обратную зависимость. Термическая обработка может повысить пластичность за счет прочности или наоборот.

    Виды термической обработки
    Сфероидизация

    Сфероидизация происходит, когда углеродистая сталь нагревается примерно до 1290 ° F в течение 30 часов. Слои цементита в микроструктуре перлита превращаются в сфероид, в результате чего сталь становится самой мягкой и самой пластичной.

    Полный отжиг

    Углеродистая сталь отжигается, сначала нагревая ее немного выше верхней критической температуры, выдерживая эту температуру в течение часа, а затем охлаждая со скоростью примерно 36 ° F в час. Этот процесс дает грубую перлитную структуру, пластичную без внутренних напряжений.

    Отжиг

    Технологический отжиг снимает напряжение в холоднодеформированной низкоуглеродистой стали (> 0,3% C). Сталь нагревают до 1025–1292 ° F в течение одного часа. Дислокации в микроструктуре восстанавливаются путем преобразования кристалла перед охлаждением.

    Изотермический отжиг

    Высокоуглеродистая сталь сначала нагревается выше верхней критической температуры. Затем его выдерживают, охлаждают до более низкой критической температуры и снова поддерживают. Затем его постепенно охлаждают до комнатной температуры. Этот процесс обеспечивает достижение однородной температуры и микроструктуры материала перед следующим этапом охлаждения.

    Нормализация
    Углеродистую сталь

    нагревают до температуры нормализации в течение одного часа. В этот момент сталь полностью переходит в аустенитную фазу.Затем сталь охлаждают на воздухе. Нормализация создает тонкую перлитную микроструктуру с высокой прочностью и твердостью.

    Закалка

    Средне- или высокоуглеродистая сталь нагревается до температуры нормализации, затем закаливается (быстрое охлаждение путем погружения в воду, рассол или масло) до верхней критической температуры. В процессе закалки образуется мартенситная структура — чрезвычайно твердая, но хрупкая.

    Закаленная сталь после отпуска

    Наиболее распространенная термическая обработка, поскольку ее результат можно точно предсказать.Закаленную сталь повторно нагревают до температуры ниже нижней критической точки, а затем охлаждают. Температуры варьируются в зависимости от предполагаемого результата — наиболее распространенным является диапазон 298–401 ° F. Этот процесс восстанавливает некоторую вязкость хрупкой закаленной стали за счет образования некоторого количества сфероидита.

    Механические свойства

    Механические свойства измеряются в соответствии с международными стандартами, такими как ASTM (Американское общество испытаний и материалов) или SAE (Общество автомобильных инженеров).

    Основные механические свойства стали
    Жесткость

    Твердость — это способность материала противостоять истиранию. Повышение твердости может быть достигнуто за счет увеличения содержания углерода и закалки, которая приводит к образованию мартенсита.

    Инженер проверяет твердость стали, чтобы убедиться, что она выдерживает истирание.
    Прочность

    Прочность металла — это сила, необходимая для деформации материала. Нормализация куска стали повысит его прочность за счет создания однородной микроструктуры по всему материалу.

    Пластичность

    Пластичность — это способность металла деформироваться под действием растягивающего напряжения. Сталь холодной штамповки имеет низкую пластичность из-за дислокаций в микроструктуре. Процесс отжига улучшит это, позволяя кристаллам преобразовываться и, следовательно, устранять некоторые дислокации.

    Прочность

    Прочность — это способность выдерживать нагрузку без разрушения. Закаленную сталь можно сделать более прочной путем отпуска, который добавляет сфероиды в микроструктуру.

    Обрабатываемость

    Обрабатываемость — это легкость, с которой сталь можно формовать резанием, шлифованием или сверлением. На обрабатываемость в первую очередь влияет твердость. Чем тверже материал, тем труднее его обрабатывать.

    Свариваемость

    Свариваемость — это способность стали свариваться без дефектов. Это в первую очередь зависит от химического состава и термической обработки. Температура плавления, а также электрическая и теплопроводность влияют на свариваемость материала.

    Для получения дополнительной информации о механических свойствах и испытаниях стали см. Свойства и производство стальных отливок.

    Дескрипторы качества

    Дескрипторы качества применяются к стальной продукции в широких категориях, таких как торговое, промышленное или структурное качество. На этих этикетках определенная сталь маркируется как подходящая для конкретных применений и производственных процессов, что позволяет быстрее ориентироваться на рынке и принимать решения. Сталь помещается в определенные категории на основании нескольких различных факторов:

    • Внутренняя прочность
    • Химический состав и однородность
    • Степень несовершенства поверхности
    • Объем испытаний при производстве
    • Количество, размер и распределение включений
    • Прокаливаемость
    Системы классификации стали
    Спецификации

    , например, выпущенные ASTM, AISI (Американский институт железа и стали) и SAE, предоставляют инженерам, изготовителям и потребителям стандартный язык для описания свойств стали.Сортировка часто очень специфична, включая все, начиная от химического состава, физических свойств, термической обработки, процессов изготовления и форм.

    ASTM

    В системе ASTM используется описательная буква, за которой следует порядковый номер. Например, «A» обозначает черный металл, а «53» — это номер, присвоенный оцинкованной углеродистой стали.

    ASTM A53 будет иметь следующие свойства:

    • Химический состав, не более%
      • Углерод: 0,25 (класс A), 0.30 (класс B)
      • Марганец: 0,95 (сорт A), 1,20 (сорт B)
      • Фосфор: 0,05
      • Сера: 0,045
    • Механические свойства
      • Предел прочности при растяжении, UTS: 330 МПа или 48000 фунтов на кв. Дюйм (класс A), 414 МПа или 60000 фунтов на кв. Дюйм (класс B)
      • Предел прочности при растяжении, предел текучести: 207 МПа или 30 000 фунтов на кв. Дюйм (класс A), 241 МПа или 35 000 фунтов на кв. Дюйм (класс B)
    • Форма и лечение
      • Труба NPS 1/8 — NPS 26
      • Сталь оцинкованная
      • Черное и горячее окунание
      • Оцинковка
      • Сварные и бесшовные
    SAE

    В системе нумерации AISI / SAE для классификации используется 4-значное число.Первые две цифры указывают на тип стали и концентрацию легирующих элементов, а последние две цифры указывают на концентрацию углерода.

    Например, SAE 5130 описывает сталь, содержащую 1% хрома и 0,30% углерода. Буквенные префиксы используются в качестве дескрипторов качества для продавца.

    марок и семейств нержавеющей стали: объяснение

    Несмотря на то, что нержавеющие стали обладают некоторыми общими характеристиками, понимание различных доступных типов важно для поиска оптимальных характеристик и ценовой категории для ваших нужд.

    Благодаря своей универсальности, прочности и доступности производство нержавеющей стали продолжает расти во всем мире год за годом.

    Но нержавеющая сталь — это не единственный сплав.

    В то время как нержавеющая сталь получает большую часть своей коррозионной стойкости за счет хрома, сегодня существует почти бесконечное количество комбинаций различных металлов, которые продаются как нержавеющая сталь.

    Один из первых шагов в поиске лучших вариантов при работе с нержавеющей сталью — это выбор сплава, подходящего для вашего продукта.

    Давайте посмотрим на распространенные типы и особенности…

    Идентификаторы из нержавеющей стали — различные типы

    На большинстве сплавов нержавеющей стали можно встретить два основных ярлыка:

    Но что вы можете узнать об этих сплавах по их этикеткам?

    Много, если знаешь, что искать…

    Семейства из нержавеющей стали: четыре варианта с уникальными свойствами

    Семейства относятся к определенным свойствам и дают представление о соотношении различных металлов в сплаве.Нержавеющая сталь делится на четыре группы:

    • Аустенитная нержавеющая сталь
    • Ферритная нержавеющая сталь
    • Дуплекс из нержавеющей стали
    • Нержавеющая сталь с мартенситным и дисперсионным упрочнением

    Но семья — это только часть истории. Чтобы по-настоящему понять, что отличает один тип нержавеющей стали от другого, вам нужно взглянуть на его марку.

    Марка нержавеющей стали

    Внутри семейств вы найдете различные марки, которые помогают описать определенные свойства сплава, такие как ударная вязкость, магнетизм, коррозионная стойкость и состав сплава.

    Старые марки часто имеют трехзначный идентификатор, установленный Обществом автомобильных инженеров (SAE).

    Однако в Северной Америке вы также можете увидеть оценки, идентифицированные с использованием шестизначного идентификатора, установленного Американским обществом испытаний и материалов (ASTM).

    Они известны как идентификаторы единой системы счисления (UNS). Вы можете найти полный список распространенных идентификаторов здесь.

    Во многих случаях идентификаторы UNS имеют те же первые три числа, что и их эквивалент AISI.

    Но есть также системы оценок, созданные:

    • Британские стандарты (BS)
    • Международная организация по стандартизации (ISO)
    • Японские промышленные стандарты (JIS)
    • Европейский стандарт (EN)
    • Немецкий стандарт (DIN)
    • Китайский стандарт (ГБ)

    Из-за огромного количества различных стандартов и систем классификации может быть трудно получить много информации об уникальном составе данного сплава по его марке.

    Например, нержавеющая сталь 304 по стандарту SAE также может быть классифицирована как

    • Номер EN: 1.4305
    • Название по EN: X8CrNiN18-9
    • UNS: S30400
    • DIN: X5CrNi18-9, X5CrNi18-10, X5CrNi19-9
    • BS: 304S 15, 304S 16, 304S 18, 304S 25, En58E
    • JIS: SUS 304, SUS 304-CSP

    Однако для получения обозначения данной марки сплав должен соответствовать строгому набору требований, установленных организацией, поддерживающей стандарт.

    В соответствии с общими стандартами SAE нержавеющая сталь 304 должна содержать:

    • от 18% до 20% хрома
    • от 8% до 10,5% никеля
    • 0,08% Углерод
    • 2% марганца
    • 0,75% кремний
    • 0,045% Фосфор
    • 0,03% серы
    • 0,1% азота

    Каждое добавление или корректировка состава сплава будет влиять на различные аспекты характеристик нержавеющей стали.

    Если вы не уверены, какая именно марка стали вам нужна или каковы требования к составу для различных марок, приведенные ниже списки содержат разбивку наиболее распространенных вариантов:

    Характеристики обычных семейств и марок нержавеющей стали

    Когда вы объединяете семью и свариваете вместе, вы получаете хорошее представление о том, чего ожидать от конкретного сплава нержавеющей стали.

    Вы можете узнать обо всем, от магнетизма и прочности до коррозионной стойкости и термостойкости.

    Несмотря на то, что существует слишком много типов, чтобы перечислить их по отдельности, эти общие классификации дают представление о том, чего ожидать в каждой семье, а также о требуемых общих оценках.

    Аустенитный

    Это семейство наиболее популярно и широко используется во всем мире.

    Часто включает хром и никель. Некоторые марки также включают марганец и молибден.

    В то время как аустенитная нержавеющая сталь немагнитна при отжиге с раствором, некоторые марки холоднодеформированных сталей обладают магнитными свойствами. Закалка на основе нагрева не работает с этими типами стали.

    Однако они обладают превосходной коррозионной стойкостью и сопротивлением ползучести, оставаясь при этом отличными для сварки.

    Популярные марки аустенитной нержавеющей стали включают марки 303, 304, 316, 310 и 321.

    Ферритный

    Благодаря низкому содержанию никеля это одно из самых экономичных семейств.

    Эти сплавы с низким содержанием никеля часто содержат хром, молибден, ниобий и / или титан для повышения ударной вязкости и сопротивления ползучести.

    Большинство из них магнитные, а также обладают хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью.

    Популярные в помещениях, например, в кухонной посуде, или вне поля зрения, например, в вытяжной системе, эти сплавы хорошо подходят для ситуаций, когда внешний вид не так важен, как стоимость и производительность.

    Распространенные марки ферритной нержавеющей стали включают марки 409 и 430.

    Дуплекс

    Это семейство включает в себя многие из новейших и созданных запатентованных сплавов.

    Многие дуплексные марки обладают сочетанием свойств как аустенитных, так и ферритных нержавеющих сталей.

    Характеристики

    зависят от сплава, так как многие из них созданы для решения конкретных промышленных задач, таких как вес, прочность и более высокая прочность на разрыв. Большинство из них обладают хорошей свариваемостью и формуемостью по сравнению со сталями других семейств.

    Некоторые из них обладают повышенной коррозионной стойкостью.Нержавеющая сталь, стойкая к хлоридам, особенно популярна на морских объектах.

    Распространенные дуплексные сплавы включают марки 318L, LDX 2101, LDX 2304, 2507 и 4501 (также известные как супердуплекс 25CR).

    Мартенситное и осадочное упрочнение

    Хотя мартенситная и дисперсионно-твердеющая сталь наименее распространена из четырех основных семейств нержавеющих сталей, они популярны там, где требуется точная закаленная кромка.

    Закалка и закалка возможны благодаря добавлению углерода, что делает это семейство лучшим выбором для ножей, ножниц, бритв и медицинских инструментов.

    Эти сплавы нержавеющей стали обладают устойчивостью к коррозии от умеренной до хорошей и остаются магнитными после закалки.

    Распространенные марки мартенситных сталей и сталей дисперсионного твердения включают марки 410 и 420.

    Группа сплавов Магнитный отклик Скорость упрочнения Коррозионная стойкость Закаливаемая Пластичность Устойчивость к высоким температурам Низкотемпературное сопротивление Свариваемость
    Аустенитный Обычно нет Очень высокий Высокая по холодной работе Очень высокий Очень высокий Очень высокий Очень высокий
    Дуплекс Есть Средний Очень высокий № Средний Низкий Средний Высокая
    Ферритный Есть Средний Средний № Средний Высокая Низкая Низкий
    Мартенситный Есть Средний Средний Закалка и отпуск Низкий Низкий Низкая Низкий
    Закалка с осадками Есть Средний Средний Возрастная стойкость Средний Низкая Низкая Высокая

    Последние мысли

    Нержавеющая сталь предлагает широкий спектр применений, от декоративных конструкций до тяжелых промышленных применений.Понимание уникальных характеристик различных сплавов нержавеющей стали необходимо не только для обеспечения долговечности и безопасности, но и для оптимизации затрат.


    Более 40 лет Unified Alloys с гордостью обслуживает Канаду в различных отраслях промышленности. Наша цепочка поставок и опыт помогут обеспечить успех вашего следующего проекта, от листовой и прутковой продукции до обработки и изготовления. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши потребности.

    Визуальная идентификация различных типов стали и других металлов

    Визуально определить различные типы стали и других металлов не так уж и сложно.Прочитав эту статью, вы сможете различать обычные металлы, понимать основные процессы металлообработки и распознавать различные цеховые материалы (например, трубы, фланцы, колена и каналы), а также конструктивные элементы (например, двутавровые балки, фермы и т. Д.). балки).

    В этой статье рассматриваются только основы визуальной идентификации различных типов стали и других металлов. Имея больше опыта, можно также идентифицировать немаркированные металлы с помощью искрового теста или магнита.Еще один полезный способ идентифицировать сталь и другие металлы — использовать систему классификационных номеров запасов, которая обычно маркируется на складских емкостях.

    Ниже приведены визуальные способы идентификации некоторых из наиболее распространенных типов стали и других металлов. Однако, если вам нужна помощь специалиста, мы рекомендуем связаться с вашим местным поставщиком стали, чтобы обсудить ваши потребности в стали.

    Углеродистая сталь

    Углеродистая сталь

    — это доступный по цене металл, используемый в различных коммерческих отраслях, от горнодобывающей промышленности до строительства.Некоторые примеры его использования включают строительство мостов, инфраструктуры, зданий и трубопроводов. Углеродистая сталь бывает разных марок. Чем выше содержание углерода, тем тверже и хрупче сталь. Если требуется большая пластичность, то требуется меньшее количество углерода. Низкоуглеродистая сталь в основном используется в производстве металлоконструкций. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления режущего инструмента.

    В отличие от низкоуглеродистой стали, которую легко сваривать, сталь с более высоким содержанием углерода очень чувствительна к нагреву.Часто требуется обработка до или после процесса нагрева, чтобы избежать повреждения структуры стали.

    Сталь очень легко ржавеет, и для ее защиты часто необходимо покрыть или покрасить. Свежешлифованная углеродистая сталь блестящая и металлическая, но большая часть углеродистой стали имеет темный матовый оттенок. Сталь дает много искр, если положить ее под кофемолку.

    Существует четыре основных типа углеродистой стали. Их трудно различить визуально, но обычно можно определить, какой тип используется в зависимости от объекта.Некоторые примеры перечислены ниже:

    Тип Объекты Содержание углерода

    Низкоуглеродистая сталь Трубы, стальной каркас 0,05% — 0,3%

    Средний углерод Кованые детали транспортных средств 0,3% — 0,6%

    Высокоуглеродистые Пружины, провода 0.6% — 1%

    Инструментальная сталь Режущий инструмент, сверла 1% — 2%

    Содержание железа также может влиять на тип стали. Когда содержание железа превышает 2%, металл считается чугунной сталью. Этот тип стали очень жесткий, и с ним трудно обращаться, сваривать или манипулировать им.

    Нержавеющая сталь

    Нержавеющая сталь — это, по сути, углеродистая сталь, но с добавлением 10% + хрома в химический состав стали.Добавление хрома помогает предотвратить ржавление стали. Этот тип стали можно найти в лабораториях и на кухне по всему миру, так как он отлично подходит для герметизации жидкостей и химикатов. Текстура нержавеющей стали зернистая и будет иметь серебристый блеск. В нержавеющей стали присутствуют и другие сплавы — они могут включать никель или даже молибден.

    Существует пять основных типов нержавеющей стали. Невозможно определить разницу между ними, однако можно сказать, что аустенитная сталь, в отличие от других типов стали, не является магнитной.Ниже представлены три вида нержавеющей стали:

    Аустенитный

    Это наиболее распространенный вид нержавеющей стали, состоящий из 18% хрома и 8% никеля. Его ценят за стойкость к коррозии, и его обычно можно использовать для содержания химикатов и для структурных применений.

    Ферритный

    Этот тип нержавеющей стали содержит только сплав хрома и обычно используется для кухонных принадлежностей и для отделки транспортных средств.

    Мартенситный

    Этот магнитный тип нержавеющей стали используется на валах насосов, турбинах и крепежных деталях.

    Закалка с осадками

    Сталь этого типа изготавливается с помощью специальной термической обработки для изготовления клапанов и шестерен для нефтехимического оборудования.

    Дуплекс

    Этот тип стали объединяет вместе три различных сплава: никель, молибден и хром.Этот тип стали в основном используется для трубопроводов.

    Алюминий

    Алюминий извлекается из руды, известной как «боксит», а затем обрабатывается с помощью расширенного процесса электролиза. Алюминий — это особый вид металла, который стал очень популярным в прошлом веке. Вы можете найти алюминий во всем, от автомобилей до электроники. Он не содержит железа и сразу узнаваем по отсутствию ржавчины и невероятному блеску (если, конечно, не матовый!).Алюминий не дает искр при помещении на шлифовальный станок.

    Расширенная классификация микроструктуры стали с помощью методов глубокого обучения

    Предыдущая работа в контексте микроструктурной классификации стали опирается на элементы, разработанные вручную. Разработка высокоуровневых функций, например морфологических функций 21 , требует сложных алгоритмов извлечения признаков и утомительного процесса проб и ошибок для поиска хороших функций в первую очередь. Методы глубокого обучения способны изучать сложные функции на основе необработанных входных данных, которые также превосходят в широком диапазоне областей приложений.Эти методы основаны на нейронных сетях и парадигме «сквозного» обучения. В отличие от классических методов, в методах глубокого обучения извлечение и классификация функций выполняются одновременно и совместно оптимизируются. Этому способствует составление сложных параметризованных функций из простых, эффективных, кусочно дифференцируемых строительных блоков. Следовательно, обучению всей системы способствует градиентный спуск по параметрам с использованием рекурсивного вычисления градиента через цепное правило дифференцирования (это называется алгоритмом обратного распространения 27 ).Среди этих методов глубокого обучения, сверточные нейронные сети (CNN) и их модификации, полностью сверточные нейронные сети (FCNN) оказались особенно успешными для классификации и сегментации изображений.

    CNN изначально были разработаны для задач зрения. Основная концепция CNN восходит к 1980 г. 9,28 , но из-за увеличения вычислительных ресурсов, доступных данных и улучшения алгоритмов обучения они недавно достигли нового уровня качества во многих областях.Таким образом, CNN — это современный подход во многих приложениях машинного зрения. Поскольку изображения имеют высокую размерность, применение традиционных нейронных сетей с полностью связанными нейронами для обработки визуальных данных привело бы к огромному количеству обучаемых параметров. Кроме того, они не могут использовать естественные структуры изображений, такие как корреляция между соседними пикселями и статистику стационарного изображения. Типичные сверточные нейронные сети состоят из нескольких повторяющихся компонентов, которые уложены в слои: уровни свертки, объединения, полносвязные и классифицирующие слои.

    Слой свертки свертывает входные данные с помощью линейного фильтра свертки, как показано в уравнении (1):

    $$ {({h} _ {k})} _ {ij} = {({W} _ { k} \ ast x)} _ {ij} + {b} _ {k} $$

    (1)

    где \ (k = \ mathrm {1,} \ ldots, K \) — это индекс карты функций k в сверточном слое, а ( i , j ) — индекс нейрона s в карте функций k и x представляют входные данные. Вт к и b k — обучаемые параметры (веса) линейных фильтров (ядра) и смещения для нейронов в карте характеристик k соответственно. \ ({({h} _ {k})} _ {ij} \) — значение выходного сигнала для нейрона в карте характеристик k с положением ( i , j ). Операция пространственной двумерной свертки между входными данными и картой признаков обозначена знаком «*».

    Уровень пула — это уровень нелинейной понижающей дискретизации, который принимает максимальные или средние значения в каждой подобласти входных данных. Сегодняшние CNN обычно используют максимальный пул, называемый уровнем «max-pooling», чтобы добиться инвариантности к небольшим сдвигам в картах характеристик.

    Полносвязный слой — это классический уровень нейронной сети, где характеристики следующего слоя представляют собой линейную комбинацию характеристик предыдущего слоя, как показано в уравнении (2):

    $$ {y} _ {k } = \ sum _ {l} {W} _ {kl} {x} _ {l} + {b} _ {k} $$

    (2)

    где y k представляет k -й выходной нейрон и W kl — это kl -й вес между x l и y k .

    Функция активации обычно следует за объединяющим или полностью связанным слоем и вводит нелинейную операцию активации, такую ​​как сигмовидный или выпрямленный линейный блок (ReLU). Функция ReLU \ (relu (x) = \, \ max \, \ mathrm {(0,} x) \) является наиболее распространенной, поскольку градиент является кусочно-постоянным и не исчезает при высоких активациях (в отличие от, например, , сигмовидная).

    Уровень классификатора является последним уровнем сети и вычисляет апостериорную вероятность класса входного изображения.{T} {W} _ {j}}} $$

    (3)

    Уровень потерь используется для измерения разницы между истинными метками классов и соответствующими предсказанными метками классов. Наиболее распространенным слоем потерь для классификации является потеря кросс-энтропии. Потеря кросс-энтропии показана в уравнении (4):

    $$ \ text {Функция кросс-энтропии} = — \ sum _ {x} P \ text {‘} (x) {\ rm {l}} {\ rm {o}} {\ rm {g}} \, P (x) $$

    (4)

    , в котором классификатор softmax (\ (P (x) \)) минимизирует перекрестную энтропию между «истинным» распределением данных с горячим кодированием (\ (P \ text {‘} (x) \)) и прогнозируемые вероятности классов.

    CNN Обучение выполняется от начала до конца, что означает отсутствие разделения между извлечением признаков и этапом классификации. Они получают необработанные входные данные, например пиксели изображения, для получения семантических выходов. CNN обучаются изучать скрытый паттерн в данных с помощью обучающего набора. Функция потерь \ ({\ mathcal L} \) измеряет, насколько далеко выходы сети от правильного выхода. Эта проблема оптимизации решается с помощью градиентного спуска 9 и хорошо известного процесса, называемого обратным распространением 9 , для распространения градиента функции потерь на предыдущие уровни.Градиентный спуск выполняется на основе градиента функции потерь \ (\ frac {\ delta {\ mathcal L}} {\ delta {w} _ {ij}} \). Затем веса адаптируются, чтобы уменьшить выходной сигнал функции потерь путем изменения в направлении, противоположном направлению увеличения градиента, с размером шага (скоростью обучения), представленным \ (\ eta \) в уравнении (5). Скорость обучения не имеет единицы. Это параметр, определяемый пользователем. Он определяет размер шага для обновления весов на каждом шаге обратного распространения во время фазы обучения CNN.{{\ bf {old}}} — \ eta \ frac {\ delta {\ mathcal L}} {\ delta {w} _ {ij}} $$

    (5)

    Dropout Layer 29 — это метод улучшения обобщения CNN путем случайного игнорирования (отбрасывания) нейронов и их соответствующих параметров из сетевой архитектуры только на этапе обучения.

    Поскольку аннотированные SEM-изображения встречаются редко, наиболее вероятно, что обучающая сеть на таком наборе данных приведет к переобучению шуму, присутствующему в обучающем наборе.Чтобы решить эту проблему, сети, которые уже были обучены с использованием больших обучающих наборов данных, таких как ImageNet, обучаются на новом наборе данных. Этот прием известен как «точная настройка». Используя эту технику, мы можем более эффективно инициализировать веса. Следовательно, можно предположить, что сеть уже близка к хорошему локальному минимуму и для сходимости требуется гораздо меньше обучающих данных. Из предварительно обученных CNN функции также можно извлекать без точной настройки. В этом случае сеть не настроена.Вместо этого вывод полностью связанных слоев перед слоем классификации рассматривается как вектор признаков. Эти функции известны как DeCAF 30 и могут быть классифицированы, например, с помощью SVM. Еще одна уловка в случае использования небольших наборов данных — это искусственное увеличение обучающего набора, например, путем переворачивания или поворота с сохранением меток классов. Этот трюк известен как «Увеличение данных».

    Сетевые архитектуры: Далее мы описываем три конкретных архитектуры CNN (с увеличивающейся глубиной), которые мы используем для классификации: CIFARNet — это CNN с тремя сверточными и максимальными уровнями объединения с двумя полностью связанными уровнями.Это модифицированная версия LetNet 9 , предложенная Lecun и др. ., Содержащая 431 K параметров, к которым были добавлены слой активации и слой исключения ReLU (будут описаны ниже).

    AlexNet , предложенный Алексом Крижевским и др. . 22 — это глубокая CNN с 60 миллионами параметров.

    AlexNet глубже, чем CIFARNet. Он имеет восемь уровней, включая пять сверточных, три максимальных пула и три полностью связанных слоя. VGGnet был предложен Симоняном и др. . 8 и еще глубже с 13 сверточными, пятью пулами и тремя полносвязными уровнями, известными как VGG16 со 138 миллионами параметров. Другая версия под названием VGG19 имеет 19 слоев. Сеть VGG19 смогла достичь эмпирически лучшей производительности, чем CIFARNet и AlexNet. В VGGnet был применен размер ядра свертки 3 × 3, что привело к меньшему количеству параметров, но с той же поддержкой.

    Полностью сверточные нейронные сети (FCNN)

    Хотя CNN показали себя успешными для классификации изображений, мы также заинтересованы в прогнозировании набора семантических классов для каждого пикселя, что называется семантической сегментацией. { 1} \ mathrm {| 1} — \ alpha — \ {i / f \} | \, \, \ mathrm {| 1} — \ beta — \ {i / j \} | \, \, {x} _ {\ lfloor i / f \ rfloor + \ alpha, \ lfloor j / f \ rfloor + \ beta,} $$

    (6)

    , где y, и x являются входом и выходом слоя повышающей дискретизации, а f, и α, β обозначают части коэффициента повышающей дискретизации и доли пикселей соответственно.Можно рассматривать слой повышающей дискретизации с коэффициентом f как операцию свертки, но вместо целочисленного шага он имеет дробный входной шаг 1/ f .

    Чтобы получить различную информацию о входных данных, сохранив размеры входных карт объектов, мы можем объединить различные слои пула вместе, так называемые «пропустить слои». FCNN можно рассматривать как систему кодер-декодер, в которой сверточные слои выполняют кодирование входных изображений путем извлечения изученных функций высокого уровня, а слои деконволюции выполняют декодирование этих функций для представления семантической сегментации входных данных.Поскольку наборы данных семантической сегментации изображений обычно невелики, эти сети часто предварительно обучаются на наборах данных распознавания объектов, а затем настраиваются для выполнения задачи сегментации.

    Что такое низкоуглеродистая сталь? | Металлические супермаркеты

    В недавней серии видеоблогов мы рассмотрели основные типы стали, доступные на сегодняшнем рынке (см. Часть 1 здесь). От углеродистой и легированной стали, инструментальной стали до нержавеющей стали — существует бесчисленное множество типов, категорий и марок стали. Среди них — низкоуглеродистая сталь, обычно используемый термин, описывающий общий тип стали.Но что такое мягкая сталь? Чтобы помочь определить этот термин, в этой статье будут объяснены его свойства, как он сделан, а также приведено несколько примеров распространенных приложений.

    Что такое мягкая сталь?

    Низкоуглеродистая сталь — это разновидность углеродистой стали с низким содержанием углерода, она также известна как «низкоуглеродистая сталь». Хотя диапазоны варьируются в зависимости от источника, количество углерода, обычно обнаруживаемого в мягкой стали, составляет от 0,05% до 0,25% по весу, тогда как более углеродистые стали обычно описываются как содержащие от 0%.От 30% до 2,0%. Если добавляется больше углерода, сталь будет классифицироваться как чугун.

    Низкоуглеродистая сталь не является легированной сталью и поэтому не содержит большого количества других элементов, кроме железа; вы не найдете большого количества хрома, молибдена или других легирующих элементов в мягкой стали. Поскольку содержание углерода и легирующих элементов в нем относительно низкое, он имеет несколько свойств, которые отличают его от более углеродистых и легированных сталей.

    Меньше углерода означает, что низкоуглеродистая сталь обычно более пластична, поддается механической обработке и свариванию, чем высокоуглеродистые и другие стали, однако это также означает, что ее почти невозможно закалить и упрочнить посредством нагрева и закалки.Низкое содержание углерода также означает, что в нем очень мало углерода и других легирующих элементов, которые блокируют дислокации в его кристаллической структуре, что обычно приводит к меньшей прочности на разрыв, чем у высокоуглеродистых и легированных сталей. Низкоуглеродистая сталь также содержит большое количество железа и феррита, что делает ее магнитной.

    Отсутствие легирующих элементов, таких как те, которые содержатся в нержавеющих сталях, означает, что чугун в мягкой стали подвержен окислению (ржавчине), если не покрыт должным образом. Но незначительное количество легирующих элементов также помогает низкоуглеродистой стали быть относительно доступной по сравнению с другими сталями.Доступность, свариваемость и обрабатываемость делают эту сталь столь популярной среди потребителей.

    Как производится мягкая сталь?

    Низкоуглеродистая сталь производится так же, как и другие углеродистые стали. Обычно это делается с помощью комбинации железной руды и угля. После извлечения угля и железной руды из земли они плавятся вместе в доменной печи. После расплавления смесь перемещается в другую печь для выжигания любых примесей, которые в них могут быть, а также для внесения любых других корректировок в химический состав мягкой стали.После этого стали дают затвердеть до прямоугольной формы. Затем этот сляб из мягкой стали обычно уменьшают до желаемого размера с помощью процессов, называемых горячей прокаткой или холодным волочением, хотя есть и другие методы, которые также могут быть использованы.

    Общие области применения мягкой стали

    Вот несколько примеров того, где он используется в мире:

    • Конструкционная сталь
    • Знаки
    • Автомобили
    • Мебель
    • Украшения
    • Проволока
    • Ограждение
    • Гвозди

    Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании.Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

    В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

    Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

    Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

    .