Обозначение легирующих элементов в марках стали

Марка легированной стали выглядит как набор букв и цифр: 12Х18Н10Т, 40Х13, 38ХН3МФА. На первый взгляд это шифр, но за каждым символом стоит строгое правило. Буквы кодируют легирующие элементы, цифры рядом с ними показывают примерное содержание этого элемента в процентах, а число в начале говорит про углерод. Освоив несколько правил, любую отечественную марку конструкционной или инструментальной стали можно прочитать без справочника. Ниже разберём систему обозначений по ГОСТ, таблицу буквенных кодов и расшифруем типовые марки шаг за шагом, а в калькуляторе под этим абзацем можно собрать запрос на разбор конкретной марки.

Зачем легируют сталь и при чём тут буквы

Легирование - это намеренное введение в сталь дополнительных элементов сверх углерода, марганца и кремния, чтобы изменить её свойства: повысить прочность, твёрдость, коррозионную стойкость, теплостойкость или прокаливаемость. Хром повышает твёрдость и сопротивление коррозии, никель добавляет вязкость и пластичность, молибден и вольфрам сохраняют прочность при нагреве, титан и ниобий связывают углерод и защищают от межкристаллитной коррозии.

Чтобы инженер мог по названию материала понять его состав, в СССР, а затем и в России приняли единую буквенно-цифровую систему обозначений (ГОСТ 4543 для конструкционных легированных сталей, ГОСТ 5632 для нержавеющих и жаропрочных, ГОСТ 5950 для инструментальных). Каждому легирующему элементу сопоставлена одна заглавная буква русского алфавита. Именно эти буквы и стоят в марках вроде 30ХГСА или 9ХС.

Эта система удобнее международной записи через химические символы: вместо длинной формулы состава достаточно короткого названия, в котором уже зашиты и углерод, и основные легирующие добавки, и уровень качества. По одной марке конструктор понимает не только химию, но и примерные свойства, класс стали и область применения, а технолог - режимы термообработки.

Буквенные обозначения легирующих элементов

Главное, что нужно запомнить, - таблица соответствия буква-элемент. Буквы выбраны мнемонически: чаще это первая буква русского названия элемента, но есть исключения, потому что некоторые названия начинаются на одну и ту же букву.

Рассчитать для своей задачи

Основные обозначения:

• Х - хром
• Н - никель
• М - молибден
• В - вольфрам
• Т - титан
• К - кобальт
• Ф - ванадий
• Г - марганец
• С - кремний
• Д - медь
• Б - ниобий
• Ц - цирконий
• А - азот (когда стоит в середине марки)
• Р - бор
• Ю - алюминий
• П - фосфор

Запомнить помогает логика исключений: марганец - не М (М занят молибденом), а Г от слова "марганец" во французском чтении, кремний - С (от "силициум"), медь - Д (от "купрум" по-латыни через старое название "медь" с буквой Д не совпадает, это условный код), алюминий - Ю, ниобий - Б. Эти несколько кодов стоит просто заучить, остальные интуитивны.

Что означают цифры в марке

Цифры в марке несут не меньше информации, чем буквы, и читаются по позициям.

Число в начале марки - это содержание углерода. В конструкционных сталях оно даётся в сотых долях процента: 12 значит 0,12 % углерода, 40 значит 0,40 %. В инструментальных сталях углерод указывают в десятых долях процента: 9ХС - это 0,9 % углерода. Если в начале инструментальной марки цифры нет (ХВГ), значит углерода около 1 % или больше.

Цифра после буквы элемента - это его примерное содержание в целых процентах. 18 после Х в марке 12Х18Н10Т означает около 18 % хрома, 10 после Н - около 10 % никеля. Если после буквы цифры нет, элемента в стали примерно 1-1,5 %, и его роль вспомогательная. В марке 40Х нет цифры после Х, потому что хрома там около 1 %.

Рассчитать для своей задачи

Специальные буквы качества и назначения

Кроме легирующих элементов, в марках встречаются служебные буквы, указывающие на качество металла или способ выплавки. Их ставят в начале или в конце.

Буква А в конце марки означает высококачественную сталь с пониженным содержанием вредных примесей серы и фосфора (38ХН3МФА). Не путайте её с А в середине марки, где она обозначает азот как легирующий элемент. Буква Ш в конце (через дефис, например ШХ15-Ш) - сталь особо высокого качества, полученная электрошлаковым переплавом.

Буква в начале указывает назначение: Р - быстрорежущая инструментальная сталь (Р6М5), Ш - шарикоподшипниковая (ШХ15), Э - электротехническая, А - автоматная (А12), Л в конце - литейная (для отливок). Эти префиксы и суффиксы меняют смысл прочтения, поэтому их учитывают в первую очередь.

Расшифровка марок шаг за шагом

Разберём порядок чтения на примерах. Алгоритм один: сначала смотрим начальную цифру (углерод), затем по очереди буквы и цифры за ними.

12Х18Н10Т читается так: 12 - углерода 0,12 %, Х18 - хрома около 18 %, Н10 - никеля около 10 %, Т - титан в малом количестве (до 1 %) для защиты от межкристаллитной коррозии. Это классическая нержавеющая аустенитная сталь.

40Х13: 40 - углерода 0,40 %, Х13 - хрома около 13 %. Высокоуглеродистая нержавеющая сталь мартенситного класса, идёт на ножи и хирургический инструмент.

30ХГСА: 30 - углерода 0,30 %, Х - хрома около 1 %, Г - марганца около 1 %, С - кремния около 1 %, А - высококачественная. Прочная конструкционная сталь, "хромансиль".

9ХС: 9 - углерода 0,9 % (инструментальная, десятые доли), Х - хром около 1 %, С - кремний около 1 %. Инструментальная сталь для свёрл и метчиков.

38ХН3МФА разбирается по тому же правилу: 38 - углерода 0,38 %, Х - хрома около 1 %, Н3 - никеля около 3 %, М - молибдена около 1 %, Ф - ванадия около 1 %, А - высококачественная. Получается высокопрочная улучшаемая сталь для ответственных валов и роторов. Принципы, по которым углерод влияет на твёрдость и прочность, подробно разобраны в материале про влияние углерода на свойства стали, а маркировку обычных нелегированных сталей мы рассматривали в статье про маркировку углеродистых конструкционных сталей.

Чем отличается обозначение конструкционных и инструментальных сталей

Главное различие - в трактовке начальной цифры. У конструкционных легированных сталей углерод записан в сотых долях процента, у инструментальных - в десятых, а часто и вовсе опускается, если его около 1 %. Поэтому 40Х - это конструкционная сталь с 0,40 % углерода, а Х12М - инструментальная штамповая с углеродом около 1,5-2,2 % и 12 % хрома.

Нержавеющие и жаропрочные стали по ГОСТ 5632 пишутся по тем же буквенным правилам, но содержание углерода у многих из них очень низкое, поэтому начальное число маленькое или равно нулю: 08Х18Н10 - всего 0,08 % углерода. Это важно для коррозионной стойкости, о чём подробнее в разборе межкристаллитной коррозии нержавеющей стали.

Частые ошибки

• Путают букву А в середине и в конце марки: в середине это азот как легирующий элемент, в конце - признак высокого качества (низкие сера и фосфор).
• Читают начальную цифру одинаково для всех сталей. У конструкционных это сотые доли процента углерода, у инструментальных - десятые.
• Принимают отсутствие цифры после буквы за ошибку. На деле это значит, что элемента около 1-1,5 % и он играет вспомогательную роль.
• Путают код марганца и молибдена: марганец это Г, а молибден это М. Букву М часто ошибочно расшифровывают как марганец.
• Считают цифры после буквы процентом углерода. Это процент именно того легирующего элемента, чья буква стоит перед цифрой.

FAQ

Почему хром обозначают Х, а не Хр или Cr? В отечественной системе каждому элементу соответствует одна заглавная буква русского алфавита, обычно первая буква русского названия. Поэтому хром - Х, никель - Н. Латинские символы (Cr, Ni) используются в международных стандартах и в записи химического состава, но не в марке по ГОСТ.

Что значит буква А в конце марки стали? Высококачественная сталь с пониженным содержанием вредных примесей - серы и фосфора (не более 0,025 % каждой). Например, 38ХН3МФА - высококачественная хромоникельмолибденованадиевая сталь. В середине же марки А обозначает азот.

Как понять, сколько в стали углерода по марке? Смотрите на число в самом начале. Для конструкционных легированных сталей оно даётся в сотых долях процента (30ХГСА - 0,30 % углерода), для инструментальных - в десятых (9ХС - 0,9 %). Если в начале инструментальной марки цифры нет, углерода около или больше 1 %.

Коротко

Марка легированной стали по ГОСТ - это компактная запись состава: начальное число задаёт содержание углерода (сотые доли для конструкционных, десятые для инструментальных), заглавные русские буквы кодируют легирующие элементы (Х - хром, Н - никель, М - молибден, Г - марганец, С - кремний, Т - титан и так далее), а цифра после буквы показывает примерный процент этого элемента. Служебные буквы А и Ш в конце говорят о качестве, префиксы Р, Ш, А - о назначении. Зная таблицу кодов и порядок чтения, любую отечественную марку можно расшифровать самостоятельно.