Установлено несколько марок инструментальной углеродистой стали.
Марки обозначаются буквой У, которая указывает на то, что сталь углеродистая. Цифры, следующие за буквой, означают среднее содержание углерода.
Так, марка стали У7 с содержанием углерода 0,60 – 0,74 процента применятся для изготовления зубил, кузнечных штампов, отверток, клейм по стали, слесарных молотков, чеканов, кувалд.
Марка стали У8 с содержанием углерода 0,75 – 0,85 процента применяется для изготовления штихелей, пуансонов, резцов для обработки медных сплавов, кернов, матриц, граверных зубил.
Из стали марки У9 (0,86 – 0,94 процента углерода) изготовляют зубила по камню, инструмент по дереву, дыропробивные штампы.
Из стали У10 (0,95 – 1,09 процента углерода) изготовляют сверла, метчики, фрезы, ножовочные полотна, плашки, развертки.
Из стали У12 (1,10 – 1,25 процента углерода) изготовляют метчики, сверла, калибры, напильники, пилы по металлу, развертки, плашки.
Из стали У13 (1,26 – 1,40 процента углерода) изготовляют резцы по твердому металлу, шаберы, зубила для насечки напильников, волочильный инструмент.
Высокачественная инструментальная углеродистая сталь отмечается в конце марки буквой А (У8А, У10А и т.д.).
К сталям с особыми химическими и физическими свойствами относится электротехническая сталь, нержавеющая, кислотостойкая, окалиностойкая, жаропрочная, сталь для постоянных магнитов и др. Для них характерно низкое содержание углерода и высокая степень легирования.
Сталь легированная для обеспечения нужных свойств, кроме обычных смесей, содержит элементы, которые вводят специально в определенных количествах. В зависимости от содержания легирующих элементов она подразделяется на низколегированные (2,5 процента), среднелегированные (2,5 – 10 процентов) и высоколегированные (свыше 10 процентов).
Легированные стали делятся на две группы: легированные конструкционные и легированные инструментальные.
Первые применяются как поделочный материал.
Вторые – для производства инструментов и приспособлений.
Легированные стали обладают одновременно высокой прочностью и пластичностью.
В углеродистых сталях такого сочетания достичь невозможно. Легирующие элементы, входящие в состав стали, участвуют в образовании структуры и влияют на различные свойства стали.
В наименования марок стали введены дополнительные буквенные обозначения, которые определяют содержание входящего компонента: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром.
Легированная конструкционная сталь маркируется цифрами, которые обозначают среднее содержание углерода в десятых долях процента, а буквы – наличие легирующих элементов. Например, марка стали 13Н2ХА означает, что в состав стали ходит 1,3 процента углерода, 2 процента никеля, 1 процент хрома, бука А указывает на высококачественные стали. Цифры, стоящие после буквы, обозначают приблизительное содержание элемента в процентах, если содержание его больше 1 процента. При большем количестве – цифра не ставится.
По тому, как застывает металл, различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь.
Поведение металла при кристаллизации зависит от степени его раскисленности: чем полнее удален кислород, тем спокойнее протекает процесс затвердевания. При разливке малораскаленной стали в изложнице происходит бурное выделение пузырьков углерода – сталь как бы кипит.
Выбор технологии раскисления и разливки определяется назначением стали и технико-экономическими показателями производства.
Маркировка сталей позволяет узнать их состав и свойства. Углеродистые стали обыкновенного качества в зависимости от назначения подразделяются на три группы: А – с гарантируемыми механическими свойствами; Б – с гарантируемыми химическим составом; В – с гарантируемыми механическими свойствами и предельным содержанием отдельных элементов.
Стали группы А в зависимости от нормируемых показателей подразделяются на три категории – А1, А2, А3. Стали группы Б подразделяются на две категории – Б1 и Б2. Стали группы В подразделяются на 6 категорий – В1, В2, В3, В4, В5, В6.
Сталь группы А маркируется буквами "Ст", за которыми идут цифры: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. В этих марках стали содержание углерода находится в пределах от 0,2 до 0,6 процента. По мере увеличения углерода сплав приобретает лучшую способность к закаливанию.
Для стали группы Б установлены марки БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6; для стали группы В – ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5. Сталь марки ВСт5 изготовляется мартеновским и конверторным способами.
Буквы "Ст" обозначают сталь, цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств. Буквы Б и В обозначают группу, группа А в обозначении не указывается. Если сталь относится к кипящей, ставится индекс "кп", спокойной – "сп", полуспокойной – "пс", например О5кп, Ст3сп, Ст5пс.
Качественная углеродистая конструкционная горячекатанная и кованая сталь подразделяется на две группы: I – сталь с нормальным содержанием марганца, II – с повышенным (0,7 – 1,2 процента).
Сталь группы I маркируется двумя цифрами: 08кп, 10кп и далее до 85. Цифры в марке показывают содержание углерода в сотых долях процента.
В стали группы II после чисел, которые указывают содержание углерода, ставят букву г, например: 15г, 20г и далее до 70г, что обозначает повышенное содержание марганца.
Конструкционная углеродистая специальная сталь, предназначенная для обработки на металлорежущих автоматах, маркируется буквой А впереди чисел, указывающих содержание углерода, например: А12, А20…
Для марок сталей специального назначения введены буквенные обозначения, которые ставят перед цифровым указателем углерода, например: Р18Ф2. Буква Р означает, что сталь быстрорежущая. Если перед цифровым указателем углерода стоит буква Я – сталь кислотоупорная, Ш – шарикоподшипниковая, Ж – жаростойкая, Е – электротехническая.
Для производства художественных изделий особый интерес представляет нержавеющая сталь. По своему составу она относится к высоколегированным сталям с малым содержанием углерода (0,14 – 0,23 процента), высоким содержанием хрома (10 – 23 процента) и никеля (4 – 10 процентов). Эта сталь отличается высокой коррозийной стойкостью. На открытом воздухе без каких-либо дополнительных покрытий она хорошо сохраняет свой серебристый блеск и цвет. Промышленность выпускает нержавеющую сталь в виде листов толщиной 0,1 – 2 мм, что очень удобно для производства различных художественных изделий. Они достаточно вязки и пластичны, хорошо дифуются, принимая объемную форму, их сравнительно легко разрезать, сверлить, паять и сваривать. Листовая нержавеющая сталь применяется и в архитектуре, она долговечна и декоративна. Полосами из нержавеющей стали обработаны некоторые колонны московского метро. Кроме того, нержавеющая сталь является очень хорошим материалом для изготовления столовых приборов, посуды и т.п.
Для изготовления инструмента и приспособлений для ювелирных и чеканных работ состав стали зависит от характера этих работ. Например, для ударного инструмента используют стали марки У7, У8, а для режущего инструмента – У8, У12. Для обработки холодного металла давлением используют марки 9Х, 5ХВС, ХВГ.
