| Тип стали | Имя | ДЖИС (Япония) | AISI/SAE (США) | DIN (Германия) | ГБ (Китай) |
|---|---|---|---|---|---|
| Низкоуглеродистый (стальной пруток) | Круглый стальной пруток | SS400 (5541) | A36 | – | Q235 |
| Низкоуглеродистая сталь | S15C | SAE 1015 | CK15 (1.1141) | 15 | |
| S20C | SAE 1021 | ЦИК20 (1.0402) | 20 | ||
| Среднеуглеродистая сталь | Среднеуглеродистая сталь | S45C | SAE 1045 | СК45, С45 (1.0503) | 45 |
| S50C | SAE 1050 | CK50 (1.1213) | 50 | ||
| S55C | SAE 1055 | CK55 (1.1203) | 55 | ||
| Легированная хромомолибденовая сталь | Круглый стальной пруток | SCM415 (СКМ21) | – | 15CrMo5 (1.7262) | 15CrMo |
| Круглый стальной пруток | SCM420 (СКМ22) | – | 25CrMo4 (1.7218) | 20CrMo | |
| Круглый стальной пруток | SCM440 (СКМ4) | SAE 4140 | 42CrMo4 (1.7225) | 42CrMo | |
| Сталь легированная Ni-Cr-Mo | Круглый стальной пруток | SNCMнет (SNCM21) | SAE 8620 | 21NiCrMo2 (1.6523) | 20CrNiMo |
| Круглый стальной пруток (с высоким содержанием никеля) | SNCM420 (SNCM23) | SAE 4320 | 20CrNi2Mo | ||
| Круглый стальной пруток | SNCM439 (SNCM8) | SAE 4340 | 40NiCrMo6 | 40CrNiMo4 | |
| Шестерня стальная | _ | 17CrNiMo6 18CrNiMo7-6 | _ | ||
| Сплав Al-Cr-Mo | Круглый стальной пруток | SACM645 (SACM1) | SAE 7140 | 41КрАлМо7 (1.8550) | 38CrMoAl |
| Высокоуглеродистая хромированная легированная сталь | Подшипниковая сталь | SUJ2 | 52100 | (110Cr6 .30505) | GCr15 |
| Легированная инструментальная сталь | Инструментальная сталь для холодной обработки | SKD11 | D2 | X165CrMoV12 (1.2601) | Кр12МоВ |
| Инструментальная сталь для горячей обработки | SKD61 | H13 | X40CrMoV51 (1.2344) | 4Cr5MoSiV1 | |
| Быстрорежущей стали | SKH51 (СХ9) | M2 | 56-5-2 (1.3343) | W6Mo5Cr4V2 | |
| Углеродистая инструментальная сталь | Круглый стальной пруток | SK 2 (СК 120) | П1-111/2 | – | |
| SK 3 (СК 105) | W1-10 | С1051,В1 (1.1545) | – | ||
| Нержавеющая сталь | нержавеющая сталь 303 | SUS303 | А1СИ 303 | Xl2CrNi5188 (1.4305) | 1Cr18Ni9MoZr |
| нержавеющая сталь 304 | SU5304 | AISI 304 | Х5CrNi189 (1.4350) | OCr181119 | |
| нержавеющая сталь 316 | SUS316 | AISI 316 | Х5CrNiMo1810 (1.4401) | ОХ17Н1Мо2 |
Сталь является одним из наиболее широко используемых конструкционных материалов благодаря своим свойствам: универсальность, прочность, долговечность и способность к легированию и термообработке для широкого спектра применений. Его свойства зависят от химический состав, термическая обработка и переработка.
Основные свойства стали
1. Механические свойства
| Свойства | Описание |
|---|---|
| Предел прочности на разрыв | Сопротивление разрыву при растяжении. Диапазон от 250 МПа (мягкие) до 2000+ МПа (инструментальные стали). |
| Предел текучести | Напряжение, при котором сталь начинает пластически деформироваться. Важно для несущей способности. |
| Твердость | Стойкость к вдавливанию и истиранию (измеряется в единицах HRC, HB, HV). |
| Прочность | Способность поглощать энергию и деформироваться без разрушения (ударная стойкость). |
| тягучесть | Способность растягиваться без разрыва. Указывается удлинением в %. |
| Предел выносливости | Устойчивость к повторяющимся циклам нагрузки. Необходима для шестерен, валов и других компонентов. |
2. Физические свойства
| Свойства | Типичное значение или диапазон |
|---|---|
| Плотность | ~7.85 г/см³ |
| Температура плавления | ~1370–1510°C (зависит от состава сплава) |
| Теплопроводность | 45–60 Вт/м·К (ниже для легированных сталей) |
| Электрическая проводимость | Плохо (резистивный металл) |
| Тепловое расширение | ~11–13 мкм/м·°C (зависит от марки) |
3. Химический состав (основные типы)
| Тип стали | Основные элементы сплава | Заметки |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | Железо + Углерод (до 2%) | Наиболее распространены. Классифицируются как низкоуглеродистые (≤0.3%), среднеуглеродистые (0.3–0.6%) и высокоуглеродистые (0.6–1%). |
| Легированная сталь | Cr, Ni, Mo, Mn, V и т.д. | Улучшенные механические свойства и термостойкость. |
| Нержавеющая сталь | Кр ≥ 10.5% | Коррозионностойкий. Марки 304, 316. |
| Инструментальная сталь | W, Mo, Cr, V, Co | Используется для режущих инструментов и штампов. Высокая твердость и износостойкость. |
| Мартенситностареющая сталь | Никель, Мо, Со, Титан | Очень высокая прочность, низкое содержание углерода, используется в аэрокосмической отрасли. |
4. Термическая обработка и эффекты
| Разработка | Результат |
|---|---|
| Отжиг | Размягчает сталь, улучшает пластичность и улучшает обрабатываемость. |
| Закалка | Закаляет сталь (особенно высокоуглеродистую/легированную). |
| Отпуск | Уменьшает хрупкость после закалки и обеспечивает баланс твердости и прочности. |
| Нормализация | Измельчает структуру зерна, повышает прочность и ударную вязкость. |
| Упрочнение корпуса | Упрочняет только поверхность (цементация, азотирование). Идеально подходит для шестерен и валов. |
Распространенные марки стали и их применение
| Класс | Тип | Свойства и применение |
|---|---|---|
| AISI 1018 | С низким содержанием углерода | Хорошая свариваемость, используется для валов и деталей легкой нагрузки. |
| AISI 1045 | Средний углерод | Прочнее, чем 1018, подходит для шестерен, осей и болтов. |
| СКМ440 / 4140 | легированная сталь | Высокая прочность, износостойкость, используется в инструментах, зубчатых передачах и конструкционных деталях. |
| СКД11/Д2 | Инструментальная сталь | Высокая твердость и износостойкость, используется в штампах и режущих инструментах. |
| SUS304 | Нержавеющий | Немагнитная, коррозионно-стойкая, универсальная нержавеющая сталь. |
| SUS316 | Нержавеющий | Лучшая коррозионная стойкость (хлориды), используется в морской/химической промышленности. |
Советы по выбору
Используйте низкоуглеродистая сталь для сварки и формовки деталей.
Используйте средне- и высокоуглеродистый or легированная сталь для конструктивных и несущих элементов.
Используйте нержавеющая сталь для коррозионной стойкости.
Используйте инструментальная сталь где износостойкость и твердость имеют решающее значение.
Всегда учитывайте состояние термообработки — сталь в отожженном состоянии ведет себя совершенно иначе, чем та же марка, подвергнутая закалке и отпуску.
Сравнительная таблица марок стали
| Свойство/Сорт | SCM440 (АИСИ 4140) | S45C (АИСИ 1045) | SUS304 (АИСИ 304) | SKD11 (Инструментальная сталь D2) | SUS316 |
|---|---|---|---|---|---|
| Тип | Легированная сталь | Средняя углеродистая сталь | Аустенитная нержавеющая сталь | Инструментальная сталь для холодных работ | Аустенитная нержавеющая сталь |
| Углерод (С) | ~ 0.40% | ~ 0.45% | ≤ 0.08% | ~ 1.5% | ≤ 0.08% |
| Хром (Cr) | ~ 1.0% | - | ~ 18% | ~ 12% | ~16–18% |
| Никель (Ni) | - | - | ~ 8% | - | ~10–14% |
| Твердость (после HT) | 28–45 HRC | 20–30 HRC (закаленная/отпущенная) | ~90–95 HRB (отожженный) | До 60 HRC (после закалки) | ~90 HRB (отожженный) |
| Предел прочности на разрыв | 850–1000 МПа (ВТ) | 600–800 МПа (ВТ) | ~ 520 МПа | ~1900 МПа (ВТ) | ~ 500 МПа |
| свариваемость | Хорошая | Хорошо | Прекрасно | Не очень | Прекрасно |
| Machinability | Хорошо | Хорошо | Хорошая | Плохо–удовлетворительно | Хорошая |
| Коррозионная стойкость | Низкий | Низкий | Высокий | Низкий | Очень высокий (морской) |
| Типичные применения | Шестерни, валы, болты, штампы | Валы, штифты, шестерни | Пищевые резервуары, трубопроводы | Пуансоны, матрицы и инструменты для холодной штамповки | Морская, химическая, фармацевтическая |
Резюме по вариантам использования
SCM440 (4140): Превосходная универсальная высокопрочная сталь для шестерен, валов и автомобильных деталей — сочетает в себе прочность, вязкость и закаливаемость.
С45С (1045): Экономичен, подходит для деталей общей механики; не такой закаливаемый, как SCM440.
СУС304: Безопасен для пищевых продуктов, устойчив к ржавчине; идеально подходит для использования в помещениях, подверженных коррозии.
СУС316: Лучше для богатый хлоридом or морская среда, например, береговая техника или химические резервуары.
СКД11 (Д2): Чрезвычайно твёрдый и износостойкий; не поддаётся сварке; используется для штамповки и промышленной резки.