Марки металлов
и сплавов для деталей

Марки металлов и сплавов задают в чертеже, потому что от них зависят прочность, износ, свариваемость и режимы обработки. Одно название детали не определяет материал: вал может быть из конструкционной стали, а может из нержавеющей, и это разные изделия.

Границы задачи

Эта статья о том, как задать материал при заказе металлической детали. Она не заменяет справочник и не служит каталогом продажи проката. Здесь нет полного перечня всех марок и сплавов, потому что выбор материала делают по условиям работы конкретного узла.

Изготовитель не назначает марку вместо конструктора. Он может сообщить, как материал обрабатывается, какие режимы требуются и что изменится при замене, но ответственность за выбор остаётся у того, кто отвечает за конструкцию.

• не подбирается материал по одному названию детали;
• не даются эквиваленты без подтверждения стандартом;
• не подтверждаются свойства без документа на металл.

Отдельно стоит сказать о цифрах. Любые значения прочности, твёрдости и режимов берут из стандарта или документа изготовителя металла. Переписывать их по памяти опасно: разные стандарты дают разные состояния поставки.

Обозначение марки

Обозначение читается по правилам конкретной системы. В конструкционных сталях цифры обычно связаны с содержанием углерода в сотых долях процента, буквы обозначают легирующие элементы, а цифры после буквы показывают их примерное содержание. У нержавеющих сталей логика другая, там важнее группа и композиция.

Поэтому в чертеже указывают марку и стандарт, по которому она поставляется. Одна и та же запись в разных стандартах может означать разные требования к химии и свойствам, а значит и разное поведение детали.

Если в чертеже стоит только слово сталь или только разговорное название, материал не определён. Изготовитель в таком случае запрашивает уточнение, а не выбирает марку по своему усмотрению.

Стали и сплавы

Конструкционные углеродистые стали применяют для деталей, где важны прочность и обрабатываемость: валов, осей, втулок, фланцев. Они хорошо обрабатываются и свариваются, но требуют защиты от коррозии, а при износе нуждаются в термообработке.

Легированные стали вводят в задачу, когда нужна повышенная прочность при меньшем сечении или устойчивость к нагрузкам. Нержавеющие стали выбирают по среде, а не по внешнему виду. Чугуны применяют для корпусных деталей, цветные сплавы для узлов трения и там, где нужна стойкость к среде.

Группа не заменяет марку. Две стали одной группы могут отличаться термообработкой и свариваемостью, поэтому в чертеже нужна точная запись.

Свойства и обработка

На изготовление влияют твёрдость, вязкость, теплопроводность и склонность к наклёпу. Мягкая сталь режется быстро, но даёт налипание на инструмент. Нержавеющая сталь упрочняется при обработке и требует других режимов и охлаждения.

Свариваемость определяет, можно ли собрать деталь сваркой без трещин. Углеродистые стали с высоким содержанием углерода свариваются хуже, легированные требуют подогрева и последующей термообработки. Если деталь сварная, марку выбирают с учётом этого.

Отдельно учитывают состояние поставки. Один и тот же материал в нормализованном и улучшенном состоянии обрабатывается по-разному, поэтому запись только марки без состояния бывает недостаточной для точной детали.

Термообработка

Термообработку назначают, когда нужно изменить свойства готовой детали: повысить твёрдость поверхности, снять напряжения после сварки или улучшить обрабатываемость. Закалка с отпуском даёт твёрдость и вязкость в определённом сочетании.

Режим зависит от марки и сечения. Одинаковая закалка для тонкой и массивной детали даст разный результат, потому что скорость охлаждения отличается. Поэтому в чертеже задают требуемую твёрдость и места её контроля, а не только слово закалить.

• вид обработки и требуемая твёрдость;
• места и способ измерения;
• допустимая деформация после обработки;
• необходимость обработки после термообработки.

Если деталь после закалки шлифуется, припуск закладывают заранее. Без припуска геометрию не исправить, а повторная термообработка не всегда допустима.

Документы на материал

Материал приходит партией с сопроводительными документами. Если заказчик требует подтверждение, его оговаривают до запуска: тогда к деталям прикладывают документ на исходный металл или указывают номер партии.

Входной контроль химического состава на производстве выполняется, если это отдельное требование. Обычно достаточно документа поставщика и проверки твёрдости после обработки. Заявлять проверку, которой не было, нельзя: приёмка должна опираться на фактически выполненные измерения.

Если документы нужны для дальнейшей сертификации изделия, об этом сообщают заранее. Тогда требования к полноте документов обсуждают до изготовления, а не после отгрузки.

Замена марки

Замена возможна, но только по согласованию. Иногда она неизбежна: нужной марки нет в наличии или её поставка задерживается. В этом случае письменно фиксируют, чем заменяют и какие свойства при этом меняются.

Опасна замена, при которой совпадает только прочность. Деталь может стать хуже свариваемой, потерять коррозионную стойкость или повести себя иначе при термообработке. Для ответственных узлов замена без расчёта недопустима.

Согласование оформляют письменно, с указанием исходной и заменяющей марки. Устная договорённость при приёмке не работает: в документах остаётся другое требование.

Что прислать

Для подбора и оценки нужны чертёж с маркой, стандарт, состояние поставки, требования к термообработке и условие работы детали. Если марка неизвестна, присылают образец и описание среды: это позволяет сузить выбор, но не заменяет решение конструктора.

Полезно указать, что важнее: прочность, износ, коррозионная стойкость или свариваемость. Когда требования конфликтуют, компромисс выбирают осознанно, а не по привычке брать ту марку, которая есть на складе.

• марка и стандарт;
• состояние поставки;
• термообработка и твёрдость;
• условия работы и среда;
• требования к документам.

Для единичной ремонтной детали часто достаточно марки из чертежа и указания на износ. Для партии добавляют требования к стабильности свойств от партии к партии.

Частые ошибки

• в чертеже указана марка без стандарта;
• не указано состояние поставки;
• термообработка задана словом без твёрдости;
• замена выполнена без письменного согласования;
• требования к документам появились после изготовления;
• материал выбран по названию детали.

Каждая ошибка проявляется либо при обработке, либо при работе узла. Проверка чертежа и требований до запуска занимает минуты и снимает большую часть таких ситуаций.

Партия и повторяемость

В партии важна стабильность материала. Даже одна марка приходит разными плавками, и свойства могут отличаться в пределах допуска стандарта. Для ответственных деталей фиксируют партию металла, из которой они изготовлены.

Термообработка партии ведётся по одному режиму с контролем твёрдости на выборке. Если детали разные по сечению, режим может отличаться, и это записывают в карту обработки.

Что уточнить

Перед запуском полезно ответить на несколько вопросов. Они снимают неопределённость и позволяют оценить задачу без предположений о материале.

• какая марка и по какому стандарту;
• какое состояние поставки требуется;
• нужна ли термообработка и какая твёрдость;
• допустима ли замена и на каких условиях;
• какие документы нужны к отгрузке.

Если деталь работает в паре с другой, полезно указать материал второй детали. Пара трения подбирается вместе, иначе одна из деталей изнашивается быстрее.

Порядок запроса

1. Передают чертёж с маркой, стандартом и состоянием.
2. Уточняют термообработку, твёрдость и документы.
3. Согласуют замену, если материал недоступен.
4. Изготавливают деталь и передают с результатами контроля.

Общее описание работ есть в разделе изготовление деталей на заказ. Смежные темы разобраны в статьях про детали с термообработкой, детали из нержавейки и алюминия и контроль качества металла. Состав работ уточняют через контакты, другие разборы собраны в блоге.

Вопросы и ответы

Автор: ООО Катана, технологи цеха. Обновлено 06.11. Материал носит технический характер; конкретные решения согласуются по документации изделия и условиям работы детали.