Где используют конструкционные стали
Они востребованы практически во всех промышленных отраслях. Все зависит от того, какие характеристики у металлопроката.
Машиностроение и автомобилестроение
Используют для производства машин и механизмов. Из них делают автомобили и детали к ним (шпильки, болты, шайбы), промышленное оборудование: траки, дробилки, лопасти насосного оборудования и другое.
Детали и оборудование, изготовленные из таких сталей, отличаются надежностью, устойчивостью к повышенным нагрузкам, ударопрочностью.
Строительство
Из углеродистых конструкционных сталей делают мостовые конструкции, фермы, оборудование для трубопроводов (нефть, газ).
Для таких целей нужен металл, который хорошо сваривается, прочный, устойчивый к различным внешним воздействиям. При этом прокат не должен содержать большого количества легирующих добавок. В качестве последних для изготовления строительного металлопроката используют кремний и марганец.
Изготовление пружин и рессор
Для этих целей нужен прокат с повышенной текучестью. Для этого сталь закаливают с отпуском при температуре до 400 °C. Именно при таком нагреве металл приобретает нужную упругость.
Пружины, которые будут используют при повышенных нагрузках, делают из конструкционной стали, легированной ванадием и хромом.
Производство шарикоподшипниковой продукции
Сталь для таких изделий должна обладать повышенной твердостью, ведь они постоянно подвергаются локальным нагрузкам. Поэтому для производства используют высокоуглеродистые сплавы.
Эти материалы должны легко закаливаться. Поэтому в сплавы добавляют легирующие вещества: хром, кремниево-марганцевые добавки.
Производство цементуемых изделий
То есть деталей, которые будут подвергаться цементированию – болты, гайки, шестерни. Такие изделия (цементируемого и цианируемого класса) имеют небольшие размеры и повышенную твердость. Для их производства используют легированные конструкционные стали.
Получается, что потребитель может найти для себя металлосплав, который будет практически идеально отвечать заданным параметрам прочности, гибкости, устойчивости к нагрузкам и окислению.
Подписывайтесь на канал, если хотите знать о металлургии и металлических изделиях еще больше.
«Новаметалл Трейд» – один из ведущих производителей металлопроката и металлических изделий в России. На рынке с 2010 года.
В статье использованы изображения сервиса «Яндекс.Картинки».
Отличительные характеристики и основные категории
К углеродистым сталям, основу которых составляют железо и углерод, относят сплавы, содержащие минимум дополнительных примесей. Количественное содержание углерода является основанием для следующей классификации сталей:
- низкоуглеродистые (содержание углерода в пределах 0,2%);
- среднеуглеродистые (0,2–0,6%);
- высокоуглеродистые (до 2%).
Нормы содержания химических элементов в углеродистой стали
К наиболее значимым достоинствам углеродистых сталей различных марок можно отнести:
- высокую пластичность;
- хорошую обрабатываемость (вне зависимости от температуры нагрева металла);
- отличную свариваемость;
- сохранение высокой прочности даже при значительном нагреве (до 400°);
- хорошую переносимость динамических нагрузок.
Есть у углеродистых сталей и недостатки, среди которых стоит выделить:
- снижение пластичности сплава при увеличении в его составе содержания углерода;
- ухудшение режущей способности и снижение твердости при нагреве до температур, превышающих 200°;
- высокую склонность к образованию и развитию коррозионных процессов, что налагает дополнительные требования к изделиям из такой стали, на которые должно быть нанесено защитное покрытие;
- слабые электротехнические характеристики;
- склонность к тепловому расширению.
Отдельного внимания заслуживает классификация углеродистых сплавов по структуре. Основное влияние на превращения в них оказывает количественное содержание углерода. Так, стали, относящиеся к категории доэвтектоидных, имеют структуру, основу которой составляют зерна феррита и перлита. Содержание углерода в таких сплавах не превышает 0,8%. С увеличением количества углерода уменьшается количество феррита, а объем перлита, соответственно, увеличивается. Стали, в составе которых содержится 0,8% углерода, по данной классификации относят к эвтектоидным, основу их структуры преимущественно составляет перлит. При дальнейшем увеличении количества углерода начинает формироваться вторичный цементит. Стали с такой структурой относятся к заэвтектоидной группе.
Микроструктура сталей формируется в процессе кристаллизации и зависит от содержания в сплаве углерода
Увеличение в составе стали количества углерода до 1% приводит к тому, что такие свойства металла, как прочность и твердость, значительно улучшаются, а предел текучести и пластичность, напротив, ухудшаются. Если количество углерода в стали будет превышать 1%, это может привести к тому, что в ее структуре будет формироваться грубая сетка из вторичного мартенсита, что самым негативным образом сказывается на прочности материала. Именно поэтому в сталях, относящихся к категории высокоуглеродистых, количество углерода, как правило, не превышает 1,3%.
На свойства углеродистых сталей серьезное влияние оказывают и примеси, содержащиеся в их составе. Элементами, которые положительно воздействуют на характеристики сплава (улучшают раскисление металла), являются кремний и марганец, а фосфор и сера – это примеси, ухудшающие его свойства. Фосфор при повышенном содержании в составе углеродистой стали приводит к тому, что изделия из нее покрываются трещинами и даже ломаются при воздействии низких температур. Такое явление носит название хладноломкости. Что характерно, стали с повышенным содержанием фосфора, если они находятся в нагретом состоянии, хорошо поддаются сварке и обработке при помощи ковки, штамповки и др.
Содержание химических элементов в углеродистой стали различных марок
В изделиях из тех углеродистых сталей, в составе которых в значительном количестве содержится сера, может возникать такое явление, как красноломкость. Суть этого феномена заключается в том, что металл при воздействии высокой температуры начинает плохо поддаваться обработке. Структура углеродистых сталей, в составе которых содержится значительное количество серы, представляет собой зерна с легкоплавкими образованиями на границах. Такие образования при повышении температуры начинают плавиться, что приводит к нарушению связи между зернами и, как следствие, к образованию многочисленных трещин в структуре металла. Между тем параметры сернистых углеродистых сплавов можно улучшить, если выполнить их микролегирование при помощи циркония, титана и бора.
Исключения в обозначениях
Качественные стали имеют некоторые исключения в обозначениях. К ним относятся:
Качественные углеродистой стали
- 15К, 20К, 22К – применяются в строении котлов;
- 20-ПВ – имеет в своем составе 0.2 процента углерода и медь с хромом. Из нее выполняются трубы для систем отопления;
- ОсВ – содержит добавки никеля, хрома и меди. Из нее изготавливают оси железнодорожных вагонов;
- А75, АСУ10Е, АУ10Е – применима для деталей в часовых механизмах.
Из вышеперечисленного следует, что перед использованием изделия из углеродистой стали необходимо обратить внимание на его маркировку. Так можно определить его физико-химические свойства и область предназначения
Зная значение маркировки металлической продукции, не возникнет трудностей при подборе конкретного вида для любых целей.
Марки и характеристики машиностроительных конструкционных сплавов
Машиностроительные стали специального назначения могут иметь никелевую или железоникелевую основу. Кроме того, их подразделяют на следующие
- используемые для производства изделий методом литья;
- так называемые автоматные;
- отличающиеся повышенной износостойкостью;
- с повышенной коррозионной устойчивостью;
- шарикоподшипниковые;
- пружинные;
- отличающиеся повышенной жаростойкостью;
- криогенные, не теряющие своих качественных характеристик при воздействии низких температур;
- жаропрочные.
Марки автоматных сталей
Жаростойкие стальные сплавы, в химическом составе которых содержится незначительное количество кремния, могут успешно эксплуатироваться при температурах, достигающих 5500 Цельсия. Такие углеродистые стали, кроме своей жаростойкости, отличаются целым рядом значимых характеристик: они успешно эксплуатируются в окислительных и науглероживающих средах, не подвергаются газовой коррозии. Есть у них и серьезный недостаток, проявляющийся в том, что под воздействием значительных нагрузок они начинают проявлять ползучесть.
К наиболее популярным маркам таких сталей относятся 12Х17, 15Х28, 15Х6СМ, 20Х20Н14С2 и др. Они используются преимущественно для производства:
- емкостей, в которых выполняется цементация стальных деталей;
- деталей двигателей поршневого типа;
- трубных изделий различного назначения.
Свойства жаропрочных сталей
К группе криогенных сплавов, которые отличаются высокой вязкостью и пластичностью, могут относиться как низкоуглеродистые, так и высоколегированные стали. Что характерно, ползучесть таких сталей повышается не только при понижении температуры их эксплуатации, но и при выполнении термической обработки, которая заключается в нормализации и последующем отпуске. Маркировка конструкционных сплавов данного типа регламентируется требованиями соответствующего ГОСТа (5632).
Конструкционные углеродистые стали, относящиеся к категории жаропрочных, обладают повышенной ползучестью. Их отличает и такое качество, как высокая сопротивляемость химической коррозии. Эти углеродистые стали оптимально подходят для производства труб, деталей газовых и паровых турбин, работающих при температурах в интервале 400–6500 Цельсия. Наиболее востребованными марками являются 15ХМ, 15Х5М, 12Х18Н9Т, ХН70Ю и др.
Цельнокованый ротор турбины, произведенный из стали 25Х1М1ФА
Конструкционные углеродистые стали, относящиеся к категории коррозионностойких, отличаются тем, что в их составе содержится более 12,5% хрома. Именно данный элемент дает возможность успешно использовать их для производства изделий, которые испытывают воздействие агрессивных сред (трубы различного назначения, карбюраторные валы, лопатки паровых турбин и др.). Такие стали могут быть нескольких типов:
- с мартенситной структурой (30Х13, 12Х13, 20Х17Н2, 95Х18);
- с мартенситно-стареющей (09Х15Н8Ю, 10Х17Н13М3Т);
- с аустенитной и ферритной (12Х18Н10Т, 15Х28 и др.).
Чтобы изделия из конструкционных углеродистых сталей всех указанных выше типов хорошо сваривались, их необходимо подвергнуть отпуску. Примечательно, что, несмотря на значительные различия в своих качественных характеристиках, жаропрочные, жаростойкие и криогенные стали принадлежат к коррозионностойким сплавам.
Конструкционная углеродистая сталь обычного качества
К этой группе относятся стали с наибольшим содержанием нерегламентированных примесей — газов, неметаллических включений, других металлов. В составе стали могут присутствовать в небольшом количестве, оговоренном в стандартах, такие элементы:
- Фосфор и сера — наиболее вредоносные примеси. Они ухудшают механические свойства стали.
- Кремний и марганец. В небольших количествах оказывают слабое влияние на свойства сталей, несколько улучшают свариваемость.
- Прочие металлы — хром, медь, никель и т. д. Допустимое количество без влияния на свойства материала — 0,3%.
Стали обычного качества маркируется буквами Ст или ВСт, после которых следует однозначное число, указывающих на номер сплава, и способ раскисления — удаления из сплава кислорода. Примеры: Ст0, Ст5кп. Содержание углерода в этих сталях 0,06—0,65%. Увеличение количества углерода приводит к повышению твердости, но и увеличивает хрупкость. Стали с небольшим количеством углерода отличаются высокой пластичностью, что позволяет использовать их для производства проволоки при помощи протяжки. Остальные стали обрабатываются на начальном этапе прокаткой. Изделия из стали с содержанием углерода свыше 0,35% можно подвергать закалке.
Стали обычного качества характеризуются удовлетворительными механическими свойства в сочетании простотой обработки и низкой стоимостью. Поэтому они широко используются для создания неответственных конструкций со слабой нагрузкой. Основная часть металлоконструкций производится из сталей этой группы.
3 Машиностроительные конструкционные стали спецназначения – их марки и особенности
Такие сплавы делят на классы, ориентируясь на их главный составляющий компонент. Специальные стали могут изготавливаться на никелевой либо на железоникелевой основе. Кроме того, распространена их классификация на такие категории:
- литейные;
- автоматные;
- износостойкие;
- коррозионностойкие;
- шарикоподшипниковые;
- пружинные;
- жаростойкие;
- криогенные;
- жаропрочные.
В жаростойких составах, которые эксплуатируются при высоких (более 550 градусов) температурах, присутствует незначительное количество кремния. Они не боятся науглероживающих и окислительных сред, газовой коррозии, но под действием сильных нагрузок у них иногда проявляется ползучесть. Популярные марки жаростойких сплавов – 20Х20Н14С2, 12Х17, 15Х6СМ, 15Х28, 15Х5, ЗОХ13Н7С2. Из них производят:
- емкости для цементации стали;
- элементы поршневых двигателей;
- трубы.
Криогенная сортовая высоколегированная сталь и низкоуглеродистые сплавы отличаются хорошей вязкостью и пластичностью. Они имеют улучшаемые характеристики (повышение ползучести при снижении температуры их эксплуатации, а также при добавочной обработке сплавов нормализацией и последующим отпуском). Маркировка таких сталей в соответствии с Госстандартом 5632 следующая – ОЗХ13АГ19, ОН9А, 08Х18Н10.
Для жаропрочных сталей важна повышенная ползучесть в сочетании с хорошей сопротивляемостью к химическому ржавлению. Жаропрочные сплавы идеальны для выпуска различных элементов газо- и паротурбинного оборудования, труб, работающих при температурах от 400 до 650 градусов. Востребованные марки таких сплавов – ХН62МВКЮ, ХН70Ю, 45Х14Н14В2М, 40Х10С2М, 25Х2М1Ф, ХН77ТЮР, 12Х18Н9Т, 15Х5М, 15ХМ.
Коррозионностойкие материалы имеют свыше 12,5 процентов хрома в своем составе, что дает возможность использовать их для производства изделий, функционирующих в коррозионных средах (трубы, карбюраторные валы, иглы, компоненты гидравлической аппаратуры, лопатки турбин и пр.). По структуре коррозионностойкая сортовая сталь бывает разной. Классификация ее следующая:
- мартенситно-стареющей (марки – 09Х15Н8Ю, 10Х17Н13МЗТ);
- мартенситной (95Х18, 30Х13, 12Х13, 20Х17Н2);
- аустенитной и ферритной (маркировка соответственно –12Х18Н10Т и сортовая сталь 15Х28).
Использование стали
Обычного качества
Количество посторонних примесей, находящихся в готовой продукции, регламентировано ГОСТ 380-2005. Углеродистая сталь обычного качества используется для производства:
- Ст0 – обшивки, арматуры и т. д.;
- Ст1 – швеллеров, тавровых и двутавровых балок. Отличается низкой твердостью, но хорошей вязкостью;
- Ст2 – частей неответственных конструкций. Является высокопластичным материалом;
- Ст3 – металлопроката, применяемого для возведения строительных конструкций, кузова, дисков автомобильной техники и т. п.;
- Ст5 – болтов, гаек, рычагов, пальцев, осей и т. д.;
- Ст6 – деталей повышенной прочности для деревообрабатывающих и металлообрабатывающих станков.
Качественная
Из марок качественной стали изготавливают:
Применение углеродистой стали
- Трубы и детали, которые применимы в котлостроении.
- Изделия с высокой пластичностью – болты, гайки и др.
- Детали, предназначенные для создания свариваемых конструкций.
- Различного рода патрубки, пальцы, оси.
- Шестерни, муфты сцепления грузовых автомобилей, автобусов и другой техники.
- Пружинные шайбы, кольца.
Инструментальная
Углеродистые инструментальные стали разных марок имеют повышенную прочность, и большой показатель ударной вязкости. Они применяются для создания всевозможных инструментов и сменных элементов. При производстве изделия подвергаются многократному воздействию высокой температуры, что улучшает их физические свойства. Изделия устойчивы к быстрому изменению температуры, и имеют высокую устойчивость к коррозии.
Использование стали
Обычного качества
Количество посторонних примесей, находящихся в готовой продукции, регламентировано ГОСТ 380-2005. Углеродистая сталь обычного качества используется для производства:
- Ст0 – обшивки, арматуры и т. д.;
- Ст1 – швеллеров, тавровых и двутавровых балок. Отличается низкой твердостью, но хорошей вязкостью;
- Ст2 – частей неответственных конструкций. Является высокопластичным материалом;
- Ст3 – металлопроката, применяемого для возведения строительных конструкций, кузова, дисков автомобильной техники и т. п.;
- Ст5 – болтов, гаек, рычагов, пальцев, осей и т. д.;
- Ст6 – деталей повышенной прочности для деревообрабатывающих и металлообрабатывающих станков.
Качественная
Из марок качественной стали изготавливают:
Применение углеродистой стали
- Трубы и детали, которые применимы в котлостроении.
- Изделия с высокой пластичностью – болты, гайки и др.
- Детали, предназначенные для создания свариваемых конструкций.
- Различного рода патрубки, пальцы, оси.
- Шестерни, муфты сцепления грузовых автомобилей, автобусов и другой техники.
- Пружинные шайбы, кольца.
Инструментальная
Углеродистые инструментальные стали разных марок имеют повышенную прочность, и большой показатель ударной вязкости. Они применяются для создания всевозможных инструментов и сменных элементов. При производстве изделия подвергаются многократному воздействию высокой температуры, что улучшает их физические свойства. Изделия устойчивы к быстрому изменению температуры, и имеют высокую устойчивость к коррозии.
Rimoyt.com
Углеродистые стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Инструментальные и конструкционные углеродистые стали
Классификация углеродистых сталей
Углеродистые стали классифицируют: — по структуре — по способу получения — по степени раскисления — по качеству — по назначению
По структуре углеродистые стали подразделяют на: — доэвтектоидные (содержат менее 0,8% С) — эвтектоидные (0,8% С) — заэвтектоидные (С более 0,8%)
По способу получения углеродистые стали разделяют на: — кислородно-конвертерные — мартеновские — электростали
По степени раскисления углеродистые стали бывают: — спокойные — полуспокойные — кипящие
По качеству (качество определяется содержанием вредных примесей в стали) углеродистые стали разделяют на: — стали обыкновенного качества — качественные стали
По назначению углеродистые стали разделяют на: — конструкционные — инструментальные
Маркировка углеродистых сталей
Маркировка углеродистых сталей зависит от их качества и назначения. Стали обыкновенного качества имеют 3 группы поставки: А, Б, В. Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами, химический состав не регламентируют. Стали группы Б поставляются с гарантированным механическим составом, механические свойства не гарантируются. Стали группы В поставляются с гарантированными химическим составом и механическими свойствами.
Все эти стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) маркируются буквами Ст, после которых ставится цифра от 0 до 6. Впереди марки – буква, указывающая группу поставки (для стали группы А – не ставится). В конце марки указывается степень раскисления: пс, кп (для спокойных – не указывают). Ст3кп – углеродистая сталь обыкновенного качества, группы поставки А, с номером 3, кипящая.
ВСт4пс – углеродистая сталь обыкновенного качества, группы поставки В, с номером 4, полуспокойная.
Для сталей группы поставки А номер характеризует механические свойства (выше номер – выше прочность). У сталей группы Б с возрастанием номера возрастает содержание углерода. У сталей группы В механические свойства такие же как у стали группы А, а химический состав как у стали группы Б аналогичного номера. О механических свойствах и химическом составе информацию получают в сопроводительных документах.
Качественные конструкционные углеродистые стали (ГОСТ 1050-74) маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, 25… до 85. Цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если сталь содержит повышенное количество марганца (0,8-1,2%), то после цифр ставится буква Г. В конце марки указывают степень раскисления (кп или пс).
Сталь 40 – качественная конструкционная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,4 % , спокойная.
Сталь 65Гпс – качественная конструкционная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,65%, более 0,8% марганца, полуспокойная.
Инструментальные углеродистые стали (гост 1435-74) тоже качественные. Они маркируются большой буквой У и цифрами, которые означают содержание углерода в десятых долях процента. Эти стали всегда качественные. Однако, если сталь имеет повышенное качество, то в конце марки ставится буква А.
Обычно в качестве инструментальной стали используют стали с повышенным содержанием углерода (0,75-1,3%). Они отличаются высокой твердостью и прочностью. Из них изготавливают сверла, метчики, развертки, а также пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки. Недостатком углеродистых инструментальных сталей является их низкая теплостойкость – при нагреве выше 200 ?С их твердость снижается, поэтому в этих случаях целесообразно применять легированные инструментальные стали.
У8 – инструментальная углеродистая со средним содержанием углерода 0,8% (имеет точно такой же химический состав, что и Сталь 80, но отличается структурой и свойствами).У12А – углеродистая инструментальная сталь, 1,2% углерода, повышенного качества.
Сталь углеродистая обыкновенного качества
Подробности Категория: Справочные таблицы
ГОСТ 380-94 распространяется на углеродистую сталь обыкновенного качества, предназначенную для изготовления горячекатаного проката: сортового, фасонного, толсто-, тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, катаных и литых заготовок, труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и др.
Марки стали
. Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст6пс, Стбсп.
Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», ”пс», «сп” — степень раскисления («кп” — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная).
ГОСТ 380-94 соответствует международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82 в части требований к химическому составу стали.
Сопоставление марок стали типа «Ст» и типа «Fe» по ИСО 630-80 и ИСО 1052-82 приведено в табл. 1.1. Сопоставление марок стали типа «Ст» (ГОСТ 380-94) и «Fe» (ИСО 630-80 и ИСО 1052-82)
| Марки стали типов | |
| «Ст» | «Fe» |
| Ст0 | Fe 310-0 |
| Ст1кп | — |
| Ст1пс | — |
| Ст1сп | — |
| Ст2кп | — |
| Ст2пс | — |
| Ст2сп | — |
| Ст3кп | Fe 360-A |
| Ст3пс | Fe 360-B |
| Ст3Гпс | Fe 360-B |
| Ст3сп | Fe 360-C |
| Ст3Гсп | Fe 360-C |
| Fe 360-D | |
| Ст4кп | Fe 430-A |
| Ст4пс | Fe 430-B |
| Ст4сп | Fe 430-C |
| — | Fe 430-D |
| Ст5пс | Fe 510-B, Fe 490 |
| Ст5Гпс | Fe 510-B, Fe 490 |
| Ст5сп | Fe 510-C, Fe 490 |
| Ст6пс | Fe 590 |
| Ст6сп | Fe 590 |
| — | Fe 690 |
Марки зарубежных аналогов углеродистой стали обыкновенного качества, определенные по совпадению значений или интервалов содержания основных элементов (С, Si, Mn, Р и S), приведены в табл. 2, а определенные из сопоставления временного сопротивления разрыву σв и предела текучести σт (при этом разброс значений σв и σт в пределах ±50 МПа) — в табл. 3.2. Марки зарубежных углеродистых сталей обыкновенного качества, близких по химическому составу отечественным сталям
| Россия ГОСТ | США (ASTM) | Германия (DIN) | Япония (JIS) |
| Ст2сп | — | RSt34-2 | — |
| Ст3Гпс, Ст5Гпс | A572/42 | St52-3И | SM41B |
| Ст3Гпс | A131/B, A573/58 | — | SM41B |
3. Марки зарубежных углеродистых сталей обыкновенного качества, соответсвующих отечественным по механическим свойствам
| Россия ГОСТ | США (ASTM) | Германия (DIN) | Япония (JIS) |
| Ст2кп | — | Ust34-2 | SS34 |
| Ст2пс | |||
| Ст3сп | A283/C | RSt37-2 | — |
| Ст3кп | A283/C | USt37-2 | — |
| Ст3пс | |||
| Ст3Гпс | A572/42 | — | SM41B |
| Ст3Гсп | A131/B | — | SM41B |
| Ст4сп | A283/D | RSt42-2 | SS41 |
| Ст4сп | A131/A | St44-2 | SM41A |
| Ст5сп | — | St50-2 | SS50 |
| Ст6сп | — | St60-2 | — |
Химические составы сталей углеродистых обыкновенного качества по ГОСТ 380-94, стандартам ИСО и национальным зарубежным стандартам приведены в табл. 4—6. 4. Химический состав углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-94
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | ||
| С | Mn | Si | |
| Ст0 | ≤0,23 | — | — |
| Ст1кп | 0,06-0,12 | 0,25-0,50 | ≤0,05 |
| Ст1пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст1сп | 0,15-0,30 | ||
| Ст2кп | 0,09-0,15 | ≤0,05 | |
| Ст2пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст2сп | 0,15-0,30 | ||
| Ст3кп | 0,14-0,22 | 0,30-0,60 | ≤0,05 |
| Ст3пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст3сп | 0,40-0,65 | 0,15-0,30 | |
| Ст3Гпс | ≤0,15 | ||
| Ст3Гсп | 0,14-0,20 | 0,80-1,10 | 0,15-0,30 |
| Ст4кп | 0,18-0,27 | 0,40-0,70 | ≤0,05 |
| Ст4пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст4сп | 0,15-0,30 | ||
| Ст5пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст5сп | 0,28-0,37 | 0,50-0,80 | 0,15-0,30 |
| Ст5Гпс | 0,22-0,30 | 0,80-1,20 | ≤0,15 |
| Ст6пс | 0,05-0,15 | ||
| Ст6сп | 0,38-0,49 | 0,50-0,80 | 0,15-0,30 |
5. Химический состав стали марок «Fe» по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82
| Марка стали | Категория качества | Толщина проката, мм | Массовая доля элементов, %, не более | Степень раскисления | |||||
| С | Mn | Si | P | S | N | ||||
| Fe310 | — | — | 1,6 | 0,55 | — | — | — | — | |
| Fe360 | A | — | 0,20 | 1,6 | 0,55 | 0,060 | 0,050 | — | — |
| B | До 16 | 0,18 | 0,050 | 0,050 | 0,009 | — | |||
| Св. 16 | 0,20 | 0,050 | 0,050 | 0,009 | — | ||||
| C | — | 0,17 | 0,045 | 0,045 | 0,009 | E | |||
| — | 0,17 | 0,040 | 0,040 | — | CF | ||||
| Fe430 | A | — | 0,24 | 1,6 | 0,55 | 0,060 | 0,050 | — | — |
| B | До 40 | 0,21 | 0,050 | 0,050 | 0,009 | E | |||
| Св. 40 | 0,22 | 0,050 | 0,050 | 0,009 | E | ||||
| C | — | 0,20 | 0,045 | 0,045 | 0,009 | E | |||
| — | 0,20 | 0,040 | 0,040 | — | CF | ||||
| Fe510 | B | — | 0,22 | 1,6 | 0,55 | 0,050 | 0,050 | — | E |
| C | До 16 | 0,20 | 0,045 | 0,045 | — | E | |||
| Св. 16 | 0,22 | 0,045 | 0,045 | — | E | ||||
| До 35 | 0,20 | 0,040 | 0,040 | — | CF | ||||
| Св. 35 | 0,22 | 0,040 | 0,040 | — | CF | ||||
| Fe490 | — | — | — | — | — | 0,050 | 0,050 | — | — |
| Fe590 | — | — | — | — | — | 0,050 | 0,050 | — | — |
| Fe690 | — | — | — | — | — | 0,050 | 0,050 | — | — |
| Примечания: 1. Знак «-» означает, что показатель не нормируется; 2. Е — спокойная сталь: 3. CF — мелкозернистая спокойная сталь. Рекомендуемая массовая доля общего алюминия не менее 0,02 %. |
6. Химический состав зарубежных аналогов углеродистых сталей по национальным стандартам
| Страна, стандарт | Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||
| C | Si | Mn | P | S | Прочие | ||
| Германия | |||||||
| DIN 17100 | RSt34-2 | 0,15 | 0,03-0,30 | 0,20-0,30 | 0,05 | 0,05 | 0,007N |
| St52-3И | 0,22 | 0,35 | 1,60 | 0,04 | 0,04 | 0,009N | |
| США | |||||||
| ASTM A572 | Grade 42 | 0,21 | 0,40 | 0,05-1,35 | 0,04 | 0,05 | — |
| ASTM A131 | Grade B | 0,21 | 0,35 | 0,8-1,1 | 0,04 | 0,04 | — |
| ASTM A573 | Grade 58 | 0,23 | 0,10-0,35 | 0,6-0,9 | 0,04 | 0,05 | — |
| Япония | |||||||
| JIS G3106 | SM41B | 0,22 | 0,35 | 0,6-1,2 | 0,04 | 0,04 | — |
Сварка
Способом сварки изделия из высокоуглеродистой стали стараются не соединять. Из-за повышенной температуры в сварном шве и зоне вокруг него возникают трещины, из состава стали выжигается углерод и в области сварки появляются закаленные сегменты, металл становится пористым. В связи с такими особенностями сварочных работ, выполнять их с этим видом стали стоит при крайней необходимости или ремонтных работах. При этом нужно пользоваться электродами с невысокой тепловой мощностью. Сварочная дуга должна быть не окислительного, а восстановительного типа. Отрицательных эффектов сварки можно избежать если предварительно прогреть соединяемые детали до 200-250 градусов.
Технология изготовления
Изготовление стали в металлургической промышленности производится различными способами. Каждый метод производства отличается, в зависимости от применяемого оборудования. Так, все оборудование для производства углеродистых сталей можно разделить на три типа:
- Конверторные плавильные печи.
- Печи мартеновского типа.
- Электрические печи.
Конверторные
Конверторные печи осуществляют расплавление всего состава сплава. При таком методе расплавленная масса подвергается обработке техническим кислородом. Для очистки раскаленной массы от разнообразных примесей в нее добавляют известь. Так удается превратить примеси в шлак. Во время производственного процесса активно происходит процесс окисления металла. Это провоцирует выделение большого количества угара.
Изготовление углеродистых сталей в печах конверторного типа имеет существенный недостаток. К нему относится то, что при работе происходит выделение большого количества пыли. Это приводит к необходимости установки дополнительных фильтровальных установок, что влечет за собой затраты денежных средств. Несмотря на это, конверторный метод имеет высокую производительность, и широко применяется в металлургии.
Мартеновские
Получение различных марок углеродистой стали с использованием печей мартеновского типа дает возможность получить конечный продукт высокого качества. Производственный процесс происходит следующим образом:
- В специализированный отсек печи загружаются составляющие сплава: чугун, стальной лом и т. д.;
- Весь состав нагревается до высокой температуры;
- Под воздействием температуры все составляющие превращаются в однородную раскаленную массу;
- При плавлении происходит взаимодействие всех компонентов сплава железа и углерода;
- Материал, получившийся в результате химического взаимодействия, выходит из печи.
Принцип работы мартеновской печи
Электрические
Способ получения различных марок углеродистой стали в электрических печах отличается от вышеперечисленных. Его отличие состоит в способе нагрева состава. Применение электричества для разогрева компонентов снижает окисляемость металла. Это значительно уменьшает количество водорода в составе металла, что улучшает структуру сплава и влияет на качество окончательного продукта.
