Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые стали

Углеродистые стали, как наиболее дешевые, технологичные и имеющие достаточно высокий уровень механических свойств, применяются для металлоконструкций общего назначения.

Их структура и свойства определяются содержанием углерода (практически 0,15-1,35 %).

Его малейшее изменение оказывает заметное влияние:

При росте С (от 0,05 %) до 0,8–1,0 %: увеличиваются твердость и прочность, однако уменьшается вязкость и пластичность стали.

При росте С более 1 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали.

Углерод также оказывает существенное влияние на технологические свойства стали – свариваемость, обрабатываемость резанием.

Углеродистые стали подразделяются (по содержанию углерода):

- мало- или низкоуглеродистые (до 0,3 % С). Хорошо свариваются и обрабатываются давлением.

- среднеуглеродистые (0,3–0,5 % С)

- высокоуглеродистые (более 0,5 % С).

(Углеродистые стали наряду с железом и углеродом могут содержать марганец (до 1%) и кремний (до 0,4%), а также вредные примеси (серу, фосфор)):

Углеродистые стали: Fe, С + Мn (до 1%), Si (до 0,4%), Р, S

Подразделяются:

- строительные,

- машиностроительные

Содержат до 0,7 % С (во всех подвидах – одинаково)

Основные свойства: вязкость, высокое сопротивление ударным нагрузкам, усталости (при знакопеременных нагрузках), износу (при трении), хорошая обрабатываемость давлением, резанием, свариваемость.

1.1.1 Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества

Углеродистые горячекатаные стали обыкновенного качества по ГОСТ 380–94 «Сталь углеродистая обыкновенного качества» изготовляют следующих марок: Ст0 (не гарантирован хим. состав и свойства, они не известны, это брак, конструкций не создают. Стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют), Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс (малоуглеродистые – очень малоприменимы), Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Металлургические заводы в основном поставляют их в горячекатаном состоянии без термической обработки.

В таких сталях допускается повышенное содержание вредных примесей.

Маркировка:

Буквы «Ст» обозначают «сталь», цифры – содержание углерода в десятых долях процента /процентное условный номер марки в зависимости от химического состава стали. Так и расшифровывают: «сталь марки №1» (чем боль­ше число, тем больше содержание углерода, вы­ше прочность и ниже пластичность выяснить?), буквы - способ раскисления стали. Массовая доля углерода колеблется до 0,5 %?. (Полуспокойные и спокойные) стали могут содержатьповышенное количество марганца (до 1,20 %) (обычно марганца – от 0,25 до 0,80 %), тогда в обозначении марок добавляют букву «Г», например Ст5Гпс.

Рис. Марка конструкционной стали обыкновенного качества

Достоинства:

- дешевизна

- доступность ( 80 % всего производства углеродистых сталей).

Недостатки:

- малая прочность,

- малая хладностойкость.

Применение:

Используются при изготовлении слабонагруженных строительных металлоконструкций и неответственных деталей массового производства.

В зависимости от назначения и гарантируе­мых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: (В обозначе­ниях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали):

- группа А

Такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора.

Поставляют по механическим свойствам (гарантированы) (химический состав не рег­ламентируют): А (стереть) Ст1сп.

Применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процес­се изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

- группа Б

Поставляют по химическому составу (гарантирован) (механические свойства не рег­ламентируют, не гарантируют): БСт1сп.

Применяют для деталей, которые про­ходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку).

- группа В

Гарантирован их химический состав (механические свойства не рег­ламентируют, не гарантируют): ВСт1сп.

Поставляют по механическим свойствам (соответствующим нормам для стали группы А) и по химическому составу (соответст­вующему нормам для стали группы Б).

Применяют в основном для сварных конструкций (так как в них ограничено содержание вредных примесей и С, ухудшающих качество сварки и в то же время гарнтированы прочностные свойства).

1.1.2 Углеродистые качественные конструкционные стали

Углеродистые качественные конструкционные стали выпускаются в соответствии с ГОСТ 1050–88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали», который устанавливает технические условия для горячекатаного и кованого сортового проката из сталей марок 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15кп, 15пс, 15, 18кп, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60 диаметром или толщиной до 250 мм.

Содержание примесей в этих сталях меньше, чем в сталях обыкновенного качества. ( Содержание марганца (так же как и в обыкн. качества) – от 0,25 до 0,80 %).

Маркировка:

Число показывает содержание углерода в сотых долях процента, буквы - способ раскисления стали (при отсутствии букв сталь является спокойной).

Пример: стали 05кп, 08, 08кп, 10, 15, 20, 25 - низкоуглеродистые, стали 30, 35, 40, 45, 50 – к среднеуглеродистым, стали 55, 60 – к высокоуглеродистым. Напоминаю (было): Чем больше содержание углерода, тем менее пластичной и тем более прочной будет сталь.

Применение:

- Стали 15, 20, 25 - для изделий, работающих в условиях повышенного износа и динамических нагрузок, но не испытывающих значительных напряжений. Они хорошо штампуются в отожженном состоянии и применяются в автомобилестроении для изготовления изделий сложной формы.

- Стали 30, 35, 40, 45 - для изготовлениядеталей средних размеров несложной конфигурации, к которым предъявляются требования повышенной прочности (ролики, валики, втулки, коленчатые валы, звездочки, оси, шайбы, шатуны).

- Стали 55, 60 - для изделий, которым необходима высокая прочность и износостойкость, а также высокий предел упругости (пружины, рессоры, канатная проволока). Требуют термической обработки для улучшения пластических свойств, поэтому более дороги.

1.2 Углеродистые инструментальные стали

Углеродистые инструментальные стали выпускаются по ГОСТ 1435–90 «Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали», который распространяется на прутки и полосы кованые, прутки, полосы и мотки горячекатаные (металлопродукцию) из инструментальной нелегированной углеродистой стали, а также в части норм химического состава – на слитки, заготовку, лист, ленту, проволоку. ГОСТ содержит следующие марки сталей: У7, У8, У8Г, У10, У12, У13, У8А, У9А, У11А и т. д.

Содержат 0,7- 1,35 % (теоретически до 2,14%)С.

Основные свойства: высокие твердость, прочность, износостойкость после термической обработки, низкие теплостойкость, прокаливаемость.

Маркировка:

Буква «У», последующие цифры, показывающими содержание углерода в десятых долях процента (если указана одна цифра, то содержание углерода соответствует десятым долям процента, две цифры указывают на то, что содержание углерода − процент или более). В марках с повышенным содержанием марганца (до 0,58 %) указывается буква «Г» (марганца и кремния обычно 0,17-0,33 %. По сравнению с конструкционными сталями – грубо в 2 раза меньше).

Пример: У7, У8, У8Г, У8А, У9А, У11А.

Применение (по назначению):

Режущий, измерительный, штамповый инструмент небольшого размера (низкая прокаливаемость), работающий при низких и обычных температурах (метчики, пилы, напильники, стамески, долота, зубила, фрезы, сверла, резцы).

1.3. Углеродистые стали специального назначения

Основные свойства: в зависимости от конкретного назначения.

Маркировка:

Буква указывает на назначение, цифры - содержание углерода, технические характеристики, значение предела прочности и т.д., буквы – наличие термической обработки, особые свойства, назначение, легирующие элементы. Может обозначаться как обычная сталь с дополнительными индексами.

Пример:

С 345 Т – строительная сталь с пределом текучести 345 МПа, термоупрочненная;

С 390 К - ============, коррозионностойкая.

Ст3 мост - сталь для мостовых конструкций

Р50 – стали рельсовые, вес одного погонного метра 50 кг (цифра в обозначении примерно соответствует весу одного погонного метра рельса в килограммах).

КР140 - рельсы крановые

А40Г – сталь автоматная,содержание углерода 0,4 %, с повышенным содержанием марганца. ( К этой группе относят стали (ГОСТ 1414—75) с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием. При обработке таких сталей на станках-автоматах образуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режу­щего инструмента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей. Достигается за счет повышенного содержани­я серы и фосфора. а также введения в стали технологических доба­вок селена, свинца, теллура).

12К – сталь котельная,содержание углерода 0,12 %. (Р аботает под давлением, жаростойка, хорошо сваривается. Достигается за счет до­бавки титана и дополнительно раскисляют ее алюминием).

Дата добавления: 2014-01-20