Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Углеродистая сталь — классификация, маркировка и применение

Углеродистая сталь — классификация, маркировка и применение

image

Сталь – это сплав, состоящий из двух обязательных компонентов, – железа и углерода. Дополнительные элементы – кремний менее 1%, марганец менее 1%, сера – менее 0,05%, фосфор менее 0,06%. Содержание углерода не более 2,14%. Сплавы с процентным соотношением C, превышающим 2,14%, относятся к чугунам. По химическому составу марки стали разделяют на углеродистые и легированные, которые содержат дополнительные добавки, придающие материалу желаемые характеристики. Углеродистые стальные сплавы классифицируют по степени раскисления, содержанию углерода, качеству.

image

Классификация углеродистых сталей по степени раскисления

Спокойные

Такие сплавы обладают наиболее однородной структурой. Для раскисления используют алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые практически полностью удаляют находящие в расплаве газы. Сочетание практически полного отсутствия газов с мелкозернистой структурой, обусловленной наличием остаточного алюминия, обеспечивает хорошее качество металла. Эти марки подходят для изготовления деталей, изделий и конструкций ответственного назначения. Основной недостаток – высокая стоимость.

Кипящие

Это наиболее дешевая и наименее качественная группа. Из-за использования минимального количества добавок для раскисления в материале присутствуют растворенные газы, которые являются причиной неоднородности структуры, химического состава, а следовательно механических свойств. Такие металлы обладают плохой свариваемостью, поскольку из-за присутствия газов высока вероятность образования трещин на швах.

Полуспокойные

Группа занимает промежуточное положение по стоимости и характеристикам. В отливке образуется гораздо меньше газовых пузырьков, по сравнению с кипящими сталями. При прокатке внутренние дефекты в основной массе устраняются. Такие материалы часто применяются в качестве конструкционных сплавов.

Виды нелегированных углеродистых сталей по содержанию углерода

Низкоуглеродистые с содержанием C не более 0,25%

Большая часть этой продукции выпускается в виде холоднокатаных или отожженных листов и полос. Свойства, а следовательно области ее применения, зависят от процентного соотношения компонентов:

  • До 0,1% C, Mn менее 0,4%. Высокая способность к горячей деформации и холодному волочению. Материалы востребованы при производстве проволоки, очень тонкого листа, используемого при изготовлении тары, а также для изготовления корпусов автомобилей.
  • C 0,1-0,25%. Способность к деформированию ниже, чем у вышеописанной группы, но твердость и прочность выше. Часто эти марки востребованы для производства деталей с цементуемым поверхностным слоем. Процесс цементации позволяет получить износостойкий поверхностный слой в сочетании с вязкой сердцевиной. Это актуально для валов и шестерен.
  • C на уровне 0,25%, Mn и Al – до 1,5%. Обладают высокой вязкостью. В металлы, предназначенные для штамповки, ковки, производства бесшовного трубного проката и листа для котлов, алюминий не добавляют.
  • C на уровне 0,15%, Mn – до 1,2%, Pb до 0,3% или без него, минимальное количество Si. Эту группу применяют в массовом производстве на автоматических линиях деталей, не предназначенных для восприятия серьезных механических и температурных нагрузок. Для изделий с высокими требованиями по пластичности, вязкости, коррозионной стойкости сплавы не применяются.

Среднеуглеродистые с C0,2-0,6%

Содержание марганца обычно находится в пределах 0,6-1,65%. Применяются при производстве продукции, запланированной для эксплуатации при высоких нагрузках. Обычно их производят спокойными. Упрочняются нагартовкой или термообработкой. Все стали этой группы могут подвергаться ковке. Данная металлопродукция широко применяется в машиностроении. Марки с высоким содержанием углерода (0,4-0,6%) востребованы при производстве железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов.

Читайте так же:
Моющее средство керхер для машин

Высокоуглеродистые – 0,6-2,0%

Повышение количества углерода до 1% приводит к росту прочности и твердости при постепенном снижении предела текучести и пластичности. При росте процентного соотношения C выше 1% начинается формирование грубой сетки из вторичного мартенсита, приводящей к понижению прочности материала. Поэтому стали с содержанием C более 1,3% практически не изготавливают.

Высокоуглеродистые марки имеют высокую себестоимость изготовления, обладают низкой пластичностью, плохо свариваются. Область применения этой группы достаточно ограничена – производство режущего инструмента, в том числе предназначенного для землеройной и сельскохозяйственной техники, изготовление высокопрочной проволоки.

Классификация конструкционных углеродистых сталей по качеству, их маркировка и применение

Конструкционные стали обыкновенного качества

Их производят в соответствии с ГОСТом 380-2005, в продажу поставляют в виде листового, сортового и фасонного проката. ГОСТ подразумевает выпуск следующих марок:

  • Ст0;
  • Ст1пс, Ст1сп, Ст1кп;
  • Ст2пс, Ст2сп, Ст2кп;
  • Ст3пс, Ст3сп, Ст3кп, Ст3Гсп, Ст3Гпс;
  • Ст4пс, Ст4сп, Ст4кп;
  • Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс;
  • Ст6пс, Ст6сп.

Буквенно-цифровая маркировка этой группы сплавов:

  • Ст – сталь;
  • цифры 0-6 обозначают номер марки;
  • наличие в обозначении буквы «Г» указывает на присутствие марганца в количестве 0,8% и более;
  • последние две буквы характеризуют степень раскисления, сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

Сталь качественная конструкционная

Изготавливается в соответствии с ГОСТом 1050-2-13 следующих марок – 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, а также марки 55ПП, 60ПП, 60ПП «селект» – пониженной прокаливаемости. В маркировке таких сплавов указывают степени раскисления, если они относятся к кипящим или полуспокойным, например 10 кп или 10 пс. Индекс сп в обозначении качественных конструкционных марок не указывается.

Конструкционные, углеродистые и стали спец.назначения

В предыдущей статье мы разобрали виды стали по химическому составу: легированные и углеродистые сплавы. Сегодня речь пойдет про применение или назначение металлических материалов из стали. Литейные железоуглеродистые стали различаются не только по составу, но и по эксплуатационным характеристикам. Так, в зависимости от области применения, стальные сплавы разделяют на три назначения:

  • конструкционные: строительные и машиностроительные;
  • инструментальные;
  • специального назначения.

Конструкционные стали дополнительно делятся на строительные и машиностроительные.

Классификация по области применения неразрывно связана с распределением углеродистых и легированных сталей по качеству сплава. В чем отличие и как разобраться в видах?

Конструкционные стали

Конструкционная легированная и углеродистая сталь применяется в отраслях машиностроения, при изготовлении конструкций для строительных и крепежных работ, в профильном и листовом прокате, при изготовлении трубопроводной арматуры и деталей трубопровода и т.д.

В конструкционных углеродистых сталях общее содержание углерода до 0,6% (но в некоторых случаях до 0,85%). Углеродистые стали делят на сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380-05 и сталь качественную по ГОСТ 1050-88. Качественную сталь применяют при изготовлении изделий, требующих от материала большей пластичности, работы в условиях повышенного давления, в условиях ударопрочности и др. Отличаются между собой в большей прочности, пластичности и сопротивляемости ударным нагрузкам.

  • Сталь обыкновенного качества. Можно встретить обозначения по степени раскисленности, сталь может быть кипящей «кп», полуспокойной «пс» и спокойной «сп». Буквенно-цифровое обозначение в маркировке варьируется от ст Ст0 до Ст6. Цифры — порядковый номер, указывают содержание углерода.
    Например: Ст4, Ст2.
  • Качественная сталь. Цифры в обозначении стали выражают содержание углерода в сотых долях процента.
    Например: Сталь 20, Сталь 45
Читайте так же:
С какой стороны скрепляют степлером

Конструкционные легированные стали относятся к ГОСТ 4543-16. Свойства таких сталей указываются в маркировке. На первом месте стоит численное содержание углерода в сплаве. Буквы отвечают за обозначения легирующих элементов, а последующие числа — процентное содержание этих легирующих элементов. Числа могут совсем отсутствовать в маркировке и пишут только буквы, тогда эту информацию можно расшифровать, как процент легирующих элементов содержится в количестве 1,0 – 1,5%. Буква «А» в конце маркировки указывает, что данная сталь является высококачественной. Например: 13ХФА, 30ХМА, 40Х.

Конструкционные стали делятся на строительные (низкоуглеродистые, низколегированные) и машиностроительные (средне- и высокоуглеродистые). Малоуглеродистые стали отличаются хорошей свариваемостью и чаще всего их применяют для сварки строительных конструкций. В машиностроительных сталях хорошо сочетается прочность, ударная вязкость, пластичность, износостойкость. Из самого названия можно легко догадаться — такие стали применяют для различных деталей машин.

Инструментальные стали

Дополнительным разделением сталей является инструментальные свойства. Такие стали разделяют на две группы по предназначению: изготовление режущего (отрасль металлорезки, измерительные конструкции, хирургические инструменты и т.д.) и штампового инструмента (горячая и холодная штамповка, прессы, прокатные валы и т.д). После термической обработки (закалка и отпуск), такие стали обладают высокой твердостью и прочностью. Готовые инструменты: штангенциркули, зубилы, сверла, нутромеры и т.д.

Инструментальная углеродистая сталь по ГОСТ 1435, на первом месте маркировки в численном выражении указывает содержание углерода от 0,7 до 1,4%. Встречается качественные (от У7 до У13) и высококачественные сплавы (от У7А до У13А). Содержание углерода в десятых долях процента указывается в цифрах. По аналогии с конструкционными легированными сталями, индекс «А» в конце обозначения информирует, что перед вами высококачественная инструментальная углеродистая сталь.

Легирующие добавки в инструментальных легированных сталях всегда высокого качества, зачастую это дефицитные элементы, например кобальт, вольфрам, титан. В маркировке подобного вида стали нет необходимости указывать индекс «А» — сплав по умолчанию высококачественный. На первом месте в маркировке может отсутствовать численное обозначение, в таком случае расшифровывается так: содержание углерода в стали примерно входит в 1%. Следом буквы и цифры указывают содержание легирующих элементов в целых процентах.

Углеродистые и легированные стали специального назначения

Особое назначение в сталях обусловлено наличием как специальных элементов в сплавах, так и прочими химическими свойствами, такими как: нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаропрочные и жаростойкие (окалиностойкие), кислотостойкие и др. Например, такие сплавы используют в средах с повышенными агрессивными свойствами, стойкостью к радиации или с электротехническими качествами.

— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Применение углеродистой конструкционной стали

Качественная конструкционная углеродистая сталь

Эта сталь отличается от стали обыкновенного качества меньшим содержанием вредных примесей, суженными пределами содержания углерода, кремния и марганца.

Читайте так же:
Схема однофазного реверсивного двигателя

Сталь качественная конструкционная углеродистая поставляется в виде поковок и проката с последующей термической обработкой, обладает низкой прокаливаемостью и применяется в основном для производства сварных конструкций и деталей машин, подвергающихся действию механических нагрузок.

Сталь легированная конструкционная

Сталь легированная конструкционная самая многочисленная группа сталей. Эта сталь характеризуется низким содержанием углерода — до 0,6% и сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов — до 7-8%.

Подразделяется на три подгруппы:

  • низколегированная — до 2,5% легирующих элементов;
  • среднелегированная — 2,5-6,0% легирующих элементов;
  • высоколегированная — более 6,0% легирующих элементов.

Многие из этих сталей с содержанием углерода до 0,4% подвергают цементации.
Низколегированная сталь применяется для изготовления металлических конструкций (марганцовистая, кремнемарганцовистая, марганцовованадиевая, хромокремне-марганцовая и хромокремненикелевая с медью) и армирования железобетонных конструкций (кремнемарганцовая, хромомарганцовая с цирконием и кремнистая). Низколегированные стали обладают повышенной прочностью, пониженной чувствительностью к старению, хорошей свариваемостью, легко поддаются механической обработке и штамповке.
Стали с никелем применяют для деталей, испытывающих ударные нагрузки.
Высокопрочные легированные стали применяют в транспортном и тяжелом машиностроении, автомобилестроении для изготовления тяжелонагруженных деталей, испытывающих ударные нагрузки, для изготовления деталей машин, механизмов, труб, металлоконструкций.
Основную массу легированных конструкционных сталей подвергают смягчающему отжигу для облегчения обработки резанием или несложной холодной обработки давлением.

Умягчение большинства этих сталей происходит в интервале температур от 700 до 800°С.
Основным недостатком проката крупных профилей, изготовленных из этих сталей, являются флокены.
Стали марок 18-25Х2Н4М(В)А, 30Х2Н2ВФ, 30Х2Н2ВА, 20ХН4ФА при нагреве до температуры свыше Ас1 склонны к закалке даже при очень медленном последующем охлаждении. Умягчение стали достигается в этих случаях путем троекратной термообработки при температуре не выше 650-680°С.
К изделиям, для которых используются различные марки конструкционной легированной стали, относятся:

  • валы, шпиндели, зубчатые колёса и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твёрдости, износостойкости, прочности и работающие при ударных нагрузках;
  • диски трения, валы, шестерни, втулки подшипников, кривошипы, коленвалы дизелей и другие детали, требующие повышенной прочности и износостойкости;
  • оси, фланцы, пальцы, вилки, детали сварных конструкций, работающих в условиях знакопеременных нагрузок;
  • шестерни, валы, крепёжные детали, работающие при температуре до 450 — 500 °С;
  • штоки, валы экскаваторов, червячные валы, другие детали, работающие при температуре до 400°С.

Важными деталями многих машин и приборов являются упругие элементы — пружины, рессоры, мембраны, изготовленные из рессорно-пружинной стали. Во многих случаях, кроме высоких упругих свойств, к пружинным сталям предъявляются особые требования — коррозионностойкость, немагнитность.

Пружинные стали общего назначения

Должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям (высокую упругость), высокую прочность. Кроме того, для пружин широко применяют углеродистые стали марок 65-85. Для получения высоких упругих свойств и прочности эти стали подвергают специальной термической обработке — патентированию. При холодной пластической деформации сталь приобретает высокие упругие и прочностные свойства. Кроме патентирования эти стали подвергают закалке с кратковременным отпуском электроотпуском или нормализации с последующей холодной деформацией. Все пружинные стали склонны к обезуглероживанию.

Пружинные стали специального назначения

Пружины, работающие в агрессивных средах (паре, морской воде, тропическом климате) изготавливают из нержавеющей стали.

Читайте так же:
Хранение крепежа в мастерской

Углеродистая сталь – свойства и сферы применения

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам и доступным ценам углеродистая сталь является одним из наиболее часто используемых сплавов в производстве. Углеродистая сталь – это сплав, содержащий большой процент железа (до 99%), углерод (до 2,07%), при этом не имея (или почти не имея) легирующих добавок. Различают конструкционные (их еще называют обычными) и инструментальные углеродистые стали. Конструкционные распределяют по механическим и химическим свойствам (различия в проценте имеющегося углерода). Инструментальные отличаются наличием марганца (до 1%).

Свойства и способы производства углеродистых сталей

Как любой материал, углеродистые стали имеют плюсы и минусы. Достоинства материала:

  • достаточная прочность;
  • твердость поверхностного и достаточная мягкость и упругость внутреннего слоя;
  • хорошая обрабатываемость;
  • долговечность;
  • дешевизна.

К недостаткам углеродистых сталей относят:

  • малую прокаливаемость;
  • низкую теплостойкость.

Отличительные качества различных видов углеродистых сталей обусловлены технологией их производства.

  1. Кислородно-конвертерный способ состоит в продувке чистым кислородом жидкого чугуна. В результате получается стальной сплав минимального легирования.
  2. Мартеновский метод предполагает выжигание углерода из чугунных сплавов с помощью воздуха и добавления железа в мартеновских печах.
  3. Электротермический – наиболее современный способ изготовления качественной стали состоит в технологии плавки в вакуумных топках электродуговых или индукционных печей.

Сферы применения углеродистых сталей

Чаще всего углеродистую сталь применяют для изготовления различного рода инструментов, элементов сложных металлических конструкций, машин и механизмов, изделий холодного деформирования и горячей ковки. Главное условие: данные изделия не будут эксплуатироваться в агрессивной среде.

В зависимости от способа изготовления, уровня углерода и наличия иных примесей различают марки УС и сферы их применения. Например, углеродистые стали марки У7 и У7А используют для производства молотков, зубил, отверток и т.д., У8 и У8А – ножей, ножниц, пил, а У10 и У12 – более сложного инструмента: сверла, фрезы, токарные резцы, граверный инструмент и проч.

Чаще всего материал производят в виде листов, прутьев и швеллеров. Для производства конечного продукта листовая углеродистая сталь поддается ковке, давлению, сварке и др. При сварке особенно важно, чтобы полученный шов был равен по прочности используемому материалу. Для этого необходимо использовать специальные электроды для сварки углеродистых сталей. С их помощью мастер обеспечит отсутствие дефектов и равную прочность деталей.

ООО «СТИЛ-СЕРВИС ЛТД» производит и реализует электроды для сварки углеродистых сталей. У нас большой выбор марок и диаметров электродов. Квалифицированные специалисты помогут подобрать необходимый инструмент. Работаем со всеми регионами Украины.

Стали конструкционные

Конструкционные стали – это материалы, которые используются при создании различных строительных конструкций, деталей машиностроения и механизмов. Они имеют специфические химические, физические и механические характеристики. По химическому составу стали бывают легированными и углеродистыми.

Качество конструкционного металла связано с количеством примесей фосфора (Р) и серы ( S ), которые в нём содержатся. Они относятся к вредным соединениям. Чем больше в составе фосфора и серы, тем более хладно- и красноломкой становится сталь. На основании количества вредных примесей разработали следующую классификацию:

  • содержание серы и фосфора до 0,05% – сталь обыкновенного качества (маркировка «Ст»);
  • доля фосфора и серы до 0,035% – качественная сталь (маркировка «Сталь»);
  • количество серы и фосфора до 0,025% – высококачественная сталь (маркировка «А», буква ставится в конце);
  • объём фосфора и серы до 0,015% – особо высококачественная сталь (маркировка «Ш», буква ставится в конце).
Читайте так же:
Распиловочный станок makita 2712

Помимо этого при производстве используют классификацию сталей, отличающихся по механическим, физическим и химическим свойствам. Сюда входят:

  • углеродистые;
  • легированные;
  • низколегированные;
  • теплоустойчивые;
  • подшипниковые;
  • пружинные;
  • автоматные стали.

Все вышеперечисленные конструкционные металлы отличаются не только свойствами, но и сферами применения.

Сферы применения конструкционных сталей

  • Низколегированная сталь. Применяется в вагоностроении (железнодорожные, трамвайные, метро), локомотивостроении, при производстве сельскохозяйственной и полевой техники, при возведении крупных сооружений инженерной инфраструктуры, которые работают под воздействием постоянно меняющихся нагрузок и температур.
  • Теплоустойчивая сталь. Металл применяют для производства различных деталей, которые способны работать в течение долгого времени под постоянной нагрузкой при температуре до 6000 градусов по Цельсию.
  • Конструкционная подшипниковая сталь. Применяется для производства деталей, которые работают под действием переменных и сосредоточенных напряжений, образующихся в местах, где в подшипниках качения контактируют шарики с роликами и беговые дорожки колец.
  • Пружинная сталь. Её также называют пружинно-рессорной. Сфера применения пружинной стали – производство рессор, пружин, сильфонов и других подобных металлических изделий.
  • Автоматная сталь. Металл применяют для изготовления мелких крепёжных элементов и других деталей, выпускаемых большими партиями при помощи автоматических станков.

Легирование стали

Легирование стали – это процесс улучшения стального сплава, предполагающий ввод в состав дополнительных компонентов. Химические элементы позволяют изменить структуру материала с целью получения требуемых качеств. Для легирования стали может использоваться один, два или большее количество химических элементов.

В зависимости от типа легирующего элемента конструкционный металл приобретает определённые качества:

  • никель – делает металл пластичным, прочным и устойчивым к коррозии;
  • вольфрам – придаёт стали твёрдости и красностойкости;
  • хром – сталь становится твёрже, прочнее, коррозиеустойчивее, а также уменьшается пластичность;
  • кобальт – вводится при легировании стали для повышения её пластичности и прочности;
  • титан – нацелен на увеличение плотности, твёрдости и изменение структуры до мелкозернистой;
  • молибден – способствует повышению твёрдости, прочности и устойчивости к высоким температурам;
  • кремний – делает конструкционный металл более упругим, повышает магнитные свойства;
  • медь – добавляется для придания металлу устойчивости к коррозии и негативному воздействию кислот.

По маркировке конструкционной легированной стали можно понять, какие химические элементы были добавлены и в каком количестве. Начальные же цифры указывают на процентное содержание углерода. Если его доля не превышает 1% в десятых или сотых долях, то цифры могут отсутствовать. Примеры маркировки:

  • 12ХН3А – хромоникелевая сталь повышенного качества, содержащая углерод (0,12%), хром (прим. 1%), никель (3%);
  • 45ХА – хромистая сталь повышенного качества, в составе 0,45% углерода и примерно 1% хрома.

Если вы хотите приобрести качественную конструкционную сталь в Москве, воспользуйтесь каталогом Торгового дома «Ареал». Мы занимаемся реализацией высококлассного металлопроката более 20 лет.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector