Маркировка и применение сталей обыкновенного качества

Обновлено: 27.03.2024

Углеродистая сталь обыкновенного качества на протяжении длительного времени и в большом количестве используется для изготовления конструкций. Массовое использование позволило производителям выпускать углеродистые стали обыкновенного качества в массовом порядке. Большие объемы позволили снизить себестоимость материала. Количественный объем и химический состав примесей регламентируется ГОСТом 380-2005.

Углеродистая сталь обыкновенного качества

Углеродистая сталь обыкновенного качества

Общие сведения

Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения – это широко используемый материал в отраслях машиностроения, строительства и народного хозяйства. Из нее изготавливаются изделия:

  • Методом горячего и холодного прокатывания:
    1. сортовой прокат;
    2. фасонный прокат;
    3. листовая продукция:
      • тонколистовая;
      • толстолистовая;
      • широкополосная;
      • ленты;
      • Методом обжима на прокатных станах:
        1. блюм;
        2. сляб;
        3. сутунка и прочие;
      • Методом ковки;
      • Методом объемной штамповки;
      • Методом отливки:
        • слитки;

        Выпуск углеродистых сплавов общего назначения производится, соответствуя трем группам: А, Б, В.

        1. Сплавы группы А. Продукция данной группы соответствует принятым механическим качествам. Марки сталей: от Ст0 до Ст6. Для данной группы характерен нерегламентированный химический состав сплава
        2. Сплавы группы Б. Продукция соответствует заданному составу химических элементов. Марки сталей: от БСт0 до БСт6. Для данной группы сплавов механические характеристики второстепенны, но количество химических элементов известно с точностью до трех знаков после запятой.
        3. Группа В. Продукция соответствует заданным механическим качествам и составу химических элементов. Данная группа сплавов обладает характеристиками присущими первым двум группам.

        Стали конструкционные обыкновенного качества производятся шести категорий. Категорийность которых зависит от способа и степени раскисления. Раскисление, как процесс, способствующий выведению из расплава кислорода, влияет на механические свойства металла. Различают три способа разливки металла: сплав кипящий – «кп», сплав полуспокойный – «пс», сплав спокойный – «сп».

        Распределение сплавов от заданных свойств представлено в таблице.

        ГруппаСоответствие заданным свойствам поставляемой продукцииНаименования и маркировкаКатегории
        АМеханические свойстваСт0;
        Ст1кп, пс, сп;
        Ст2кп, пс, сп;
        Ст3кп, пс, сп;
        Ст4кп, пс, сп;
        Ст5кп, пс, сп;
        Ст6кп, пс, сп;
        1-2-3
        БХимический составБСт0;
        БСт1кп, пс, сп;
        БСт2кп, пс, сп;
        БСт3кп, пс, сп;
        БСт4кп, пс, сп;
        БСт5кп, пс, сп;
        БСт6кп, пс, сп;
        1-2
        ВМеханотехнологические свойства + химический составВСт1кп, пс, сп;
        ВСт2кп, пс, сп;
        ВСт3кп, пс, сп;
        ВСт4кп, пс, сп;
        ВСт5кп, пс, сп;
        ВСт6кп, пс, сп;
        1-2-3-4-5-6

        Общие характеристики

        Физические свойства. Общие показатели, которыми обладают углеродистые стали общего назначения.

        • Плотность:
          1. по СИ – 7800 кг/м3;
          2. по СГС – 7,8 г/см3;
        • по МКСС – 796 тем/м3;
        • Коэффициент Пуансона – 0,24-0,28;
        • Модуль:
          1. Юнга – 20500 кГ/мм2;
          2. сдвига – 8100 кГ/мм2
        • Допускаемые напряжения:
          1. на сжатие – 14 кГ/мм2;
          2. на растяжение – 14 кГ/мм2.

        Механические и эксплуатационные свойства представлены в таблице.

        Марка стали , %, % Е, ГПаG, ГПаНВKCU, кДж/м2
        Ст0>310210,320077
        Ст1310-400310,3200771100
        Ст2340-420200290,3200801160
        Ст3370-49021023600,3200801310
        Ст4420-510240210,3210801430
        Ст5500-63026017500,3210811700
        Ст6620>30012400,3210811970

        Характеристики свариваемости углеродистой стали общего назначения обыкновенного качества приведены в следующей таблице.

        Перед изготовлением деталей и элементов механизмов и конструкций образцы стали подвергаются испытаниям. Кроме того, образцы испытывают на изгиб, то есть какой диаметр образца не разрушается при изгибе его на 180°.

        Наименование сталиРазмер образца, s
        40…100До 20
        Ст020D=2s
        Вст2пс, сп29D=0
        ВСт3кп, пс, сп
        ВСт3Гпс
        22
        23
        23
        D=0.5s
        ВСт4кп, пс
        ВСт4Гпс
        22
        21
        D=2s
        ВСт5пс, сп
        ВСт5Гпс
        17D=3s

        Прокат листового формата, произведенный из сталей углеродистых обыкновенного качества производителями изготавливается в соответствии четырем группам прочности:

        • ОК – сплав обыкновенного качества;
        • Цифровой индекс – это группа прочности, которая информирует о нижнем значении показателя предела прочностного сопротивления по времени);
        • В – показатель характеристики (прочности).

        К каждой группе прочности относятся следующие марки сталей:

        • ОК300В – Ст1кп, пс, сп; Ст2кп, пс, сп;
        • ОК360В — Ст3кп, пс, сп;
        • ОК370В — Ст3пс, сп
        • ОК400В — Ст4кп, пс, сп; Ст5пс, сп.

        Горячекатаные листы из сталей обыкновенного качества на стадии производства подвергаются термической обработке. В процессе изготовления они подвергаются нормализации. Холоднокатаные листы также подвергаются термической обработке, а также дрессированию.

        На производстве с непрерывным прокатыванием допустимо изготовление продукции без термической обработки.

        Для листового металлического проката на поверхности недопустимо появление:

        • расслоений;
        • пузырей;
        • надрывов;
        • трещин;
        • вкраплений инородных предметов и прочего.

        Качество отделки поверхности листового проката соответствует четырем группам: I, II, III, IV.

        Детали и изделия, которые подвергаются термической обработке изготавливаются из сталей обыкновенного качества общего назначения групп Б и В с номерами 5, 6. они подвергаются закалке и далее высокотемпературному отпуску.

        Состав химических элементов

        Количественный состав примесей в углеродистых сплавах обыкновенного качества должно соответствовать строгим параметрам ГОСТ. Так общие показатели представлены в таблице.

        Марка сталиС (углерод), %Mn (марганец), %Si (кремний), %
        Ст0не превышает 23/100
        Ст16/100 … 12/10035/100 … 50/100
        Ст28,5/100 … 15/10035/100 … 50/100
        Ст314/100 … 22/10035/100 … 60/10012/100 … 3/100
        Ст418/100 … 27/10040/100 … 70/10012/100 … 3/100
        Ст528/100 … 37/10050/100 … 80/10017/100 … 35/100
        Ст638/100 … 50/10050/100 … 80/10017/100 … 35/100

        Объем содержащегося углерода и его вкрапления наглядно показано на рисунке.

        Объем содержащегося углерода и его вкрапления

        Объем содержащегося углерода и его вкрапления

        Объем марганца зависит от степени и способа раскисления сплава и дополнительного его введения. Так марки от Ст3Гпс, сп до СтГ5пс, сп содержат марганца от 8 десятых долей процента до1 и 2-ух десятых долей процента.

        Углеродистая сталь обыкновенного качества содержит N (азот), F (фосфор), S (серу) и некоторые металлы. Объем содержащегося азота зависит от метода восстановления сплава. Например, в сплавах, выплавленных в печах мартеновским или конверторным способом содержание азота не превышает 1-ой сотой процента. А сплавы, выплавляемые в электрических печах, содержат азота не больше 12 тысячных долей процента.

        Объем содержания примесей в углеродистых сплавах обыкновенного назначения во многом зависит от способа производства. Кроме вышеперечисленных также применяются переплавы:

        • открытый дуговой;
        • электрошлаковый;
        • вакуумно-дуговой;
        • электроннолучевой;
        • вакуумно-индукционный и прочие.
        • не более 4 сотых процента фосфора (для всех типов сплавов кроме Ст0);
        • не более 5 сотых процента серы (исключение составляет Ст0 в ней серы от 6 сотых до 7 сотых процента);
        • не более 3 десятых процента содержания Ni (никеля), Cu (меди) и Cr (хрома) (для Ст0 данный параметр не нормирован). Если углеродистая сталь обыкновенного качества выплавляется с использованием технологии «скрап», то в таком сплаве содержание хрома с никелем может достигать 35 сотых процента, а меди не превышает 4 десятых долей процента.

        Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества

        Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества

        Любая продукция имеет погрешности и отклонения. Состав в углеродистых сплавах общего назначения имеет некоторые отклонения по количественному содержанию химических элементов представлены таблице.

        ЭлементКипящая, %Полуспокойная, %Спокойная, %
        Углерод±3/100min -2/100
        max +3/100
        min -2/100
        max +3/100
        Сера+5/1000+5/1000+5/1000
        Фосфор+5/1000+5/1000+5/1000
        КремнийНе допускаетсяmin -2/100
        max +3/100
        min -2/100
        max +3/100
        Азот+2/100+2/100+2/100
        Марганецmin -4/100
        max +5/100
        min -3/100
        max +5/100
        min -3/100
        max +5/100

        Области использования и применения

        Области и сферы применения деталей и изделий из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества общего назначения.

        1. Ст0. Ее используют для изготовления неответственных деталей, к которым относятся кожух, ограждения, перила, сплошная обшивка и прочие.
        2. Ст1. Детали, изготовленные из нее, обладают малой твердостью, но высокой вязкостью. Из Ст1 изготавливают болты фундаментные, анкерные; метизы для сборки обшивки.
        3. Ст2 применяется при изготовлении деталей и элементов неответственных конструкций, от которых требуется высокая пластичность, глубокая вытяжка при штамповке и пластической деформации.
        4. Ст3. Из нее производят несущие конструкции получаемые при помощи сварки и не используя ее. В автомобиле- и тракторостроении изготавливают рамы, кузова, колесные диски, детали для сельскохозяйственной техники. В строительстве пруток используется в качестве арматуры при производстве железобетонных изделий.
        5. Ст5. Термически улучшаемые детали: стержень, клин, палец, рычаг, различные метизы. Средненагруженные элементы грузоподъемных сооружений: крюк, ось, вал.
        6. Ст6. В станкостроении из данной стали изготавливают ударные элементы для молотов (баба), шпинделя метало- и деревообрабатывающих станков, соответственно после термического упрочнения.

        Из всех марок сталей производится фасонный прокат: двутавр, швеллер, уголок.

        Сварные конструкции рекомендуется возводить из сплавов группы Б.

        Типы обозначения и маркировки углеродистых сталей обыкновенного качества

        Для обозначения конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества общего назначения используется буквенное обозначение Ст. Затем за буквами следует цифровой индекс (0 или 1 или 2 или 3 или 4 или 5 или 6), которая условно отображает номер марки стали. За цифрой номера следует буквенное обозначение типа сплава (степени раскисления): кипящий сплав – кп, полуспокойный сплав – пс, спокойный сплав – сп.

        Перед буквенным обозначение сплава указывается, какие гарантированы качества для данного типа сплава. Сплавы группы А не указываются в маркировке. Повышенное содержание марганца обозначается буквой Г, которая располагается между обозначением и номером. В самом конце через дефис указывается категория.

        1. Ст3кп – сталь обыкновенного качества, относящаяся к группе А 3-ей марки кипящая.
        2. Ст3Гсп3 – сталь обыкновенного качества, относящаяся к группе А 3-ей марки полуспокойная 3-ей категории.
        3. БСт3кп – сталь обыкновенного качества, относящаяся к группе Б 3-ей марки кипящая.

        Фасонного проката на складах предприятий скапливается много. Для облегчения поиска металла требуемой марки пользуются цветовыми обозначениями, которые представлены в следующей таблице.

        Наименование сталиКак маркируется
        Ст0полоса зеленого цвета + полоса красного цвета
        Ст1полоса желтого цвета + полоса черного цвета
        Ст2полоса желтого цвета
        Ст3Гспполоса коричневого цвета + полоса синего цвета
        Ст3Гпсполоса коричневого цвета + полоса красного цвета
        Ст3полоса красного цвета
        Ст4полоса черного цвета
        Ст5Гпсполоса коричневого цвета + полоса зеленого цвета
        Ст5полоса зеленого цвета
        Ст6полоса синего цвета

        Для маркировки используется атмосферостойкая краска. Отгрузка заказчику производится согласно ГОСТ 7566-2001.

        Маркировка и классификация сталей

        Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2% углерода). По химическому составу сталь разделяют на:

        По качеству сталь разделяют на:

        • сталь обыкновенного качества;
        • качественную;
        • повышенного качества;
        • высококачественную.

        Сталь это сплав железа с углеродом

        Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:

        • А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
        • Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
        • В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).

        Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, 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).

        Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на:

        • горячекатаную и кованую;
        • калиброванную;
        • круглую со специальной отделкой поверхности, серебрянку.

        Легированную сталь по степени легирования разделяют:

        • низколегированная (легирующих элементов до 2,5%);
        • среднелегированная (от 2,5 до 10%);
        • высоколегированная (от 10 до 50%).

        В зависимости от основных легирующих элементов различают сталь 14 групп.

        К высоколегированным относят:

        • коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
        • жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 50 °C, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии;
        • жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

        Сталь легированную конструкционную в зависимости от химического состава и свойств делят:

        • качественная;
        • высококачественная А;
        • особо высококачественную Ш (электрошлакового переплава).

        По видам обработки при поставке различают сталь:

        • горячекатаная;
        • кованая;
        • калиброванная;
        • серебрянка.

        По назначению изготовляют прокат:

        • для горячей обработки давлением и холодного волочения (подкат);
        • для холодной механической обработки.

        2. Классификация углеродистых сталей

        Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

        Основным элементом в углеродистых конструкционных сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные. Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:

        • группа А — по механическим свойствам;
        • группа Б — по химическому составу;
        • группа В — по механическим свойствам и химическому составу.

        Изготавливают стали следующих марок:

        • группа А — Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
        • группа Б — БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
        • группа В — ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

        По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначение:

        • кп — кипящая,
        • пс — полуспокойная,
        • сп — спокойная.

        Кипящая сталь, содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

        Спокойная сталь получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием, и содержит кремния (Si) не менее 0,12%; сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.

        Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойные стали с номерами марок 1—5 выплавляют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).

        Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций. Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.

        Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка СтЗГ, полуспокойная, 5-й категории. Состав сталей группы В такой же, как сталей соответствующих марок группы Б, 2-й категории. Стали ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и степеней раскисления выпускаются с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСтЗ поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.

        Углеродистую качественную сталь выпускают в соответствии с ГОСТ 1060—74. Сталь имеет пониженное содержание серы. Допустимое отклонение по углероду (0,03—0,04%). Стали с содержанием углерода до 0,20%, включительно, могут быть кипящими (кп), полуспокойными (пс) и спокойными (сп). Остальные стали — только спокойные. Для последующих спокойных сталей после цифр, буквы «сп» не ставят.

        Углеродистые стали в соответствии с ОСТ 14-1-142—84 подразделяются на три подкласса:

        • низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25%;
        • среднеуглеродистые с содержанием углерода (0,25—0,60%);
        • высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,60%.

        В сварных конструкциях в основном применяют низкоуглеродистые стали.

        В сварочном производстве очень важным является понятие о свариваемости различных металлов.

        Свариваемостью называется способность металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

        По свариваемости углеродистые стали условно подразделяются на четыре группы:

        • I — хорошо сваривающиеся;
        • II — удовлетворительно сваривающиеся, т. е. для получения качественных сварных соединений деталей из этих сталей необходимо строгое соблюдение режимов сварки, специальные присадочные материалы, определенные температурные условия, а в некоторых случаях — подогрев, термообработка;
        • III — ограниченно сваривающиеся, для получения качественных сварных соединений необходим дополнительный подогрев, предварительная или последующая термообработка;
        • IV — плохо сваривающиеся, т. е. сварные швы склонны к образованию трещин, свойства сварных соединений пониженные, стали этой группы обычно не применяют для изготовления сварных конструкций.

        Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывает затруднений. Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях, для предупреждения появления трещин, применяют предварительный подогрев до 120—200 °C.

        В табл. 1. приведено обозначение химических элементов в марке легированной стали, а в табл 2 — состав некоторых марок сталей. В табл. 3 приведено примерное назначение различных марок сталей.

        Таблица 1. Обозначение химических элементов в марке легированной стали

        Таблица 2. Массовая доля химических элементов в различных марках стали в %

        Расшифровка маркировок сталей, правила обозначения

        Сталь является самым распространенным сплавом. Разнообразие областей применения обуславливает большое количество разновидностей с различными требованиями, как по механическим, так и химическим характеристикам стали. Различные марки стали подразумевают не только разнообразие химического состава, но и технологию изготовления.

        Марки стали

        В основе многообразия сплавов лежит именно химический состав металла, поскольку легирующие компоненты определяют конечный результат, а технология изготовления и обработки лишь подчеркивает и выделяет отдельные характеристики. Некоторые элементы, входящие в состав, могут ухудшать характеристики, поэтому отдельные элементы маркировки могут указывать на отсутствие или низкое содержание подобных веществ.

        Расшифровка маркировки позволяет определить содержание основных элементов сплава и, отчасти, технологию производства, а также оценить технические характеристики, а с ними и область возможного применения.

        Кроме различий в составе и обработке, подразделяют также категории стали по механической прочности. Насчитывается 5 категорий, которые различаются методикой испытаний на соответствие механической прочности. Испытания проводятся на растяжение и ударную вязкость контрольных образцов.

        Виды сталей и особенности их маркировки

        Различные области применения сталей требуют наличие у нее строго определенных свойств – физических, химических. В одном случае требуется максимально высокая износоустойчивость, в других – повышенная устойчивость против коррозии, в третьих внимание уделяется магнитным свойствам.

        Видов стали много. Основная масса выплавляемого металла идет в производство конструкционной стали, в которую входят такие виды:

        • Строительная. Низколегированная сталь с хорошей свариваемостью. Основное назначение – производство строительных конструкций.
        • Пружинная. Имеют высокую упругость, усталостную прочность, сопротивление разрушению. Идет на производство пружин, рессор.
        • Подшипниковая. Основной критерий – высокая износоустойчивость, прочность, низкая текучесть. Применяется для производства узлов и составляющих подшипников различного назначения.
        • Коррозионностойкая (нержавеющая). Высоколегированная сталь с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных веществ.
        • Жаропрочная. Отличается способностью длительное время работать в нагруженном состоянии при повышенных температурах. Область применения – детали двигателей, в том числе газотурбинных.
        • Инструментальная. Применяется для производства метало- и деревообрабатывающих, измерительных инструментов.
        • Быстрорежущая. Для изготовления инструмента металлообрабатывающего оборудования.
        • Цементируемая. Применяется при изготовлении деталей и узлов, работающих при больших динамических нагрузках в условиях поверхностного износа.

        Классификация сталей

        При расшифровке обозначений нужно учитывать, что каждому из видов соответствует строго определенная буква в маркировке.

        Классификация по химическому составу

        Основными легирующими добавками являются металлы. Варьируя количественный состав добавок и их массовую долю, получают большое разнообразие марок стали. Само по себе чистое железо имеет невысокие технические свойства. Малая механическая прочность, сильная подверженность коррозии, требуют введения в состав сплава дополнительных веществ, которые направлены на улучшение одного из качеств, либо сразу нескольких.

        Нередко улучшение одних характеристик влечет за собой ухудшение иных. Так, высоколегированные нержавеющие стали могут иметь низкую механическую прочность, а качественные углеродистые вместе с высокой прочностью получают ослабленные коррозионные свойства.

        Как уже говорилось выше, одной из классификаций марок стали является ее химический состав. Основными компонентами всех без исключения сталей являются железо и углерод, содержание которого не должно превышать 2,14 %. В зависимости от количества и пропорций добавок, содержание железа в композиции должно составлять не менее 50 %.

        По количеству содержащегося углерода классифицируют три группы сталей:

        • Малоуглеродистые – содержание углерода менее 0,25 %;
        • Среднеуглеродистые – 0,25-0,6 % углерода;
        • Высокоуглеродистые, с содержанием углерода более 0,6 %.

        Увеличение процентного содержания углерода повышает твердость металла, но, вместе с тем, снижается его прочность.

        Для улучшения эксплуатационных качеств, в состав сплава вводят определенное количество химических элементов. Такие стали называют легированными. Для легированных сталей также существует деление на три группы:

        • Низколегированные, с содержанием добавок до 2,5 %;
        • Среднелегированные, которые содержат от 2,5 до 10 % легирующих элементов;
        • Высоколегированные. Содержание легирующих примесей варьируется от 10 до 50 %.

        Маркировка сталей отражает наличие и процентное содержание легирующих добавок. При расшифровке каждому элементу соответствует определенная буква, рядом с которой находится цифра, соответствующая его содержанию в процентах. Отсутствие чисел говорит о том, что добавка присутствует в сплаве в количестве менее 1-1,5%. Наличие углерода в составе не отражается, поскольку он входит во все композиции, но его содержание обозначается в самом начале маркировки.

        Маркировка может говорить и о назначении сплава. Поскольку в данной классификации также используются буквенные обозначения, то регламентируется порядок их расположения – в начале, середине и конце маркировки.

        Классификация по назначению

        Выше уже были приведена классификация видов сталей по назначению. Маркировка конструкционных сталей включает в себя такие обозначения:

        • Строительная – обозначается буквой С и цифрами, характеризующими предел текучести.
        • Подшипниковая – обозначается буквой Ш. Далее идет обозначение и содержание легирующих добавок, в основном, хрома.
        • Инструментальная нелегированная – обозначается буквой У и содержанием углерода в десятых долях процента.
        • Быстрорежущая – обозначается буквой Р и символами легирующих компонентов.
        • Нелегированная конструкционная сталь имеет в обозначении символы Сп и число, показывающее содержание углерода в десятых или сотых долях процента.

        Классификация стали по назначению

        Классификация стали по назначению

        Остальные разновидности, в том числе и инструментальные марки из легированных сталей, не имеют специальных обозначений, кроме химического состава, поэтому расшифровку и назначение отдельных видов можно определить только по справочной литературе.

        Классификация по структуре

        Под структурой стали подразумевается внутреннее строение металла, которое может существенно меняться в зависимости от условий термообработки, механических воздействий. Форма и размер зерен зависят от состава и соотношения легирующих добавок, технологии производства.

        Основу зерен стали составляет кристаллическая решетка железа, в которую включены атомы примесей – углерода, металлов. Углерод может образовывать твердые растворы в кристаллической решетке, а может создавать с железом химические соединения, карбиды.

        Добавки металлов существуют в виде растворов, и многие из них влияют на состояние раствора углерода.

        Структура стали меняется при изменениях температуры. Эти изменения называются фазами. Каждая фаза существует в определенном температурном диапазоне, но легирующие добавки могут существенно смещать границы перехода одной фазы в другую.

        Насчитывают такие основные фазы состояния металла:

        • Аустенит. Атомы углерода находятся внутри кристаллической решетки железа. Данная фаза существует в диапазоне 1400-700 °С. При наличии в составе от 8 до 10% никеля, аустенитная фаза может сохраняться и при комнатной температуре.
        • Феррит. Твердый раствор углерода в железе.
        • Мартенсит. Пересыщенный раствор углерода. Данная фаза свойственна закаленной стали.
        • Бейнит. Фаза образуется при быстром охлаждении аустенита до температуры 200-500 °С. Характеризуется смесью феррита и карбида железа.
        • Перлит. Равновесная смесь феррита и карбида. Образуется при медленном охлаждении аустенита до температуры 727 °С.

        Структура стали

        Фазы строения металла характеризуют его физические свойства, в зависимости от которых определяется класс стали – конструкционная, литейная и так далее.

        Классификация по качеству

        Легированная и нелегированная сталь в пределах каждой марки отличается качеством, которое зависит от технологии производства и качества исходных материалов.

        На качество стали особо влияют примеси, которые остаются в ней при восстановлении железа из рудных концентратов. В основном негативно влияют на качество стали фосфор и сера. По их содержанию классифицируют стали обыкновенного качества и высококачественную, в конце обозначения которой присутствует буква А. Содержание фосфора в высококачественной стали не превышает 0,025 %.

        Классификация по способу раскисления

        При выплавке стали в ней остается некоторое количество кислорода в составе окислов железа. Для снижения количества кислорода и восстановления железа из окислов применяется реакция раскисления, при которой в расплавленный металл добавляют соединения, более активные по взаимодействию с кислородом, чем железо. Во время реакции высвободившийся кислород также реагирует с углеродом, в результате чего образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков.

        В зависимости от количества раскислителей и продолжительности процесса можно выделить три вида итогового сплава:

        • Кипящая сталь. В результате минимального использования присадок и времени реакции увеличен выход готовой продукции, которая, при этом отличается низким качеством;
        • Спокойная сталь. Металл, в котором полностью прошли процессы раскисления. Отличается высоким качеством, но дорога в производстве в связи с высокой стоимостью реагентов и сниженным выходом продукта;
        • Полуспокойная сталь. Промежуточный вариант с оптимальным сочетанием качества и стоимости.

        При изготовлении ассортимента марок стали из металла разной степени раскисления применяется специальная маркировка материалов, соответственно символами «сп», «кп» и «пс».

        Маркировка сталей по российским стандартам

        Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.

        Таблица с обозначениями марок сталей и их расшифровка

        При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.

        Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.

        Маркировка сталей по американской и европейской системам

        Маркировка сталей отечественного производства и на постсоветском пространстве позволяет приблизительно определить состав, назначение и характеристики, не прибегая к справочной литературе. В американских и европейских стандартах такая расшифровка, по большей части, отсутствует. Это связано с большим количеством организаций, занимающихся стандартизацией металлопродукции.

        По большей части обозначение стали по американским и европейским стандартам не содержит указаний на химический состав. Виды стали по назначению характеризуются буквенным или цифровым кодом, который можно расшифровать при помощи справочной литературы.

        Только в европейском стандарте EN10027 существует вариант маркировки сплавов по химическому составу, который имеет близкое сходство с отечественными обозначениями.

        Обозначения легирующих элементов

        Для того чтобы по маркировке стали узнать качественный и количественный состав, для легирующих элементов используют буквенные обозначения. В основном, русские буквы соответствуют названиям элементов, хотя встречаются исключения, поскольку есть элементы, которые начинаются с одинаковых букв. Таблица легирующих элементов выглядит следующим образом.

        Обозначение легирующих элементов в сталях
        ВВольфрамБНиобий
        ККобальтЕСелен
        ММолибденРБор
        ННикельФВанадий
        ТТитанЦЦирконий
        ХХромЮАлюминий
        ГМарганецААзот
        ДМедьСКремний

        Как видно из таблицы, в ней присутствуют два неметалла – кремний и азот, а углерода нет. Наличие углерода подразумевается в составе любой стали, поэтому в обозначении указывается лишь его содержание

        Цветовая маркировка

        Цветовая маркировка сталей применяется для обозначения проката. Это удобно при хранении материалов на складах, транспортировке. Обозначение сталей производится метками в виде точек или полос, выполненных несмываемой краской. Цвет обозначений выбирается из таблицы согласно назначениям стали. При этом группа стали и степень ее раскисления не учитываются.

        Пример цветовой маркировки стали

        Пример цветовой маркировки стали

        Примеры расшифровки маркировки

        Для того чтобы расшифровка была понятнее, следует привести некоторые, наиболее яркие примеры маркировки. На основании примеров, определение марки стали в сравнении с уже известными, будет являться несложной задачей. Вот некоторые виды стали с расшифровкой условных обозначений:

        • 30ХГСА – расшифровка марки стали говорит о том, что в сплаве содержится 0,3 % углерода, о чем свидетельствует цифра в начале обозначения. Сталь содержит хром (Х), марганец (Г), кремний (С), но их содержание менее 1,5 %. Символ «А» в конце обозначения говорит о том, что сталь высококачественная.
        • У8ГА – инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8 %. Высококачественная с добавлением марганца.
        • Р6М5Ф2К8 – быстрорежущая сталь. Содержит 5 % молибдена, 2 % ванадия, 8 % кобальта. Хром содержится во всех быстрорежущих сталях в количестве около 4 %, поэтому в обозначение не входит. Вольфрам также всегда присутствует, но его содержание может изменяться, поэтому в данной марке его количество составляет 6 %.
        • Ст3сп5 – сталь конструкционная нелегированная, полностью раскисленная – спокойная, 5-й категории, то есть может применяться для изготовления несущих сварных конструкций.
        • ХВГ – сталь ХВГ имеет в составе хром, вольфрам и марганец в количестве около 1 % и дополнительные легирующие элементы, но их содержание меньше 0,5 %.

        Сталь углеродистая обыкновенного качества: марки, маркировка, ГОСТ

        Углеродистые стали обыкновенного качества уже давно стали продуктом массового производства, что позволило сделать их стоимость доступной. Согласно ГОСТу 380-2005, в их состав, кроме железа и углерода, может входить определенное количество включений неметаллического типа, а также примесей, ухудшающих качественные характеристики таких сталей.

        Толстолистовой прокат производится, как правило, из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества

        Толстолистовой прокат производится, как правило, из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества

        Требования ГОСТ 380-2005

        Ознакомиться с требованиями ГОСТ к углеродистым сталям обыкновенного качества можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

        В ГОСТе 380-2005 оговариваются все требования к характеристикам, которые должны иметь углеродистые конструкционные стали, обладающие обыкновенным качеством. Такие стали используются преимущественно для производства:

        • метизных изделий;
        • изделий, полученных методом штамповки и ковки;
        • металла в листах различной толщины;
        • сортового проката;
        • заготовок, полученных методом литья и катания;
        • широкополосного проката;
        • фасонного проката;
        • металлических лент и проволоки различного диаметра;
        • продукции, полученной после обработки металла на прокатном оборудовании обжимного типа (слябы, блюмы и др.);
        • металлических слитков.

        Листовой прокат подразделяется на категории по нормируемым характеристикам

        Листовой прокат подразделяется на категории по нормируемым характеристикам

        В соответствии с положениями вышеуказанного ГОСТа, выпуск углеродистых сталей обыкновенного качества происходит в различных вариантах раскисления, в соответствии с которыми их делят на кипящие, полуспокойные, спокойные. Обозначения всех марок таких стальных сплавов начинаются с букв «Ст», за которыми следуют остальные элементы маркировки.

        Сразу после литер, указывающих на категорию стали, в ее маркировке стоят цифры, по которым можно определить номер марки. Узнать о том, к какому типу по степени раскисления относится та или иная углеродистая сталь обыкновенного качества, можно по буквам «кп», «пс» и «сп». В обозначении некоторых марок можно увидеть букву «Г». Это означает, что в составе данной стали такой элемент, как марганец, присутствует в количестве, не превышающем 0,8%.

        Сферы применения углеродистых сталей обыкновенного качества

        Сферы применения углеродистых сталей обыкновенного качества

        Допустимые элементы

        Нормативным документом (ГОСТом) регламентируется и химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества. Содержание такого элемента, как кремний, в сталях, обладающих разной степенью раскисления, может варьироваться в следующих пределах:

        • кипящие – до 0,05%;
        • полуспокойные (Ст1пс, Ст2пс, Ст3пс и др.) – 0,05–0,15%;
        • спокойные – 0,15–0,3%.

        В сплавах обыкновенного качества марки Ст0 кремния, как и марганца, содержаться не должно.
        Такой значимый элемент, как углерод, в углеродистых сталях разных марок может содержаться в следующих количествах:

        • Ст0 – до 0,23%;
        • Ст1 – 0,06–0,12%;
        • Ст2 – 0,09–0,15%;
        • Ст3 – 0,14–0,22%;
        • Ст4 – 0,18–0,27%;
        • Ст5 – 0,28–0,37%;
        • Ст6 – 0,38–0,49%.

        Содержание марганца в углеродистых сталях обыкновенного качества регламентируется стандартом в следующих пределах:

        • Ст1 и Ст2 – 0,25–0,5%;
        • спокойные, а также полуспокойные сплавы марки Ст3 – 0,4–0,65%;
        • кипящая сталь марки Ст3 – 0,3–0,6%;Ст4 – 0,4–0,7%;
        • СтГсп и Ст3Гпс – 0,8–1,1%;
        • полуспокойные, а также спокойные сплавы Ст5 и Ст6 – 0,5–0,8%;
        • Ст5Гпс – 0,8–1,2%.

        Нормируется ГОСТом и содержание в углеродистых сталях обыкновенного качества такого элемента, как азот. Его количество может варьироваться в следующих пределах:

        • в сталях, которые получены путем выплавки в конверторных и мартеновских печах, – до 0,01%;
        • в сплавах, которые выплавлены в печах электрического типа, – до 0,012%.

        Углеродистая сталь марки Ст5сп применяется для изготовления деталей, работающих при температуре до 420 град: клёпок, гаек, болтов, стержней. звездочек и др.

        Углеродистая сталь марки Ст5сп применяется для изготовления деталей, работающих при температуре до 420 град: клёпок, гаек, болтов, стержней. звездочек и др.

        Остальные элементы, включая вредные примеси, могут содержаться в углеродистых стальных сплавах, обладающих обыкновенным качеством, в следующих количествах:

        • фосфор (кроме Ст0) – до 0,04%;
        • сера – не более 0,05%, а в стали марки Ст0 – 0,06–0,07%;
        • хром, никель, медь – до 0,3% (в стали марки Ст0 количественное содержание данных элементов не нормируется).

        Другие особенности химического состава

        Для марки Ст5Гпс строго оговаривается содержание углерода, количество которого должно находиться в пределах 0,22–0,3%. В углеродистых сталях обыкновенного качества марок 2, 3 и 4, относящихся к кипящим и предназначенных для производства сортового, а также фасонного проката, содержание кремния может составлять до 0,07%. Для стальных сплавов марки Ст3, относящихся к спокойным, полуспокойным и кипящим, минимальное содержание углерода не нормируется. При этом важно, чтобы их механические характеристики соответствовали всем требованиям ГОСТа.

        Если из углеродистых сталей обыкновенного качества Ст3, Ст4 и Ст5, соответствующих любой степени раскисления, производится листовой прокат с толщиной листов до 10 мм, то, в соответствии с положениями нормативного документа, в их химическом составе допускается уменьшение количества марганца на 0,1%.

        Горячекатанный швеллер производится из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества Ст3пс, содержащей марганец в пределах 0,4–0,65%

        Горячекатанный швеллер производится из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества Ст3пс, содержащей марганец в пределах 0,4–0,65%

        В углеродистых сплавах полуспокойной категории стандартом допускается уменьшение количества кремния, если они раскисляются при помощи титана, алюминия или смеси данных элементов с ферросилицием.

        В химическом составе углеродистых сталей обыкновенного качества, которые производятся по так называемой скрап-технологии, может содержаться до 0,35% никеля и хрома, а также не более 0,4% меди. В сталях марки Ст3, произведенных по данной технологии, должно быть не более 0,2% углерода.

        Стандарт допускает следующие отклонения в химическом составе углеродистых сталей обыкновенного качества:

        • сера и фосфор: стальные сплавы полуспокойного и спокойного типов – до +0,005%, кипящие – до +0,006%;
        • углерод: сплавы полуспокойного и спокойного типов – от –0,02 до +0,03%, кипящие – ±0,03%;
        • кремний: сплавы полуспокойного и спокойного типов – от –0,02 до 0,03% (для кипящих отклонения по содержанию данного элемента не допускаются);
        • азот: стальные сплавы, соответствующие любой степени раскисления, – +0,02%;
        • марганец: сплавы полуспокойного и спокойного типов – от –0,03% до +0,05%, кипящие – от –0,04 до +0,05%.

        Проверка на соответствие требуемому качеству и маркировка

        Для проверки качественных характеристик и химического состава углеродистых конструкционных стальных сплавов, а также сталей обыкновенного качества любого другого назначения могут быть использованы различные методики. Правила проведения подобных испытаний регламентируются целым рядом нормативных документов – ГОСТами 8033, 22536, 17745, 27809, 18895, 12359.

        Массовые доли хрома, меди, азота, никеля и мышьяка в обыкновенной углеродистой стали можно не определять, если изготовитель гарантирует соответствие стандарту

        Массовые доли хрома, меди, азота, никеля и мышьяка в обыкновенной углеродистой стали можно не определять, если изготовитель гарантирует соответствие стандарту

        Методы контроля, не оговоренные в данных нормативных документах, металлургические предприятия могут использовать лишь в тех случаях, если они способны обеспечить требуемую точность измеряемых параметров.

        После производства на металлургических предприятиях углеродистые стали маркируются разными цветами, для чего используется несмываемая краска.

        Сталь круглая Ст6пс используется для изготовления несущих конструкций и строительных инструментов, например, ломов

        Сталь круглая Ст6пс используется для изготовления несущих конструкций и строительных инструментов, например, ломов

        Потребитель, желающий приобрести углеродистые стали обыкновенного качества определенных марок, может различить их по следующим цветам:

        Читайте также: