Углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

Обновлено: 18.05.2024

Производство стали на протяжении нескольких десятилетий является важнейшей отраслью, без которых не может существовать промышленная и строительная деятельность. Все виды конструкционных сталей имеют целесообразность использования в различных сферах деятельности.

Конструкционные стали. Особенности, разновидности и их назначение

Для начала нужно рассмотреть само понятие конструкционные стали и что они могут из себя представлять. Любая разновидность стали – это особый сплав, у которого есть определенные свойства технологической направленности.

Разновидности конструкционной стали по типу материала

Конструкционные стали можно условно разделить и по типу сплава на 2 самостоятельные группы. Качественную конструкционную сталь следует отнести к первой группе и углеродистую ко второй. Углеродистая сталь в свою очередь подразделяется на сталь обыкновенного качества, качественную высококачественную и особо высококачественную. По степени окисления конструктивные углеродистые стали делятся на спокойные, полу спокойные и спокойные.

Легированные конструкционные стали

Конструкционно легированная сталь в своем составе содержит несколько химических веществ. К ним можно отнести марганец, никель, а также хром. Но они могут содержать не все три компонента, а только один химический показатель. Именно поэтому произошло разделение: на низколегированную сталь, где число различных добавок не дошло превышать свыше 2.5%; на средне легированную сталь, где показатель примесей можно увеличить только до 10%, высоколегированную сталь, в которой добавочные элементы могут быть свыше 10%.

Низколегированная конструкционная сталь

Низколегированная сталь нашла свое применение в производстве вагонов, подвижных составов, локомотивов, в технике для сельскохозяйственного и промышленного назначения. Любые изделия из низколегированной стали способны выдерживать очень большие и тяжелые нагрузки. Они не имеют какие-либо ограничения.

У легированной стали маркировка может быть следующей: две цифры (содержание углерода), буквы без цифр (легирующий элемент), буква и цифра (легирующий элемент в процентах) и буква в конце маркировки (показатель очень высокого качества стали).

Углеродистые конструкционные стали

Углеродистую конструкционную сталь можно также разделить на несколько условных разновидностей: автоматная, строительная и котельная. Из автоматной стали делают крепежные элементы. Она не подходит для сварочных работ, и все детали обрабатываются на специальных станках. Котельная сталь нужна для производства котлов, сосудов и других емкостей, которые предназначены выдерживать слишком высокие температурные режимы. Машиностроительная сталь используется при производстве автомобильной технике.

У углеродистой стали может быть следующей маркировка: ст. (обозначение стали), СП/ПС/КП (степень раскисления), буква Г (марганец - повышенное содержание). Примером может служить сталь 08ПС, Ст2пс, Ст3сп5, Ст20, Ст35, Ст40, Ст45, Ст3пс и другие.

Разновидности конструкционных сталей по типу назначения

Все конструкционные стали полежат разделению на машиностроительные и арматурные типы. Арматурные стали особенно популярны и пользуются большим спросом ввиду того, что их сварка отличается надежностью, легкостью и простотой. Можно услышать в кругах, что арматурные стали называют еще строительными. Это связано с их активным применением в строительных и производственных объемных работах. Сплавы разделяют на типы общего назначения и специального.

При производстве любого типа конструкционной стали, в ее сплав добавляется обязательно различные химические элементы и компоненты. Очень часто, в некоторые марки стали, могут входить составы, которые считаются вредными и опасными. К опасным элементам прежде всего, можно отнести химические компоненты: серу, фосфор. Именно он делают стальную продукцию слишком податливой и ломкой.

Арматурные типы (строительные)

У арматурного типа есть отличный показатель – ковкость, жидкая текучесть, твердость, прочный предел, ударная вязкость. Такие конструкционные стали обладают небольшим уровневым показателем статистического легирования. Сварка выполняется двумя основными способами. Процесс легирования нужен только для увеличения закаливаемости. За счет этого повышается показатель текучести. Здесть распространены стали 25Г2С, 35ГС, Ст3пс

Машиностроительные типы

Характеристики по общему назначению

Конструкционные сплавы, общего назначения делятся на две основные группы. Первая - среднелегированная и низколегированная. Вторая группа - среднеуглеродистая и малоуглеродистая.

При производстве сплава общего значения подвергается строгой проверке. Происходит контроль продукции и испытания на многие показатели. Особое внимание уделяется пластичности материала, проверяется прочность и надежность, материал проходит испытание на ударную вязкость. В зависимости от классификации металла, сферы его применения могут учитываться и другие не менее важные показатели. Их очень много и их также проверяют по некоторым важным характеристикам и свойствам.

Если рассматривать первую группу среднелегированных низколегированная, то они изготавливаются для машиностроителей. Такие сплавы относят к доэвтектоидным перлитным сталям. Для вязкости в этих марках используют никель и молибден. К таким сталям относят 40ХН2СМА, 40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФА, 25Х2ГНТРА, ЗОХГСН2А, 08Х15Н5Д2Т

Конструкционные сплавы, которые производятся для машиностроительной отрасли могут подразделяться с учетом метода их упрочнения. Таким образом, такую сортовую сталь можно подразделить на сплав с упрочнением верхнего слоя, без обработки и с упрочнением по всему объему.

Многие конструкционные стали применяются без термообработки. То есть они производятся и отпускаются потребителям в обычных листах металла. Для такой продукции есть одно важное условие – минимальное количество углерода и кремния. Именно небольшое количество кремния и углерода обеспечивают отличную стяжку материалу в холодном виде. То есть конструкционная сталь легко поддается нужной деформации. Среди этих сталей распространены такие марки как Ст3сп5, 08пс, 08Ю, Ст20, Ст30, Ст40 и другие

Если происходит выпуск качественной сортовой стали, то в свою очередь она должна пройти несколько вариантов термообработки: закалку, после которой можно проводить отпуск продукции, стандартную закалку металла с обязательным отпуском (наиболее эффективная сварка готовой продукции), и последний вариант нормализацию.

Характеристики по специальному назначению

Конструкционные стали специального назначения делят также на классы. Их изготовление может происходить на основе никеля или железо никеля. Классификация сплавов выглядит следующим образом: литейные, износостойкие, автоматные, жаропрочные, криогенные, пружинные, жаростойкие, шарикоподшипниковые и коррозионностойкие.

Если состав жаростойкий, то в нем допускает присутствие кремния, но только в небольших количествах. Такие сплавы могут эксплуатироваться при температуре свыше 550°С. Есть у жаростойкого сплава и ряд других преимуществ, например, стали, относящиеся к специальному назначению не подвержены окислению, коррозии. Однако у них также есть небольшой минус – возникновение ползучести при воздействии сильных нагрузок. Трубы, элементы поршневых двигателей и емкостей для цементации стали производят из сплавов специального назначения. В состав жаростойких конструкционных сталей входят марки: 12Х17, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 10Х18Н10Т, 12Х13, 14Х17Н2, 12Х18Н9, 06Х12Н3Д и другие.

Раннее уже упоминалось, что стали (низко углеродная и высоколегированная) обладают прекрасными свойствами. К ним можно отнести вязкость, мягкость и пластичность материала (криогенные сортовые сплавы). Криогенные сортовые сплавы в эксплуатации показывают отличные результаты по ползучести. Они устойчивы, имеют хорошую сопротивляемость к коррозии. Жаропонижающую сталь используют в производстве многих материалов, оборудования, например, паротурбинного или газового. То есть применение жаропрочной стали нужно для оборудования, которое работает при температуре свыше 400°С.

Например, коррозионностойкие металлы в своем составе имеют свыше 12% хрома. Такой показатель позволяет сплавы использовать для производства продукции, которая в дальнейшем будет использована в коррозионных средах. К таким антикоррозионным средам можно отнести – иглы, лопатки турбин, карбюраторные иглы, трубы, компоненты гидравлической аппаратуры и другие аналоги. Коррозионную сталь можно условно разделить на мартенситно-стареющую, астеничную, ферритную и мартенситную.

Если рассматривать износостойкие сплавы, то они бывают высоколегированными. В них содержится малое количество углерода. Свое применение такие сплавы нашли в лопастях насосного оборудования, дробилках и траков. Они очень стойкие по отношению к механическому воздействию и изнашиванию, а также к коррозии.

У пружинных сталей завышенный предел прочности, упругости, пластичности и вязкости. Они подразделяются на среднеуглеродные и низколегированные. Такая сталь идет на изготовление рессоров и пружин.

Сплавы автоматные, которые считаются качественной конструктивной сталью своем составе содержат марганец, фосфор, серу и углерод. У них прекрасные физические и химические свойства. Они в разы увеличиваются при легировании их свинцом, селеном и кальцием. Свое применение такая сталь нашла в автомобильных деталях (шпильки, болты, шайбы и гайки).

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали.

Углеродистые стали предоставляют значительную группу конструкционных материалов; они составляют 80% общего объема продукции черной металлургии и применяется для изготовления различных металлоконструкций, а также каркасов и станин в машиностроении, в частности - для изготовления пилорам и другого лесопильного оборудования. В зависимости от условий работы и содержания углерода углеродистые стали подвергают термической обработке.

Содержание углерода определяет основные характеристики физических, механических и технологических свойств. По мере увеличения его количества возрастает доля цементита в структуре, что обусловливает затруднение перемещения дислокаций и соответственно – развитие сдвиговых процессов. В результате этого повышается прочность, но снижается пластичность, а иногда и вязкость. Углеродистые стали с пониженным содержанием углерода (до 0,3%) имеют высокую вязкость разрушения. При этом существенного прироста вязкости разрушения у высокоотпущенных сталей по сравнению с низкоотпущенными не наблюдается.

Определения критерия пластичных низкоуглеродистых сталей сопряжено со значительными трудностями, так как эти стали особенно широко применяются для изделий тонкого сечения, а существующие методики определения основаны на испытании образцов большой толщины, при которой соблюдается условие плоской деформации, т.е. отсутствует остаточная деформация. Максимально высокая трещиностойкость, закаленных углеродистых сталей достигается при разных температурах отпуска, определяемых содержанием углерода. С увеличением содержания углерода, в связи с уменьшением запаса пластичности стали, оптимальная температура отпуска повышается. У стали 45 максимальная трещиностойкость соответствует отпуску при 400-5000С, что обусловлено получением хорошего сочетания прочностных и пластичных свойств при таком режиме термической обработки.

При переходе к более углеродистым сталям, температура отпуска при которой достигается максимальный уровень трещиностойкости, сдвигается в область более высоких температур. Повышение температуры отпуска выше оптимальной приводит к такому разупрочнению сталей, когда эффекты, связанные с увеличением трещиностойкости в результате роста пластичности, уже подавляются значительным падением прочности. Низколегированные конструкционные стали содержат до 0,2%С и до 2-3% в основном недефицитных легирующих элементов. Их упрочнение основано на легировании феррита марганцем или кремнием. Это марганцовистые стали 14Г, 19Г, 09Г2, и другие. Марганцовокремнистые 12ГС, 09ГС, 10Г2С1. Марганцовокремнистые стали имеют более высокую прочность, чем марганцовистые, но их пластичность и вязкость заметно ниже.

Низколегированная сталь поставляется по ГОСТ5520-79, 5521-86; ГОСТ19282-73 тонко и толстолистовой; широкополосной; в зависимости от нормируемых механических свойств – без термической обработки, с термической обработкой или в том и другом состоянии. Эти стали применяются как правило в судостроении, химической промышленности, вагоностроении, мостостроении. Низколегированные стали применяются, как правило, в нормализированном, реже в горячекатаном состоянии. Низколегированные стали ненамного дороже углеродистых, но по сравнению с ними имеют лучший комплекс механических свойств, повышенную хладостойкость, пониженную склонность к механическому старению, лучшую свариваемость, повышенную износостойкость и коррозионную стойкость в различных средах. Большой экономический эффект достигается при использовании в металлоконструкциях сталей с карбонитридным упрочнением.

Разновидности и состав нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь применяется во многих областях человеческой деятельности. Ее коррозийная стойкость обусловлена наличием в составе хрома, который образует защитную пленку. В стали содержится еще множество элементов.

Что такое листогиб?
Листогиб – это станок, используемый для гибки металлических листов. Следует различать листогибы стационарные, эксплуатируемые только в месте установки станка, и мобильные или переносные устройства.

(495) 580-37-79 многоканальный
(495) 972-31-16
Москва, Нижняя Сыромятническая 11.

Чем отличаются углеродистые стали от легированных?

Определение сталь объединяет сплавы на основе железа и углерода с другими веществами. При очистке железной руды получают чугун, содержащий 2,14-6,67% углерода. Этот элемент отвечает за твердость, при этом металл хрупок и не пластичен. Уменьшение углеродной составляющей изменяет структуру, делает материал ковким, повышает его ударную вязкость.

Чем отличается углеродистая сталь от легированной?

Углеродистая сталь состоит из тех же элементов, что первоначальное сырье: железо, углерод, кремний, марганец и вредные примеси: сера, фосфор. Легированными (ligare-связывать) называют сплавы, усиленные другими металлами: хромом, никелем, медью, молибденом.

Характеристики легированной стали

Для легирования применяют металлы, способные образовывать устойчивые соединения с железом и углеродом. Из карбидов, интерметаллидов и дисперсных частиц под воздействием температур формируется сложная кристаллическая решетка. При уменьшении углеродной доли каркас структуры создают хром, никель, марганец и другие элементы, а карбидные соединения вытесняются к границам зерен. Активное железо находится в связанном состоянии и не может реагировать с агрессивными веществами.

Легированные стали классифицируют по количеству присадок:

Низколегированные — до 2,5%;
Среднелегированные — 2,5-10%;
Высоколегированные — выше 10%.

И различают по назначению:

Инструментальные — применяют в производстве измерительных и режущих инструментов, штамповой оснастки;
Конструкционные — для изготовления агрегатов и механизмов, корпусов автомобилей и оборудования, конструкций;
Специальные — коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные и др.

Для определения марок создана буквенно-цифровая система. Легирующие элементы обозначают русскими буквами. В составе большей части сплавов не более 1% углерода, но эта характеристика одна из самых важных, поэтому ее указывают в начале маркировки в сотых долях процента. Числовые значения, округленные до единиц опускают.

● Буква А в конце значит, что сталь высококачественная.

Если содержание углерода 1% и более, первую цифру не пишут, например ХВГ, ХВСГ, ШХ15СГ. Для некоторых групп применяют обозначения перед маркировкой: А — автоматные, Ш — подшипниковые, Р — быстрорежущие, Э — электротехнические, Е — магнитно-твердые. Сплавы выпускаемые одним предприятием имеют свои названия, например ЭИ417 (Электросталь), ЧС 116-ИД (Челябинская сталь), ВНС-65 ВИЭМ).

Разработано более тысячи легированных стальных сплавов с различными уникальными свойствами: устойчивые к охрупчиванию на холоде, стойкие к кислотам и щелочам, кавитационным нагрузкам. В сравнении с углеродистыми они обладают меньшей теплопроводностью, твердостью. При термической обработке, в том числе сварке, необходимо учитывать свойства всех металлов в составе.

Характеристики углеродистой стали

Качества сплавов зависят от степени обработки. На первых этапах железную руду подвергают раскислению, восстанавливают окись железа до металла. По количеству оставшихся в расплаве атмосферных газов установлены классы:

В зависимости от наличия вредных примесей определяют качество:

Так как от углерода зависит твердость и одновременно ударная хрупкость, предусмотрена следующая классификация сталей:

● Низкоуглеродистые — до 0,25%;

● Высокоуглеродистые — выше 0,6%.

Действует деление по областям применения:

● Конструкционные — большая группа, объединяющая несколько видов: строительные, автоматные, термоупрочняемые, повышенной прочности и др. Маркировка начинается с цифр, обозначающих углерод в сотых долях процента: от 08 до 85. Если увеличено содержание марганца, в конце добавляют Г

● Инструментальные — для изготовления инструмента, не подвергающегося нагреву: зубила, молотки, топоры. Группу сталей относят к качественным и обозначают буквой У в начале, высшее качество дополнительно маркируют знаком А в конце.

● Общего назначения — недорогие сплавы для изготовления труб, прутков, швеллеров, ковки и литья. Предусмотрено несколько подгрупп. К группе А относят стали со стабильными механическими свойствами (Ст1кп, Ст6сп), первую букву не пишут. У группы Б регламентирован химический состав (БСт4сп, БСт6пс), у В стабильны состав и свойства (ВСт3сп, ВСт5).

Углеродистые стали предназначены для изготовления нагруженных деталей и конструкций: рельсов, валов, тяг, осей, пружин рессоров, деталей турбин. Они отлично свариваются, поддаются резанию, ковке, но требуют защиты от коррозии.

Разница между легированной и углеродистой сталью

Различие в химическом составе определяет характеристики материалов.

Легированные стали отличаются коррозионной стойкостью.

В зависимости от элементов, связанных с железом, они могут работать в морской воде, кислотных средах даже при высоких температурах, но плохо справляются с ударными нагрузками, имеют малую несущую способность. Производство сплавов и конечных продуктов сопряжено с применением десятков сложных технологий.

Углеродистые стали без антикоррозийных покрытий подвержены быстрому разрушению.

Их области применения: все металлоемкие производства. Экономическая целесообразность большого расхода сырья коррелирует с простотой обработки.

Виды и марки стали

Сталь - это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

Наиболее общая характеристика - по химическому составу сталь различают:

углеродистую сталь (Fe – железо, C – углерод, Mn – марганец, Si — кремний, S – сера, P – фосфор). По содержанию углерода делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую. Углеродистая сталь предназначена для статически нагруженного инструмента.

легированную сталь - добавляются легирующие элементы: азот, бор, алюминий, углерод, фосфор, кобальт, кремний, ванадий, медь, молибден, марганец, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель, ниобий.

По способу производства и содержанию примесей сталь различается:

сталь обыкновенного качества ( углерода менее 0,6%) - соответствует ГОСТ 14637, ГОСТ 380-94. Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6. Буквы «Ст» обозначают сталь обыкновенного качества, цифры указывают на номер маркировки в зависимости от механических свойств. Является наиболее дешёвой сталью, но уступает по другим качествам.

качественная сталь ( углеродистая или легированная ) - ГОСТ 1577, содержание углерода обозначается в сотых долях % - 08, 10, 25, 40, дополнительно может указываться степень раскисления и характер затвердевания. Качественная углеродистая сталь обладает высокой пластичностью и повышенной свариваемостью.

Низкоуглеродистые качественные конструкционные стали характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. Из листового проката стали 08, 10, 08кп изготавливают детали для холодной штамповки. Из сталей 15, 20 делают болты, винты, гайки, оси, крюки,шпильки и другие детали неответственного назначения.

Среднеуглеродистые качественные стали (ст 30, 35, 40, 45, 50, 55) используют после нормализации и поверхностной закалки для изготовления таких деталей, которые обладают высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, винты, втулки и т. д.)

Стали 60 — стали 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью, упругими свойствами. Из них изготавливают крановые колёса, прокатные валки, клапаны компрессоров, пружины, рессоры и т.д.

высококачественная — сложный химический состав с пониженным содержанием фосфора и серы — по ГОСТу 19281.

Также сталь делится по применению :

а) строительная сталь — углеродистая обыкновенного качества. Обладает отличной свариваемостью. Цифра обозначает условный номер состава стали по ГОСТу. Чем больше условный номер, тем больше содержание углерода, тем выше прочность стали и ниже пластичность.

Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка,шайбы)

Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.

Стандартом качества предусмотрена сталь с повышенным количеством марганца (Ст3Гсп/пс, ст5Гсп/пс).

б) конструкционная сталь — ГОСТ 1050

Углеродистые качественные конструкционные стали используются в машиностроении, для сварных, болтовых конструкций, для кровельных работ, для изготовления рельсов, железнодорожных колёс, валов, шестерен и других деталей грузоподъёмников.Ц ифры в маркировке означают содержание углерода в десятых долях процента.

Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,

Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),

Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки)

Конструкционные легированные стали используют для гусениц тракторов, изготовления пружин, рессор, осей, валов, автомобильных деталей, деталей турбин и др.

в) инструментальная сталь — применяется для режущего инструмента, быстрорежущая сталь для холодного и горячего деформирования материла, для измерительных инструментов, на производство молотков, долот, стамесок, резцов, свёрлов, напильников, бритв, рашпилей.

У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.

г) легированная сталь — универсальная сталь, содержащая специальную примесь. Содержание кремния более 0,5%, марганца более 1%. ГОСТ 19281-89. Если содержание легирующего элемента превышает 1 - 1,5%, то оно указывается цифрой после соответствующей буквы.

низколегированная сталь — где легирующих элементов до 2,5% (09Г2С, 10ХСНД, 18ХГТ). Низколегированную сталь можно использовать в условиях крайнего севера, от -70 град С. Низколегированную сталь отличает большая прочность за счёт более высокого предела текучести,что важно для ответственных конструкций.

среднелегированная (2,5 -10%),

высоколегированная (от 10 до 50%)

Сталь 09Г2С применяется для паровых котлов, аппаратов и ёмкостей, работающих под давлением и температурой от минус 70, до плюс 450град; её используют для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.

Сталь 10ХСНД используют для сварных конструкций химического машиностроения, фасонных профилей в сдостроении, вагоностроении.

18ХГТ применяют для деталей, работающих на больших скоростях при высоком давлении и ударных нагрузках.

д) сталь особого назначения — сталь с особыми физическими свойствами. Она применяется в электротехничсеской промышленности и точном судостроении.

На свариваемость стали влияет степень её раскисления. По степени раскисления сталь классифицируется:

спокойная сталь (ст3сп) — полностью раскисляется с минимальным содержанием шлаком и неметаллических примесей,

полуспокойная сталь (ст3пс) — по характеристикам качества схожа со спокойной сталью,

кипящая сталь (08кп) — неокисленная сталь с высоким содержанием неметаллических примесей. ГОСТ 1577.

В зависимости от нормируемых характеристик , сталь подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5. Категории обозначают химический состав, механические свойства при растяжении, ударную вязкость)

Например, категория 1 — химический состав не нормируемый, категория 3 — нормируется ударная вязкость при температуре +20. Для марки ст0 не нормируется ни химический состав, ни предел текучести.

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 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 %

Читайте также: