В сталях используемых для изготовления строительных конструкций содержание углерода должно быть

Обновлено: 03.05.2024

1. По химическому составу: 1 — углеродистые; 2 — легированные.

Углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,3%; среднеуглеродистые (0,3-0,65) С% и высокоуглеродистые с содержанием углерода от 0,7 до 1,4%.

Легированные стали — стали, в состав которых входят различные элементы, придающие сталям требуемые свойства. Сущность процесса легирования заключается во введении в сплав компонентов, которые изменяют структуру сплава и, следовательно, придают ему требуемые свойства. В зависимости от количества легирующих компонентов в сплаве различают:

Например: сталь 1X18Н9Т содержит 0,01 % углерода, 18% хрома, 9% никеля и около 1% титана

По назначению — стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали должны обладать запасом пластичности, так как большинство строительных конструкций работает в области нестатических нагрузок, а в этом случае пластические характеристики должны быть на высоком уровне. В отличие от конструкционных инструментальные стали должны быть твердыми и прочными. В качестве инструментальных сталей, как правило, применяют высокоуглеродистые или специальные легированные стали.

В России и в странах СНГ принята разработанная раннее в СССР буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где согласно ГОСТу, буквами условно обозначаются названия элементов и способов выплавки стали, а цифрами - содержание элементов. Буквенные обозначения применяются также для указания способа раскисления стали "КП - кипящая сталь, ПС - полуспокойная сталь, СП - спокойная сталь".

Существуют определенные особенности обозначения для разных групп сталей конструкционных, строительных, инструментальных, нержавеющих и др. Общими для всех обозначениями являются буквенные обозначения легирующих элементов: Н - никель, Х - хром, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний.

Конструкционные стали обыкновенного качества нелегированные (ГОСТ 380-94) обозначают буквами СТ., например СТ. 3. Цифра стоящая после букв, условно обозначает, процентное содержание углерода стали.

Конструкционные нелегированные качественные стали (ГОСТ 1050-88) обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали (например, СТ. 10).

Качественные стали для производства котлов и сосудов высокого давления согласно (ГОСТ 5520-79) обозначают как конструкционные нелегированные стали, но с добавлением буквы К (например, 20К).

Конструкционные легированные стали, согласно ГОСТ 4543-71, обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится. Качественные дополнительные показатели пониженное содержание примесей типа серы и фосфата обозначаются буквой - А или Ш, в конце обозначения, например (12 Х НЗА, 18ХГ-Ш) и т. п. Литейные конструкционные стали, согласно ГОСТ 977-88, обозначаются как качественные и легированные, но в конце наименования ставят букву Л.

Стали строительные, согласно ГОСТ 27772-88, обозначают буквой С и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Дополнительно применяют обозначения: Т - термоупрочненный прокат, К - повышенная коррозионная стойкость, (например, С 345 Т, С 390 К и т. п.). Аналогично буквой Д обозначают повышенное содержание меди.

Стали подшипниковые, согласно ГОСТ 801-78, обозначаются также как и легированные, но с буквой Ш в конце наименования. Следует заметить, что для сталей электрошлакового переплава буква Ш обозначается через тире, (например, ШХ 15, ШХ4-Ш).

Стали инструментальные нелегированные, согласно ГОСТ 1435-90 делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7, У8, У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, согласно ГОСТ 5950-73, обозначаются также как и конструкционные легированные (например, 4Х2В5МФ и т. п.).

Стали быстрорежущие в своем обозначении имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама, а затем буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. Не указывают содержание хрома, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указываются, (например, стали Р6М5 и Р6 М5Ф3).

Стали нержавеющие стандартные, согласно ГОСТ 5632-72, маркируют буквами и цифрами по принципу, принятому для конструкционных легированных сталей (например, 08Х18Н10Т или 16Х18Н12С4ТЮЛ).

Стали нержавеющие, нестандартные опытных партий обозначают буквами - индексами завода производителя и порядковыми номерами. Буквы ЭИ, ЭП, или ЭК присваивают сталям, впервые выплавленным заводом "Электросталь", ЧС - сталям выплавки Челябинского завода "Мечел", ДИ - сталям выплавки завода "Днепроспецсталь", например, ЭИ-435, ЧС-43 и др. Для обозначения способа выплавки доводки названия ряда сталей дополняют буквами (например, 13Х18Н10-ВИ), что означает вакуумно-индукционная выплавка.

В связи с тем что подавляющее большинство элементов строительных конструкций соединяют сваркой, основным требованием к строительным сталям является их хорошая свариваемость, поэтому содержание углерода в них не должно превышать 0,25%. Более высокое содержание углерода может привести к образованию закалочных структур, возникновению внутренних напряжений и даже образованию трещин.

Для изготовления несущих сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей: мартеновскую — марок ВМСтЗ_кс( _п ), низколегированную — марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД, 15ХСНД, а также кислородно-конвертерную марок ВКСтЗ_с)|(пс . Стали марок Ст4 и Ст5 рекомендуют для несварных конструкций.

Сталь для конструкций, работающих на динамические и вибрационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, должна проверяться на ударную вязкость при отрицательных температурах. К сталям для мостовых конструкций предъявляют специальные требования (ГОСТ 6713-75) по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам.

Для армирования железобетонных конструкций сталь применяют в виде стержней, проволоки, сварных сеток, каркасов. Арматурная сталь может быть горячекатаная (стержневая) и холоднокатаная (проволочная). По форме стержни могут быть круглыми или периодическими (рис. 5.31) для улучшения сцепления с бетоном. В ряде случаев для повышения механических свойств (увеличения предела текучести) сталь подвергают деформированию (наклеп) либо термообработке.

Диаграмма состояния железо – цементит (fe – Fe₃C)

Применяемые в строительстве стали

Строительная сталь – это разновидность сплава железа с углеродом, предназначенная для изготовления строительных конструкций, арматуры и литых изделий. Она обладает оптимальным составом для того, чтобы выдерживать значительные расчетные нагрузки. Использовать, например, инструментальную сталь для изготовления строительной балки нецелесообразно – даже при аналогичных размерах ее технические характеристики не будут удовлетворять расчётным нормативам.

Классификация

Согласно ГОСТ, стали делятся на 2 основных вида по составу:

Углеродистые

Количество химического элемента углерода определяет прочность стальной конструкции. Чем его больше, тем крепче металл. Углеродистые сплавы делятся на 3 группы:

Строительные низколегированные стали с содержанием углерода менее 0,25%;
Среднеуглеродистые содержат 0,25-0,60% углерода;
Высокоуглеродистые имеют в составе более 0,60% химического элемента.

Применяются металлы с разным количеством углерода в изготовлении строительных конструкций нормальной напряженности.

Легированные

Для повышения прочности в сплав железа вводят различные металлы в разных количествах. Этот процесс называется легирование. По количеству добавок различают 3 группы сплавов:

Низколегированная – до 2,5% дополнительных металлов;
Среднелегированная – около 2,5-10% добавок;
Высоколегированная – более 10% примесей.

Строительные стали с добавками (легированные) считаются наиболее качественными, чем углеродистые. Они применяются для изготовления ответственных конструкций в строительстве, в космической отраслях, в машиностроении и на железной дороге.

Выбор типа стали определяется ГОСТом и конструктивными расчётами.

Маркировка строительных сталей

Марка указывает на основные показатели материала. Углеродистая и легированная стали имеют разные обозначения, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Расшифровка углеродистых сталей

Расшифровать марку сплава с углеродом просто:

«Ст» – это обозначение стали строительной;
Цифра указывает количество углерода в сплаве в десятых процента;
Буквы «кп», «пс», «сп» в конце обозначения указывают на кипящий тип раскисления (см. далее). Отсутствие дополнительных букв говорит о том, что сталь спокойная.

Соотношение марки стали и количества углерода представлено в таблице:

Содержание серы в углеродистых сплавах – не менее 0,045%, фосфора – не менее 0,055%.

Маркировка легированных сплавов

Поскольку в легированных сталях присутствуют различные химические элементы, необходимо идентифицировать их:

Пример марки строительных сталей с легирующими добавками: 16Г2АФ. Расшифровывается обозначение следующим образом:

16 – содержание углерода в сплаве. В нашем случае – 0,16%. Если в наименовании одна цифра, её следует принимать как сотую процента;
Г – наличие марганца 2%;
А – азот, около 1%;
Ф – ванадий, около 1%.

Наименований легированных строительных сталей множество.

Обозначение конструкционной стали

ГОСТ 27772-88* приводит обозначение металлов для изготовления фасонного проката, которые обозначаются буквой «С» (Сталь строительная) и цифрами. Чтобы понять, что скрывается за этими значениями, приведём соответствие легированных, углеродистых и принятых строительных сталей:

Основная классификация строительных сталей

Легированные и углеродистые – основная классификация сплавов. Дополнительно металл можно разделить на группы по отдельным ключевым признакам.

Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей

Строительные стали (СТС) применяются при создании различного вида конструкций, используемых в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах, мостах, вагонах, резервуарах.

Учитывая условия эксплуатации, материалы должны выдерживать:

статические и динамические нагрузки при различных температурах,
сопротивляться образованию трещин,
сохранять структуру и механические свойства,
иметь высокие прочность,
свариваемость,
сопротивление вязкому разрушению.

Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры – предел текучести материала, Н/мм 2 , далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.

Наиболее действенным средством снижения металлоёмкости и стоимости конструкций является повышение прочности сталей. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструкций, а следовательно, и их масса существенно зависят от предела текучести и временного сопротивления (предела прочности) материалов.

Поэтому в СНГ установлены 7 основных типов прочности, которым соответствуют пределы текучести: не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 Н/мм 2 . Стали первого типа условно принято называть сталями нормальной прочности, трёх следующих – повышенной прочности, а трёх остальных – высокой прочности.

СТС, свойства которых описаны далее, входят во все три раздела:

С235, С245, С255, С275 относятся к первому типу прочности;
С285, С345, С345Т, С345К, С375, С375Т, С390, С390Т, С390К –ко второму;
С440, С590, С590К – к третьему.

Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.

Как следует из табл. 1, для СТС в качестве легирующих используются вещества, упрочняющие материал, такие как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства СТС находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.

Основные механические характеристики проката из СТС приведены в табл. 2 и 3.

СТС являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах, при этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.

В табл. 4 дается перечень иностранных марок материалов, близких по химическому составу к отечественным СТС.

Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивляемостью слоистому разрушению) в качестве критерия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не менее 15– 30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленному воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005– 0,010%.

Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9% при углероде не более 0,1%. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σ_в ≥ 630 Н/мм 2 , σ_0,2 ≥ 470 Н/мм 2 , δ ≥ 15–20%.

Строительные стали

Строительные виды стали применяются не только для возведения зданий, но и для постройки различных сооружений и оборудования: ферм, газо- и нефтепроводов, котлов, мостов и т. д. Соответственно, набор требований к этой категории металлов будет отличаться, но можно выделить, пожалуй, главный – свариваемость.

Соответственно, добавление различных элементов в сталь будет сказываться как на свариваемости, так и на прочих характеристиках стали. В нашей статье мы расскажем, какой бывает строительная сталь, разберем ее свойства и поговорим о правилах маркировки и выбора.

Понятие и виды строительной стали

Сталью принято называть содержащий углерод сплав железа. Ее качество определяется совокупностью химического состава, однородностью структуры, физико-химическими свойствами и тем, насколько хорошо она поддается обработке. Все эти показатели формируются в процессе выплавки и термообработки металла.

Строительными называют конструкционные малоуглеродистые, низко- или нелегированные марки стали, используемые для изготовления деталей тех или иных конструкций. В ходе монтажа части сооружения скрепляют, сваривая их между собой, склепывая или применяя иной способ соединения.

Сталь для строительных конструкций может быть и легированной, то есть улучшенной путем введения в ее состав специальных компонентов, которые называются легирующими добавками. Легирование позволяет существенно повысить прочность, жаростойкость и другие важные характеристики металла.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Среди главных требований, которым должна отвечать строительная сталь – прочность, свариваемость, пластичность и другие показатели, регламентируемые соответствующими нормативами. Одной из важнейших характеристик таких сортов металла является их углеродистость. С увеличением процентного содержания углерода в сплаве растет его твердость и некоторые другие важные свойства, но одновременно повышается склонность к хрупкому разрушению и снижается свариваемость.

Классификация типов строительной стали производится по ряду различных параметров. Одной из важнейших здесь является прочность. Различают три ее вида:

обычная;
повышенная;
высокая.

Кроме того, строительную сталь принято разделять на группы по химическому составу:

Малоуглеродистые типы стали, которые широко применяются в строительстве, отличает повышенные пластичность и свариваемость.
Для низколегированных конструкционных сортов металла характерен высокий предел текучести, что позволяет добиваться снижения массы конструкций. Такие сплавы отличаются высокой стойкостью к коррозии и прекрасной свариваемостью. Строительные низколегированные типы стали содержат не более 2,5 % улучшающих добавок. Относительно малый вес и устойчивость к окислению позволяют широко применять такой металл в строительстве гидротехнических сооружений, где, помимо высоких механических нагрузок, на изделия постоянно воздействует влага.
К легированным принято относить виды строительной стали, в состав которых входит от 2,6 до 10 % легирующих добавок, существенно улучшающих эксплуатационные качества.

Химические и механические свойства строительной стали

Основные механические свойства:

нормативное сопротивление статическому воздействию, временное сопротивление и предел текучести (устанавливаются испытаниями на растяжение, сжатие и изгиб);
сопротивление динамическим воздействиям и хрупкому разрушению (ударная вязкость при различной температуре);
пластичность (относительное удлинение при испытаниях нагрузками);
сопротивление расслоению (загиб в холодном состоянии, определяемый углом загиба).

Основные химические свойства:

Окисляемость. Это склонность сплава образовывать соединения с кислородом, которая возрастает при его нагреве. Для малоуглеродистых типов стали характерно образование ржавчины (слоя, состоящего из оксида железа) при контакте с влагой и воздухом.
Коррозионная стойкость – сопротивляемость стали окислению под воздействием факторов окружающей среды.
Жаростойкость. Так называют устойчивость металла к образованию окислов и окалины под воздействием высокой температуры.
Жаропрочность. Это способность сплава сохранять физические параметры при интенсивном нагреве.

Структура металла может содержать как феррит и цементит в виде простых зерен, так и комбинации из зерен феррита с длинными узкими пластинами цементита внутри. Такие сочетания зерен в структуре сплава принято называть перлитами. Легирующие компоненты в составе металла позволяют упрочить основу из ферритов и укрепить связь зерен между собой.

С уменьшением размера зерен растут механические показатели стали. По своей структуре виды стали с низким содержанием углерода похожи на низколегированные. Содержание углерода в строительной стали ниже 0,22 % недопустимо.

Все металлы, помимо основных элементов (железо и углерод), включают в свой состав как легирующие добавки, вводимые для улучшения их физико-химических качеств, так и примеси различных элементов, попадающие в сплав из-за тех или иных погрешностей технологического процесса. Принято условное разделение примесей на две категории – полезных и вредных.

Полезные элементы:

Углерод. Необходим для улучшения прочности, вязкости и закаливаемости металла. В концентрациях ниже 0,25 % он не сказывается на свариваемости стали, тогда как в больших количествах начинает ее ухудшать.
Кремний. В процентном содержании до 0,6 % повышает упругость металла, но в концентрации ниже 0,3 % отрицательно сказывается на свариваемости и ударной вязкости металла.
Марганец. В концентрации до 1,8 % улучшает закаливаемость стали, однако большее содержание этого элемента ведет к ухудшению свариваемости, так как возрастает риск появления горячих трещин.
Хром. В процентном содержании от 0,3 % до 35 % способствует повышению твердости и прочности металла, одновременно отрицательно сказываясь на его пластичности и ударной вязкости. Кроме того, этот элемент под действием высокой температуры может образовывать карбиды и ухудшать свариваемость.
Никель. Никак не сказываясь на свариваемости, повышает прочность и пластичность стали.
Молибден. Позволяет повысить термостойкость металла, способствует увеличению его твердости. Благодаря легированию строительной стали этим элементом улучшается несущая способность конструкций при эксплуатации под ударными нагрузками и воздействием экстремально высокой температуры. Отрицательно сказывается на свариваемости из-за склонности к окислению и выгоранию.
Ванадий. Позволяет добиться повышения вязкости, закаливаемости и пластичности стали, однако добавление этого вещества также ведет к ухудшению свариваемости.
Вольфрам. Увеличивая термостойкость и улучшая механические характеристики металла, негативно сказывается на свариваемости.
Титан. Позволяет повысить устойчивость металла к коррозии, но приводит к ухудшению свариваемости из-за образования горячих трещин.
Медь. Не сказываясь на свариваемости, улучшает показатели прочности и коррозионной стойкости металла.

Свойства строительной стали в значительной степени определяют вредные примеси и их концентрацию. К ним относится ряд химических элементов, которые могут существенно ухудшать эксплуатационные качества изделий:

Сера. Способствует увеличению красноломкости или хрупкости при нагреве, отрицательно сказывается на свариваемости.
Фосфор. Приводит к увеличению хладноломкости или хрупкости при нормальной температуре, плохо сказывается на свариваемости.
Азот. Вызывает ускоренное старение металла и повышение хрупкости.
Кислород и водород. Увеличивают хрупкость стали, ухудшая ее структуру.

Требования к выбору строительной стали для проведения работы

Выбор видов строительной стали, как правило, основывают на сравнительном анализе различных проектных вариантов конструкции. В современном строительстве для изготовления конструкционных элементов из прокатных профилей чаще всего используют марки 09Г2С и Ст3сп/пс5 (ГОСТ 27772-88).

Главным фактором при выборе марок строительной стали всегда является группа, к которой будут относиться элементы конструкции. Строительные правила описывают четыре таких категории:

элементы сварных конструкций, предназначенных для эксплуатации в особо тяжелых условиях (крановые балки, конструкционные элементы бункерной или разгрузочной эстакады и т. п.);
части сварных конструкций, испытывающие статические нагрузки и растягивающие напряжения (фермы, ригели, балки перекрытий, сердечники лестничного полотна и опор ЛЭП);
участки сварных конструкций, испытывающие статические нагрузки и сжимающие напряжения (колонны, стойки, опорные плиты и т. д.);
элементы вспомогательных конструкций зданий и сооружений.

Важным фактором для правильного выбора марок стали также являются климатические условия, в которых будут эксплуатироваться будущие элементы конструкций. Следует определить, в каком диапазоне температуры предстоит работать изделиям. К примеру, для северных регионов важно учитывать увеличение хрупкости материала при низкой температуре. Расчетную температуру можно найти в соответствующих строительных нормах и правилах.

Также при выборе марок стали для строительных конструкций необходимо связывать его с расчетным сопротивлением металла, которое показывает, какие нагрузки выдерживают изделия. Этот показатель должен быть выше предполагаемого напряжения в будущих стальных конструкциях.

Диаграммы функционирования стальных деталей под растягивающими нагрузками описывают особенности трех типов работы металла:

упругой;
пластичной;
упруго-пластичной.

Как правило, простейшие расчеты предполагают работу стали на первом участке (упругом), когда показатели напряжения должны укладываться в рамки пределов текучести сплава. В этих случаях расчет нормативных и расчетных показателей строительной конструкции производится с учетом значения предела текучести.

Для этого применяют таблицу соответствующих строительных норм, учитывая при этом марку стали, вид проката и размеры изделий. Расчеты всегда производят, исходя из самой низкой температуры.

Классы прочности строительной стали регламентирует соответствующий ГОСТ с учетом временного сопротивления на разрыв и минимальной величины предела текучести.

Маркировка типов строительной стали

В ГОСТе от 1979 года для строительных марок стали специальная маркировка не предусматривалась. Согласно общим правилам, первые цифры обозначали процентное содержание углерода, дальше шли буквенные обозначения легирующих добавок, если они имелись. Нередко присутствующее в конце буквенное обозначение А указывало на наличие более жестких допусков по химическому составу или размерам проката.

Действующий сегодня ГОСТ 27772 от 2015 года предусматривает новый порядок маркировки типов строительной стали. Данный стандарт предполагает наличие:

буквы С (строительная) в начале марки;
числового обозначения предела текучести в МПа;
дополнительного буквенного обозначения, указывающего на степень коррозионной стойкости (К – обычная, П – повышенная).

Если существуют различные варианты производства, за показателями предела текучести может следовать через тире численное указание соответствующего варианта. Для примера: сталь С390К имеет предел прочности не менее 390 МПа и повышенную коррозионную стойкость.

Специальная справочная литература содержит сведения по соответствию конкретных марок стали условиям применения.

Строительные нормы и правила допускают применение для каждой группы конструкций нескольких вариантов строительной стали. Скажем, не рекомендуется использование элементов из кипящих типов стали при сооружении конструкции, подвергающейся в ходе эксплуатации серьезным динамическим нагрузкам, особенно при низкой температуре, так как присутствующие в структуре металла газовые пузырьки способствуют концентрации напряжения.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые конструкционные стали являются весьма востребованными в строительстве и машиностроении, но также используются и в других областях промышленности. Универсальность обеспечивается характеристиками, которые позволяют подобрать необходимое сочетание качеств.

Впрочем, у этой особенности есть и обратная сторона – сложная классификация с обилием маркировок. В нашей статье мы расскажем, что собой представляет углеродистая конструкционная сталь, по каким признакам ее классифицируют и разберем ограничения в ее использовании.

Описание углеродистой конструкционной стали

Конструкции, механизмы, задействованные в промышленности и строительных работах, должны отличаться повышенной прочностью. Поэтому их производят из материала с особыми характеристиками, ведь от них зависит безопасная эксплуатация объекта при любых окружающих условиях. Углеродистая конструкционная сталь отвечает всем нормам по химическим, физическим и механическим показателям.

Данный металл выгодно отличается от других своей способностью справляться с постоянными и переменными нагрузками, является стойким к износу и образованию ржавчины. Чаще всего используют обычную углеродистую конструкционную сталь, но иногда прибегают к ее легированию при помощи определенных добавок, чтобы обеспечить материалу новые свойства.

Углеродистые конструкционные стали имеют в составе железо, кремний, медь, марганец, прочие вещества. Однако главной добавкой является углерод, поскольку от него зависят ключевые характеристики и степень прочности металла. Концентрация углерода определяет стойкость объекта к хладноломкости, способность справляться с производственными нагрузками, сменой погодных условий.

Среди конструкционных сталей принято выделять несколько классов в соответствии с долей вредных веществ – под последними понимают серу и фосфор. Чем больше этот показатель, тем ниже уровень хладноломкости и красноломкости металла.

Плюсы и минусы углеродистой конструкционной стали

Преимущества подобного металла становятся очевидны после того, как изделия проходят термическую обработку. Поэтому в процессе производства их подвергают воздействию температуры, чтобы проявить такие достоинства:

Закалка и отпуск позволяют усилить сопротивление материала пластическим деформациям. В итоге данный показатель углеродистой конструкционной стали становится выше, чем у углеродистых сплавов при равном содержании углерода.
В идентичных условиях конструкционная сталь прокаливается сильнее углеродистой. Из-за чего внешние элементы, имеющие значительную толщину, рекомендуется изготавливать из конструкционной стали с легирующими добавками. Благодаря составу, деталь прокаливается насквозь.
Термическая обработка подобной стали может проходить с применением так называемых «мягких» охладителей, то есть масла. При помощи данного подхода серьезно сокращается вероятность растрескивания, коробления в процессе закалки.
После термообработки и легирования у конструкционной стали возрастает вязкость, порог хладноломкости. Поэтому техника, в составе которой присутствуют детали из этого металла, считается более надежной.

Однако у углеродистой конструкционной стали есть и отрицательные свойства:

Большинство изделий из нее подвержено обратимой отпускной хрупкости.
Под действием температуры сталь теряет изначальную твердость и сопротивление усталости.
Ковка, прокатка приводят к тому, что структура изделий меняется на строчечную. В зонах деформации они утрачивают однородность, из-за чего металл становится сложно резать.
Углеродистым конструкционным сталям, легированным никелем, свойственно формирование флокенов, то есть светлых пятен в изломе. Они появляются при выходе водорода, растворенного в металле. В поперечном разрезе такие дефекты выглядят как трещины, расходящиеся в разных направлениях.

Разновидности углеродистой конструкционной стали в машиностроении

Стали углеродистые обыкновенного качества, выпускаемые по ГОСТ 380-71

Данный тип сталей является наиболее распространенным и поставляется в виде проката в нормализованном состоянии. Он применяется в машиностроении, строительстве, пр.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества маркируют при помощи букв Ст и цифр в пределах от 0 до 6. Последние обозначают номер марки – чем больше число, тем выше доля углерода, прочность, при этом ниже пластичность.

Справа от номера марки пишут индекс: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь. Между индексом и номером марки нередко есть буква Г, свидетельствующая о повышенной концентрации марганца. Слева от букв Ст указываются группы стали. Стоит пояснить, что всего выделяют три группы: А, Б, В, которые устанавливаются в соответствии с назначением и гарантируемыми свойствами металла.

Стали обыкновенного качества делят на категории, исходя из требований к нормируемым показателям, то есть к химическому составу и механическим свойствам. При маркировке углеродистых конструкционных сталей категорию обозначают цифрой, которая располагается справа от индекса степени раскисления.

Допустим, Ст6ГпсЗ говорит о том, что перед нами сталь группы А, марки Ст6, с повышенной долей марганца, полуспокойная, третьей категории. Если при заказе металла указана определенная категория, но неизвестна степень раскисления, категорию пишут за номером марки через тире, например Ст4-3. Для стали первой категории цифру 1 не ставят, поэтому маркировка выглядит таким образом: Ст4пс.

У сталей группы А не регламентируется химический состав, зато гарантируются механические свойства. Такие металлы обычно становятся материалом деталей, при изготовлении которых не используется горячая обработка, то есть сварка, ковка и прочие методы.

Для стали группы Б производитель не гарантирует механические свойства, а ее ключевой характеристикой считается химический состав. Этот металл используют для изделий, проходящих термообработку и горячую обработку давлением, например, штамповку, ковку.

Сталь группы В поставляют в соответствии с механическими характеристиками, отвечающими нормам для группы А. Тогда как по химическому составу этот металл должен подходить под требования к углеродистым конструкционным сталям группы Б. Такой материал применяют в большинстве случаев для изготовления сварных конструкций.

Стали углеродистые качественные конструкционные, выпускаемые по ГОСТ 1050-74

Они отличаются от сталей обыкновенного качества меньшей долей серы, фосфора и прочих вредных примесей в составе. Также они имеют более узкие пределы содержания углерода в каждой марке и чаще всего более высокую концентрацию кремния и марганца.

Для маркировки качественных углеродистых конструкционных сталей используют двузначные числа, которые говорят о содержании углерода в сотых долях процента. Также нужно учитывать, что данный металл поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств.

По степени раскисления выделяют кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную сталь, которая не имеет соответствующего индекса. Буква Г также свидетельствует о повышенной доле марганца, но в пределах 1%.

Данная сталь бывает катаной, кованой, калиброванной, круглой с особой отделкой поверхности, которая известна как серебрянка.

Стали углеродистые специального назначения, выпускаемые по ГОСТ1414-75

Они имеют хорошую и повышенную обрабатываемость резанием, поэтому известны как автоматные стали. В первую очередь, такой металл применяется для изготовления деталей массового производства. При его обработке на станках-автоматах образуется короткая и мелкая стружка, обеспечивается меньший расход режущего инструмента, снижается уровень шероховатости обработанных поверхностей.

Автоматные углеродистые конструкционные стали со значительной долей серы и фосфора хорошо обрабатываются. Чтобы добиться высокой обрабатываемости резанием в металл вводят селен, свинец, теллур в качестве технических добавок.

Для маркировки данной группы сталей используют букву А и цифры, по которым можно определить среднее содержание углерода в сотых долях процента. Существуют такие марки автоматной стали: А12, А20, АЗО, А40Г.

Металл первой марки используют для производства неответственных деталей, тогда как из остальных делают элементы, призванные работать при повышенном напряжении и давлении. Данная сталь поступает в продажу в качестве прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Стоит оговориться, что такой металл не подходит для изготовления сварных конструкций.

Стали листовые, а именно котельные, ГОСТ 5520-79 и ТУ, предназначены для производства котлов и емкостей, работающих под давлением. Поэтому такие углеродистые конструкционные стали нашли применение в сфере изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горения газовых турбин, прочих изделий. Их задача состоит в том, чтобы справляться с переменными давлениями и температурами в пределах +450 °С.

Немаловажным качеством котельной стали является хорошая свариваемость. Для этого в металл добавляют титан и дополнительно раскисляют его алюминием.

Существует несколько марок углеродистой котельной стали: 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К, доля углерода в них находится на уровне 0,08–0,28 %. Металл поставляют в виде листов толщиной не более 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска.

Характеристики углеродистой конструкционной стали в строительстве

Для строительных нужд используются углеродистые конструкционные стали с небольшой концентрацией легирующих элементов, то есть хрома, марганца и кремния. Доля углерода в них не выходит за пределы 0,1–0,2 %. Данный металл отличается хорошей свариваемостью и другими важными при изготовлении строительных конструкций свойствами. К ним относятся:

хорошая ковкость и жидкотекучесть;
высокая твердость и ударная вязкость;
оптимальные параметры относительного удлинения и прочности.

За счет производства изделий для строительной сферы из низколегированных, а не углеродистых сталей удается на треть сократить издержки на сырье. Легирование позволяет улучшить закаливаемость металла и повысить его предел текучести.

Чаще всего среди углеродистых конструкционных сталей используются такие марки, поставляемые в виде сортового проката, листов, полос и прутков:

Перечисленные стали хорошо свариваются и поддаются прочим способам обработки, поэтому подходят для изготовления строительных конструкций любого размера и конфигурации без значительных трудозатрат.

Ограничения по использованию углеродистых конструкционных сталей

Доля углерода фиксируется при помощи цифры в маркировке – от этого показателя зависит качество и область применения изделий из стали.

Свойства изделий, возможные сферы их использования

Из данного металла производят малонагружаемые детали, ведь они имеют небольшую прочность, высокую пластичность и хорошо поддаются сварке. Также изделия подходят для штамповки холодным способом, однако их нельзя подвергать термическому воздействию. Сплав является материалом для сложных деталей автомобилей, ответственных сварных конструкций

Для получения такого металла углеродистую конструкционную сталь улучшают закалкой и горячим отпуском до температуры + 650 °C. В результате увеличивается уровень прочности деталей, при этом снижается пластичность, что позволяет резать металл. Данную сталь используют в сфере машиностроения

Эти материалы имеют значительное содержание марганца, поэтому из них делают элементы, обладающие повышенной упругостью и стойкостью к износу, например, рессоры, пружины. Благодаря отжигу материал поддается резанию

Металл имеет большую долю серно-фосфорных, свинцовых добавок и используется для изготовления деталей, подвергающихся значительной обработке без вреда для самого инструмента. Это автоматные стали с добавлением серы, фосфора, свинца, которые, в соответствии с названием, обрабатывают станками-автоматами

Если нужно добиться повышенной твердости, сопротивляемости износу элементов из углеродистой конструкционной стали, используют графитизацию, наклеп, наплавку.

Чтобы не ошибиться при выборе марки металла под конкретные задачи, важно понимать перечисленные выше свойства конструкционных сталей. Если вас не покидают сомнения, стоит посоветоваться со специалистами – они точно помогут подобрать подходящий материал.

Читайте также: