Сталь конструкционная качественная углеродистая: марки, свойства, применение

Качественные конструкционные стали

Качественные конструкционные стали поставляются металлургическими заводами по ГОСТ 1050-74. Их марки обозначаются двухзначными цифрами, выражающими примерно среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, и далее до марки 85 через каждые пять сотых процента углерода.

Они могут быть с нормальным содержанием марганца (0,5–0,8%) и повышенным (0,7–1,0%). Во втором случае к марочному обозначению добавляется буква «Г» (15Г, 20Г, 25Г, …50Г).

Пример расчёта количества структурных составляющих и фаз

В качестве примера рассмотрим расчёт весового количества структурных составляющих и фаз с помощью правила отрезков в заэвтектоидной стали с 1,5% углерода при 600 °С (рис. 6.13).

Содержания структурных составляющих определяются последова-тельно по мере их образования в процессе охлаждении сплава с применением правила отрезков для двух сосуществующих фаз или структурных составляющих по коноде abc6def.Величину отрезков будем измерять в процентах углерода. Считаем, что концентрация в точке а 0,01% углерода.

Определим фазовый состав в точке 6:

Количество структурных составляющих в точке 6:

Учитывая некоторые особенности в использовании коноды для области диаграммы, где находятся три структурные составляющие, рассмотрим расчёт для такого случая на примере точки7(содержание углерода 4% при температуре 600 °С):

Рис. 6.13. Схема для изучения превращений, происходящих в стали с содержанием углерода 1,5% при медленном охлаждении: а – диаграмма состояния;

б – кривая кристаллизации сплава

Практическая часть

Порядок выполнения анализа диаграммы состояния «железо–цементит».

Вычертить диаграмму состояния Fe-Fe3Cс указанием температур превращений и концентраций углерода для характерных точек.
Указать фазы и структурные составляющие в различных областях диаграммы.
Определить составы и весовое количество (%) фаз и структурных составляющих при температурах для варианта, указанного преподава-телем. При выполнении расчётных задач в перитектической области диаграммы использовать данные по фрагменту этой диаграммы, представленные на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Фрагмент диаграммы «железо-углерод»

Примерный перечень вариантов индивидуальных заданий

Номер варианта	Содержание углерода, %	Температура,°С	Номер варианта	Содержание углерода, %	Температура, °С
1	0,05	820	13	1,6	900
700	600
2	0,12	1480	14	2,3	1200
650	800
3	0,16	1520	15	2,5	1300
600	600
4	0,20	1470	16	2,8	1250
650	800
5	0,35	1520	17	3,0	1200
700	1000
6	0,40	750	18	3,5	1200
600	600
7	0,50	1470	19	3,8	1170
650	850
8	0,60	750	20	4,2	1150
600	800
9	0,80	1450	21	4,5	1150
650	700
10	1,0	1400	22	5,0	1200
600	1000
11	1,2	760	23	5,5	1300
700	600
12	1,4	800	24	6,0	1400
650	800

Классификация и марки

Существует несколько основных критериев по которым подразделяются углеродистые марки. Одним из самых важных среди них являются условия проведения раскисления. Выделяют следующие низкоуглеродистые стали:

Спокойные. Включает минимальное содержание в составе окиси железа, что делает процесс выплавки «спокойным» — без бурного выделения углекислоты с зеркала металла. Возможным это стало благодаря введению раскислителей: алюминий, марганец и кремний. Все выходящие газы скапливаются в усадочной раковине, которая впоследствии обрубается, что в результате дает плотный и однородный металл.
Кипящие. Раскисляются одним марганцем. Имеют увеличенное количество оксида железа в составе. Процесс плавки сопровождается выделением углекислого газа, что создает впечатление будто металл кипит. Эти стали менее прочны и менее однородны по химическому составу, но при этом стоят дешево и имеют низкий процент отходов в производстве.
Полуспокойные. Помимо марганца для удаления кислорода дополнительно применяют алюминий. По характеристикам эта углеродистая сталь представляет собой что-то среднее между кипящими и спокойными сплавами.

Помимо степени раскисления низкоуглеродистые марки также классифицируются по наличию неметаллических включений в своем составе. Исходя из этого они различаются на:

Обыкновенного качества;
Качественные машиностроительные.

Рассмотрим каждый пункт более подробно.

Стали обыкновенного качества. К ним не предъявляются строгие требования как к выбору шихты, так и к плавке и разливке. Фосфора в них допускается не более 0,08%, а серы не более 0,06%. Разливают такой сплав в крупногабаритные слитки, поэтому для них характерно появление зональной ликвации.

Сталь обыкновенного качества идет на производство разного рода горячекатаного металлопроката: прутки ГОСТ 4290-90, швеллеры ГОСТ 8240-97, балки ГОСТ 8239-95, уголки ГОСТ 8509-95 и прочие. Этот прокат служит материалом для производства разного рода болтовых, клепочных и сварных металлоконструкций. В станкостроении из нее производят малоответственные детали не требующие проведения термобработки: оси, вальцы, зажимы и т.д.

Исходя из гарантированности указанных свойств сталь обыкновенного качества бывает:

Группы «А». Поставка происходит по механическим характеристикам, химический состав при этом не нормируется. Маркируется «Ст» и цифрой от 0 до 6. (Ст.6, Ст.5 и т.д.). С увеличением цифры возрастает и прочность выбранного сплава.
Группы «Б». Такие металлы идут с нормированным химсоставом. В маркировке дополнительно прописывается способ получения сплава.
Группы «В». Здесь в сталях регулируются одновременно прочностные характеристики и химсостав. В маркировке дополнительно указывается буква В.

Качественные машиностроительные стали производятся в более строгих условиях выплавки. Обладают меньшим количеством вредных образований в химсоставе: сера до 0,04%, фосфор до 0,04%. Маркируются надписью «сталь» и цифрой, указывающей количество карбидов в сотых долях процента.

Сталь 08 и 10 применяются в ответственных узлах машиностроения. Из них производят втулки, змеевики, прокладки и т.д. Перед использованием все детали обязательно подвергаются цементации или любому другому химико-термическому упрочнению.

Стали 15, 20, 25 используются для узлов, работающих на износ и не испытывающих повышенных механических нагрузок: рычаги, шестерни, толкатели клапанов и т.д.

Расшифровка марок сталей

Расшифровка обозначений марки стали:

«Ст» – обыкновенная нелегированная сталь. Так, «Ст3» обозначает металл с содержанием углерода 0,3 %, «Ст3кп» – кипящая сталь, «Сст3сп» – спокойная, «Ст3пс» – полуспокойная, «Ст3св» – свариваемая. Если буквы отсутствуют, то перед вами спокойная сталь.
Группа «А» – сталь с гарантируемыми механическими свойствами (поставляемый металл не проходит термическую обработку). В данном случае могут встречаться такие маркировки: Ст0 – Ст6.
Группа «Б» – сплав гарантированного состава, который подвергается термической обработке непосредственно у потребителя. На таком металле может стоять обозначение «БСт3».
Группа «В» – сталь с гарантированными составом и механическими свойствами, используемая для изготовления сварных конструкций. Например, может маркироваться «ВСт3сп».
«Пп» – металл, характеризующийся пониженной прокаливаемостью. Используется в качестве материала деталей тонких сечений, требующих высокой поверхностной твердости и подвергаемых термической обработке с нагревом ТВЧ. Пример: «Ст58пп».
Качественная нелегированная сталь. Например, «Ст20», где содержится 0,2 % углерода, то есть обозначение ведется в сотых долях процента. По такому же принципу расшифровываются «Ст10», «Ст45», «Ст65».
«К» – качественная углеродистая сталь. Данное обозначение ставиться в конце маркировки, то есть «20К», «15К». Такой металл применяется для производства днищ, котлов, сосудов высокого давления.
«Л» – литейная конструкционная сталь, буква «Л» должна находиться в конце обозначения. Допустим, «110Г13Л» говорит о том, что данная марка содержит 1,1 % С, около 13 % Mn, является литейной. В соответствии с названием, для производства сплава используется метод литья.
Конструкционная низколегированная сталь. Маркировка «Ст09Г2С» говорит о доли углерода – 0,09 %, марганца – 2 %, кремния – не более 1–1,5 %, при таком показателе цифра не указывается.
«С» – строительная сталь. Когда обозначение «С» стоит в начале маркировки, после нее фиксируется минимальный предел текучести. Кроме того, при указании марки сталей используются дополнительные обозначения: «К» – повышенная коррозионная стойкость («С390К», «С375К»); «Т» – термоупрочненный прокат («С345Т», «С390Т»); «Д» – повышенное содержание меди («С345Д», «С375Д»).
«Е» – металл, имеющий особые магнитные свойства. Данное обозначение также располагается в начале маркировки. Так, из «ЕХ9К5» производят мощные постоянные магниты.
«У» – углеродистая инструментальная сталь. В качестве примера можно привести «У8ГА» с долей углерода 0,08 %, где «Г» обозначает повышенное содержание марганца, «А» – высокое качество материала.
«А» – высококачественная сталь, если данная буква расположена в конце маркировки. Например, «40А» обозначает, что эта марка содержит около 0,4 % углерода и относится к сталям высокого качества.
«Э» – электротехническая сталь, которую еще называют технически чистым железом. Речь идет о тонколистовой стали, которая применяется для изготовления шихтованных магнитопроводов электротехнического оборудования, а именно: для электромагнитов, трансформаторов, генераторов, электродвигателей.

Это такие маркировки, как «10880», «21880», пр. Первая цифра обозначает способ обработки листовой стали: «1» – кованые или горячекатаные марки; «2» – калиброванные марки. Вторая цифра, которая идет за обозначением марки горячекатаной стали, свидетельствует о наличии нормируемого коэффициента старения: «0» – без коэффициента; «1» – с коэффициентом. Третья цифра отображает группу по основной нормируемой характеристике. Две последние цифры используются для фиксации значений основной нормируемой характеристики.

«А» – автоматная сталь, буква также ставится в начале маркировки. Данный материал отличается низкой пластичностью, поэтому применяется во время производства неответственных деталей, шпилек, болтов, гаек массового производства. Это такие разновидности, как «АС20ХГНМ», «А12», «А20».
«АС» – автоматная, легированная свинцом. Например, «АС35Г2» содержит 0,35 % углерода, 2 % марганца и свинца не более 1 %.
«Р» – быстрорежущая инструментальная сталь, данное обозначение также ставится в начале маркировки. Так, в «Р6М5» доля вольфрама составляет 6 %, а молибдена – 5 %.
«Ш» – шарикоподшипниковая сталь. Отличается повышенной прочностью, износоустойчивостью, выносливостью. Допустим, марка «ШХ9» говорит о содержании хрома 0,9 % и углерода около 1 %.

Маркировка углеродистой конструкционной стали обыкновенного качества по ГОСТу

Маркировка сталей по химическому составу является наиболее общей. Эта маркировка учитывает также область применения, условия производства и качество сталей. Однако в марках некоторых сталей более узкого применения (например, автоматных, шарикоподшипниковых, быстрорежущих и др.) от правил такой маркировки существуют отклонения.

Новые стали и сплавы, еще не включенные в государственные стандарты и поставляемые по техническим условиям, обозначаются буквами, указывающими на завод-изготовитель (например, ЭК, ЭП или ЭИ — завод «Электросталь») и номером, присвоенным этим заводом.

На конструкционную углеродистую сталь обыкновенного качества установлен ГОСТ 380-94. В зависимости от назначения она делится на три группы:

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.).

Углеродистую сталь 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).

Широко применяются в строительстве и машиностроении, как наиболее дешевые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения.

В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой.

В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы Б применяют для изделий, изготавливаемых с применением горячей обработки (ковка, сварка и в отдельных случаях термическая обработка), при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются.

Для таких деталей важны сведения о химическом составе, необходимые для определения режима горячей обработки.

Стали группы В дороже, чем стали групп А и Б, их применяют для ответственных деталей (для производства сварных конструкций).

Углеродистые стали обыкновенного качества (всех трех групп) предназначены для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагруженных деталей машин и приборов. Эти стали, используются, когда работоспособность деталей и конструкций обеспечивается жесткостью.

Углеродистые стали обыкновенного качества широко используются в строительстве при изготовлении железобетонных конструкций.

Способностью к свариванию и к холодной обработке давлением отвечают стали групп Б и В номеров 1-4, поэтому из них изготавливают сварные фермы, различные рамы и строительные металлоконструкции, кроме того, крепежные изделия, часть из которых подвергается цементации.

Среднеуглеродистые стали номеров 5 и 6, обладающие большой прочностью, предназначаются для рельсов, железнодорожных колес, а также валов, шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных и сельскохозяйственных машин. Некоторые детали из этих сталей групп Б и В подвергаются термической обработке — закалке с последующим высоким отпуском.

6 Методы контроля

6.1 Для проверки механических и технологических свойств проката от каждого отобранного рулона отбирают одну пробу на расстоянии не менее 2,0 м от его конца. От каждой пробы рулона или отобранного листа отбирают:

– по одному поперечному образцу на растяжение и на изгиб (места вырезки – по ГОСТ 7564);

– один образец на выдавливание.

Образец вырезают длиной, соответствующей ширине проката. Испытания проводят в местах, соответствующих середине и краю по ширине проката (не ближе 40 мм от кромки). За результат испытания принимают среднее арифметическое трех измерений;

– два образца на микроструктуру: один – с края, другой – из средней части ширины проката;

– по одному образцу на твердость.

6.2 Испытания проводят:

– на растяжение по ГОСТ 11701 или ГОСТ 1497 на образцах с расчетной длиной 80 мм и шириной рабочей части 20 мм;

– на изгиб по ГОСТ 14019;

– на выдавливание по ГОСТ 10510.

Допускается проводить испытания на приборе Эриксена на образцах шириной 80 – 90 мм;

– на величину зерна по ГОСТ 5639;

– на обезуглероживание по ГОСТ 1763;

– на наличиеструктурно-свободного цементита по ГОСТ 5640.

6.3 Качество поверхности проката проверяют внешним осмотром без применения увеличительных приборов.

6.4 Отбор проб для химического анализа – по ГОСТ 7565.

6.5 Химический анализ – по ГОСТ 22536.0 – ГОСТ 22536.8, ГОСТ 18895 или другими методами, обеспечивающими требуемую точность.

При возникновении разногласии применяют методы, установленные настоящим стандартом.

6.6 Измерение твердости – по ГОСТ 9013 или ГОСТ 22975. Твердость определяют на образцах, отобранных для испытания на растяжение вне их рабочей части или на образцах для контроля микроструктуры.

6.7 Допускается проводить контроль величины ферритных зерен в средней части толщины проката при удовлетворительных результатах всех других испытаний.

6.8 Шероховатость поверхности проката измеряют контактным профилометром по ГОСТ 2789. Образцы отбирают от контрольного рулона (листа) на расстоянии неменее 40 мм от кромки и из средней части ширины рулона (листа) по одному образцу размером 200´200 мм.

6.9 Допускается применение статистических и неразрушающих методов контроля, обеспечивающих точность определения, достигаемую прямыми методами измерения.

При возникновении разногласий и при периодических испытаниях применяются методы контроля, установленные настоящим стандартом.

6.10 Контроль глубины залегания дефектов поверхности проводят по методике завода-изготовителя.

Технологические свойства

Сваривается металл любым известным способом, в том числе электрической и ручной сваркой. К основным характеристикам его относятся:

свариваемость;
высокие механические качества;
антикоррозионные свойства.

Читать также: Порошковые стали для ножей характеристики

Благодаря этим данным определяется класс стали – обычный, повышенной прочности и высокопрочный. После сварки производится температурная обработка только в том случае, когда толщина составляет более 36 мм. Это сокращает количество остаточных напряжений, обеспечивая длительный срок службы и устойчивость к износу.

Стали углеродистые качественные конструкционные

Являются основным металлом для изготовления деталей машин (валов, шпинделей, осей, зубчатых колес, шпонок, муфт, фланцев, фрикционных дисков, винтов, гайек, упоров, тяг, цилиндров гидроприводов, эксцентриков, звездочек цепных передач и др.), которые при взаимодействии в работающей машине воспринимают и передают различные по величине нагрузки. Эти металлы хорошо обрабатываются давлением и резанием, льются и свариваются, подвергаются термической, термомеханической и химико-термической обработке.

Различные специальные виды обработки обеспечивают вязкость, упругость и твердость сталей, позволяют делать из них детали, вязкие в сердцевине и твердые снаружи, что резко увеличивает их износостойкость и надежность. Из углеродистых качественных конструкционных сталей производят прокат, поковки, калиброванную сталь, сталь серебрянку, сортовую сталь, штамповки и слитки.

Таблица 3. Основные свойства стали углеродистой качественной конструкционной

Марка	Механические свойства	Физические свойства	Технологические свойства
σ_т	σ_в	δ, %	а_н Дж/см2	НВ	γ, г/см3	λ, Вт/(м ·°С)	α·106 ,1/°С	обрабаты- ваемость резанием	сварива- емость	интервал температур ковки,°С	пластичность при холодной обработке	горяче- катаная *отож- женная
МПа
08	196	324	33	—	126	7,83	811	11,6	В	ВВ	800-1300	ВВ	*
10	206	321	31	—	140	7,83	811	11,6	В	ВВ	800-1300	ВВ	*
15	225	373	27	—	145	7,82	770	11,9	В	ВВ	800-1250	ВВ	*
20	245	412	25	—	159	7,82	770	11,1	В	ВВ	800-1280	В	*
25	274	451	23	88	166	7,82	732	11,1	В	ВВ	800-1280	В	*
30	294	490	21	78	175	7,817	732	12,6	В	В	800-1250	В	*
35	314	529	20	69	203	7,817	732	11,09	В	В	800-1250	В	*
40	321	568	19	59	183	7,815	596	12,4	В	У	800-1250	У	**
45	363	598	16	49	193	7,814	680	11,649	В	У	800-1250	У	**
50	373	627	14	38	203	7,811	680	12,0	У	У	800-1250	У	**
55	382	647	13	—	212	7,82	680	11,0	У	Н	800-1250	Н	**
60	402	676	12	—	224	7,80	680	11,1	У	Н	800-1240	Н	**
Примечание. Н — низкая, У — удовлетворительная, В — высокая, ВВ — весьма высокая.

Качественные конструкционные стали обладают более высокими механическими свойствами (ГОСТ 1050-88), чем стали обыкновенного качества, за счет меньшего содержания в них фосфора, серы и неметаллических включений. По видам обработки их делят на горячекатаную, кованую, калиброванную и серебрянку (со специальной отделкой поверхности).

Обозначение марки стали составляют из слова «Сталь» и двузначной цифры, которая указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, Сталь 25 содержит 0,25% углерода (допустимое количество углерода — 0,220,30 %), Сталь 60-0,60 % (допустимое количество -0,57-0,65%). Степень раскисления в марках спокойных сталей не отражается, а в марках полуспокойных и кипящих сталей, как и сталей обыкновенного качества, обозначается буквами «пс» и «кп» соответственно. В качественных конструкционных сталях всех марок допускается содержание серы не более 0,040% и фосфора — не более 0,035%.

Основные свойства углеродистой качественной конструкционной стали приведены в табл. 3, основное назначение — в табл. 4. Цвета маркировки приведены в табл. 5.

Таблица 4. Стали углеродистые качественные конструкционные, их основное назначение

Марка стали	Основное назначение
Сталь 08кп, 10	Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой, трубки, прокладки, крепеж, колпачки. Цементируемые и цианируемые детали, не требующие высокой прочности сердцевины (втулки, валики, упоры, копиры, зубчатые колеса, фрикционные диски)
Сталь 15, 20	Малонагруженные детали (валики, пальцы, упоры, копиры, оси, шестерни). Тонкие детали, работающие на истирание, рычаги, крюки, траверсы, вкладыши, болты, стяжки и др.
Сталь 30, 35	Детали, испытывающие небольшие напряжения (оси, шпиндели, звездочки, тяги, траверсы, рычаги, диски, валы)
Сталь 40, 45	Детали, от которых требуется повышенная прочность (коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, распределительные валы, маховики, зубчатые колеса, шпильки, храповики, плунжеры, шпиндели, фрикционные диски, оси, муфты, зубчатые рейки, прокатные валики и др.)
Сталь 50, 55	Зубчатые колеса, прокатные валики, штоки, бандажи, валы, эксцентрики, малонагруженные пружины и рессоры и др. Применяют после закалки с высоким отпуском и в нормализованном состоянии
Сталь 60	Детали с высокими прочностными и упругими свойствами (прокатные валки, эксцентрики, шпиндели, пружинные кольца, пружины и диски сцепления, пружины амортизаторов). Применяют после закалки или после нормализации (крупные детали)

Таблица 5. Цвета маркировки стали углеродистой качественной

Группа	Цвет краски
Сталь 08, 10, 15, 20	Белый
Сталь 25, 30, 35, 40	Белый и желтый
Сталь 45, 50, 55, 60	Белый и коричневый

Применение – углеродистая сталь – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Применение – углеродистая сталь

Предел применения углеродистой стали определяется в основном рабочей температурой стенки детали, так как легированные стали приходится применять главным образом при необходимости обеспечения повышенных или высоких требований к жаропрочности и жаростойкости стали.

Следовательно, применение углеродистых сталей в трубопроводах необходимо регламентировать в зависимости от типа раскисления стали, толщины стенки труб и запаса упругой энергии в транспортируемом продукте.

На основе применения углеродистых сталей возможно сооружение надежных котельных агрегатов на параметры не выше 30 – 40 ат и 425 – 450 С. Дальнейшее повышение параметров возможно только при использовании легированных жаропрочных и окалиностойких сталей.

Наивысшей температурой применения углеродистой стали по ГОСТ 356 – 59 принята температура 450 С. В нефтеперерабатывающей промышленности эту сталь применяют до температуры 475 С.

Ниже приводятся некоторые примеры применения углеродистой стали обыкновенного качества для изготовления аппаратуры и оборудования нефтезаводов.

До температуры 450 С возможно применение углеродистых сталей; до температуры 550 С – слаболегированных сталей перлитного класса; более температуры 600 С – соответственно сталей ферритно-мартенситного и аустенитного классов. Переход от сталей каждого из этих классов к более жаропрочным или жаростойким сталям следующих классов сопровождается повышением их стоимости в 2 – 5 раз.

Здесь прежде всего следует отметить применение углеродистой стали для различных несущих конструкций, для установки аппаратов внутри блоков разделения ( опоры, стойки), изготовляемых из профильного металлопроката методом сварки. Во избежание растрескивания при охлаждении в настоящее врем для подобных сварных конструкций рекомендован низкотемпературный отжиг, снимающий напряжения сварки. Углеродистая сталь используется для внутренних холодных стенок двух-стенных кожухов, для накидных фланцев и некоторых крепежных деталей, работающих при низких температурах. Использование углеродистой стали для сварных корпусов регенераторов, испытывающих сложные циклические нагрузки и переменное по высоте температурное поле, привело в нескольких случаях к хрупким разрушениям корпуса. Тщательное обследование всех обстоятельств показало, что основной причиной этих аварий было нарушение технологии сварки и термообработки корпусов.

Читать также: Комплект для сборки чпу фрезера

Здесь прежде всего следует отметить применение углеродистой стали для различных сварных несущих конструкций ( опоры, стойки) из профильного металлопроката. Чтобы избежать растрескивания при охлаждении, для подобных конструкций рекомендуется низкотемпературный отжиг, снимающий напряжения сварки. Углеродистая сталь используется для внутренних, холодных стенок двухстенных кожухов, для накидных фланцев и некоторых крепежных деталей, работающих при низких температурах.

Обобщенные результаты исследований пределов применения углеродистых сталей при различных температурах и парциальных давлениях водорода представлены на рис. 10.32. Выше кривых – область температур и давлений, где сталь нестойка, а ниже кривых – область, где ора стойка против водородной коррозии.

Сплошными линиями даны показатели при применении только углеродистой стали, пунктиром – при применении сталей повышенной и высокой прочности.

Для аппаратов первой группы характерным является применение углеродистых сталей обыкновенного или повышенного качества, которые обладают хорошей свариваемостью, а также применение чугунов и в отдельных случаях неметаллических материалов. Только для наиболее высокотемпературных аппаратов этой группы принимают меры для компенсации тепловых расширений элементов конструкции. Легированные стали применяют главным образом для противодействия коррозионному воздействию среды.

Страницы: 1 2 3 4

Характеристика

Характеристики и структуру металла меняют, используя термическую обработку, посредством которой, достигают нужной твердости поверхности или других требований для применения стальной конструкции. Однако, не все структурные свойства поддаются корректировке с помощью термических методов. К таким структурно-нечуствительным характеристикам относят жесткость, выраженную модулем упругости или модулем сдвига. Это учитывают при проектировании ответственных узлов и механизмов в различных сферах машиностроения.

В случаях, когда расчет прочности узла требует применения деталей малых размеров, способных выдержать требуемую нагрузку, применяют термическую обработку. Такое воздействие на «сырую» сталь позволяет увеличить жесткость материала в 2-3 раза. К металлу, который подвергают такому процессу, предъявляют требования по количеству углерода и других примесей. Называют эту сталь – повышенного качества.

4 Другие виды и марки специальных машиностроительных сталей – краткая информация, классификация

Износостойкие сплавы бывают высоколегированными с малым содержанием углерода и высокоуглеродистыми (сварка последних выполняется только после подогрева металла). Их применяют для производства траков, дробилок, лопастей насосного оборудования. Они характеризуются замечательной стойкостью против механического изнашивания (ОХ14АГ12М, ОХ14АГ12) и коррозии кавитационного типа (сортовая сталь Г13, 12Х18Н9Т).

Автоматные сплавы (качественная конструкционная сталь) включают в свой состав от 0,6 до 1,5 % марганца, от 0,05 до 0,16 % фосфора, от 0,05 до 0,3 % серы и до 0,45 % углерода. Эти улучшаемые сплавы обретают новые свойства (лучшая обрабатываемость и другие) при дополнительном легировании их селеном, свинцом и кальцием (АЦ40Г2, А40Г, АЦ45Х). Как правило, из-за сравнительно малых прочностных показателей описываемая сортовая продукция используется для изготовления автомобильных деталей (шпилек, болтов, шайб).

Пружинные стали характеризуются повышенным пределом прочности и упругости, хорошей пластичностью и вязкостью. Они бывают низколегированными и среднеуглеродистыми (до 0,8 процентов углерода, минимум – 0,6). Из названия понятно, что подобная сортовая продукция идет на изготовление рессор и пружин. Сварка таких сталей нередко сопровождается появлением трещин. Известные марки пружинных сталей – 70С2ХА, 60С2ХФА, 55С2, 65ГЮ, 50ХФА, 70.

Конструкционные углеродистые качественные стали – общие сведения

В такую группу входят углеродные стали, обязанные владеть определенным комплектом научно-технических параметров, обуславливающих положительное и долгое использование деталей и запчастей полученных из таких. Так как эксперты тщательнейшим образом выбирают составляющие стали, постепенно улучшают способы упрочнения их внешнего пласта, применяют разные технологические процессы тепловой обработки, позволяющие существенно улучшить свойства выпускаемого стального проката.

Конструкционные углеродистые качественные стали разделяется на несколько видов по назначению:

сплавы для изготовления деталей в машиностроении;
строительные конструкционные стали, именуемые арматурными (имеют хорошие свойства относительно использования метода сварки).

Систематизировать конструкционные качественные стали углеродсодержащего типа возможно по таким особенностям:

1. Примеси, влияющие на уменьшение свойств:

простого качества;
среднего;
высшего;
предельно большого;

2. По наличию углерода:

с небольшим процентом;
средним;
большим;

3. По добавлению легирующих веществ:

с низким процентом (низколегированные);
со средним (среднелегированные);

4. Согласно методу поставки:

кованая;
катаная;
с калибровкой;

5. По обработке:

обычные;
для котельных;
автоматические;

6. По степени раскисления:

состояния кипения (кп);
полуспокойная (пс);
спокойная (сп).

Углеродистые виды сталей, называемые конструкционными, классифицируют на общие и особого вида применения. В их непосредственный состав, за исключением основных компонентов, входят различные вещества, наиболее важными из которых считается S (сера) и Р (фосфор). Из-за высокого содержания этих добавок, металл с такими заданными качественными характеристиками получается весьма хрупкий, и очень ухудшается свариваемость стали, что не позволяет достичь нужного эффекта соединения поверхностей обрабатываемых предметов. И так как именно S и P очень сильно и негативно влияют на особенности сплава, они классифицируются на стали обычного типа, качественные, и такие же с приставкой высоко- и особо высокого типа.

В углеродсодержащих сталях таких категорий добавление серы и фосфора будет следующим: