Металлы

Углеродистые конструкционные стали

В зависимости от назначения углеродистую конструкционную сталь производят трех групп; А, Б и В. Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами без уточнения химического состава; группы Б – с гарантированным химическим составом; группы В – с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.

Для маркировки сталей используют буквенно-цифровые обозначения. Так, углеродистые конструкционные стали группы А маркируются буквами Ст и номером от 0 до 6, каждый из которых соответствует определенным механическим свойствам стали. Чем больше номер стали, тем больше в ней содержится углерода (например, в СтЗ – 0,144-0,22%, в Ст5 – 0, 280, 37 %). При маркировке сталей групп Б и В перед Ст ставится соответственно буква Б или В, например БСт1 или ВСтЗ. В марках сталей указывается также способ раскисления и содержание марганца. Так, марка СтЗГпс показывает, что это полуспокойная сталь с повышенным содержанием марганца. Углеродистые конструкционные качественные стали маркируют двузначными числами 08, 10, 20, 25 и т. д., обозначающими содержание углерода в сотых долях процента. Обозначения марок высокоуглеродистых инструментальных сталей начинаются с буквы У – углеродистая, следующая за ней цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8 и т. д. до У13). В марках высококачественных сталей в конце условного обозначения стоит буква А, например У7А.

Легирующие элементы имеют следующие условные обозначения: вольфрам – В, марганец – Г, кремний – С, хром – X, никель – Н, молибден – М, медь – Д и др. Марганец повышает прочность, износостойкость и сопротивление удару стали без снижения пластичности; кремни й – упругость; молибден – механические свойства; никель и хром улучшают механические свойства, повышают жаростойкость и коррозионную стойкость стали.

При маркировке легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, а следующие за ними буквы – условные обозначения легирующих элементов, причем при содержании каждого элемента 2 % и более добавляется цифра, показывающая это содержание. Например, марка стали 35ХГ2С показывает, что в ней содержится 0,35 % углерода, I % хрома, 2 % марганца и 1 % кремния.

ФЕРРОСПЛАВЫ

Ферросплавы представляют собой сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, никелем, вольфрамом, ванадием и другими элементами. Соответственно их называют ферросилицием, ферромарганце и т. д. Ферросплавы широко используются для легирования и раскисления стали. В отличие от чугунов они могут поставляться не только в отливках (чушках), но и порошкообразном состоянии. Наибольшее употребление имеют: ферросилиций (от 10 до 90 % кремния), ферромарганец (не менее 75 % марганца), феррохром (не менее 55% хрома).

Классификация и свойства сталей

Сталь – ковкий сплав железа с углеродом (до 2 %), содержащий те же примеси, что и чугун, но в меньших количествах (от сотых долей до 1 %).

Стали классифицируют по способу получения, назначению, химическому составу, характеру застывания металла в изложнице, качеству, а также методу прокатки.

По способу получения различают стали конверторные (прежнее название бессемеровские), мартеновские и электростали, которые получают в соответствующих печах — кислородных конверторах, мартенах, электрических печах.

ПО НАЗНАЧЕНИЮ

По назначению стали делят на конструкционные, инструментальные и специальные.

Конструкционные стали содержат от 0,08 до 0,85 % углерода. Они хорошо обрабатываются давлением и резанием, выпускаются углеродистыми и легированными. Из таких сталей изготавливают детали машин и механизмов, строительные конструкции, корпуса вагонов и судов и т. д.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Инструментальные стали характеризуются повышенным содержанием углерода (0,7—1,35%), обладают высокой твердостью, жаропрочностью и износостойкостью. В соответствии со своим названием служат для изготовления различного инструмента: режущего, ударно-штампового, мерительного (резцов, фрез, штампов, калибров и др.).

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Специальные стали характеризуются особыми свойствами (нержавеющие, немагнитные, кислотостойкие, износостойкие, жаропрочные и др.), как правило, они высоколегированные. Из таких сталей изготавливают ответственные детали машин и приборов.

ПО ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

По химическому составу различают углеродистые и легированные стали. Обычными углеродистыми сталями называются стали без легирующих добавок. В состав легированных сталей вводятся специальные добавки, улучшающие качество стали и придающие ей особые свойства.

Углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,25% углерода), среднеуглеродистые (от 0,25 до 0,6%) и высокоуглеродистые (свыше 0,65 %). С увеличением содержания углерода уменьшается пластичность и возрастает твердость стали. Прочность ее также повышается, но при содержании углерода более 1 % вновь снижается.

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Легированные стали в зависимости от степени легирования делятся на низколегированные (менее 2,5 % легирующих элементов), среднелегированные (2,5—10%) и высоколегированные (более 10%). Название им часто дается по преобладающим элементам, например, вольфрамовая сталь, хромоникелевая сталь и т. д.

По характеру застывания металла в изложнице сталь подразделяют на спокойную, полуспокойную и кипящую. Процесс застывания происходит тем спокойнее, чем полнее удален из стали кислород. При разливе малораскисленной стали в излож-нице происходит бурное выделение пузырьков оксидов углерода – сталь как бы кипит. Для удаления кислорода (раскисление стали) в расплав в конце варки вводят раскислители (ферросилиций, ферромарганец, алюминий), способные соединяться с кислородом. Сталь, в которую введены все три раскислителя, называют спокойной, два – полуспокойной, один – кипящей.

ПО КАЧЕСТВУ

По качеству стали делят на обыкновенные, качественные, высококачественные и особокачественные. Различие между ними состоит в количестве содержания вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений. Допустимые содержания элементов, %: в особо высококачественных сталях – каждого элемента до 0,015; в высококачественных – серы не более 0,02 и фосфора – 0,025; в качественных – каждого элемента не болеее 0,035; в обыкновенных – серы до 0,08 и фосфора – 0,09.

ПО МЕТОДУ ПРОКАТКИ

По методу прокатки различают стали горячекатаные и холоднокатаные. Последние имеют более ровную и гладкую поверхность и наиболее равномерную толщину.

Таблица соответствия марок сталей

Таблица заменителей сталей