Назначение и химический состав углеродистых конструкционных сталей
Углеродистые конструкционные стали – это углеродистые стали, которые обладают технологическими характеристиками, обуславливающими возможность длительной и эффективной эксплуатацию изделий из них.
Получение сталей с определенным набором технологических характеристик возможно благодаря тщательному подбору химического состава сплавов, постоянному совершенствованию способов упрочнения поверхностного слоя, использованию различных методов термической обработки и разработке металлургических способов увеличения качества сплавов. По своему назначению углеродистые конструкционные стали можно разделить на:
- строительные конструкционные или арматурные стали, обладающие хорошей свариваемостью;
- стали, предназначенные для производства продукции машиностроительной отрасли.
Конструкционные углеродистые стали могут быть специального или общего назначения. В их химическом составе, помимо полезных добавок, могут присутствовать вредные примеси, из которых самыми значимыми являются фосфор и сера. Большое содержание данных элементов делает готовые изделия более хрупкими и ухудшает их свариваемость. В зависимости от содержания фосфора и серы углеродистые конструкционные стали делятся на:
- Сплавы обыкновенного качества, в которых содержание фосфора и серы не превышает 0,05 %.
- Качественные сплавы, в которых содержание фосфора и серы не превышает 0,035 %.
- Высококачественные сплавы, в которых содержание фосфора и серы не превышает 0,025 %.
- Сплавы, отличающиеся особо высоким качеством, в которых содержание фосфора и серы не превышает 0,015 %.
В машиностроительной сфере углеродистые конструкционные стали делятся на: мало- и среднеуглеродистые; низко- и среднелегированные.
Углеродистые конструкционные стали, использующиеся в машиностроительном производстве должны соответствовать ряду механических и качественных характеристик, из которых самыми значимыми являются: прочность, пластичность и ударная вязкость. Большинство сплавов, которые используются в машиностроительной отрасли, относятся к доэвтектоидному перлитному типу. Самыми распространенными марками являются: 30X2ГСН22ВМ, 25X2ГНТРА, 30ХГСН2А, 40XН2СМА. Для того, чтобы увеличить вязкость углеродистого сплава в его состав добавляют никель и молибден. Машиностроительные углеродистые конструкционные стали также делят на группы в зависимости от того, подвергаются ли упрочнению изделия из них. Согласно данному признаку изделия делятся на изделия, не подвергающиеся упрочнению; изделия, у которых упрочнению подвергается только поверхностный слой; изделия, у которых упрочнению подвергается весь объем металла.
Углеродистые конструкционные стали общего назначения
Углеродистые конструкционные стаи общего назначения выплавляются в мартеновских печах, кислородных конвертерах или электрических печах. Они широко используются в современном строительстве, а некоторые их марки в машиностроении. Данные стали изготавливаются:
- сортовыми,
- фасонными,
- тонколистовыми,
- толстолистовыми,
- универсальными.
Конвертерное производство – это получение стали в агрегатах-конвертерах посредством продувки жидкого чугуна кислородом или воздухом.
Из них изготавливают проволоки, ленты, трубы, поковки и штамповки. Самыми распространенными марками являются: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. В данном случае «Ст» обозначает «сталь», а число - условный номер марки в зависимости от химического состава. Чем больше номер, тем больше содержание углерода в стали (за исключением Ст0). В сталях общего назначения, по сравнению с другими видами, повышенное содержание углерода и вредных примесей - серы до 0,05 %, а фосфора до 0,06 %. В сталях марки Ст0 содержание серы не более 0,06 % фосфора не более 0,07 %. Стали марок 1, 2, 3, 4 могут изготавливаться кипящими - кп, спокойными - сп и полуспокоными - пс, а стали марок 5 и 6 спокойными и полуспокойными. Стали марок Ст3пс, Ст3сп и Ст5пс производятся с повышенным содержанием марганца, в этом случае в маркировку добавляется буква Г. В спокойных сталях, раскисленныx марганцем, алюминием и кремнием, пониженное содержание кислорода и разных оксидов. Объем кремния составляет от 0,15 до 0,3 %. Добавляется он с целью увеличения предела текучести и снижения пластичности. В кипящих сталях, раскисленныx только марганцем, содержание кремния не превышает 0,05 %. У кипящих сталей, в отличии от полуспокойных и спокойных, одинаковый предел прочности, но при этом они обладают высокой пластичностью и хорошо обрабатываются прокаткой и вытяжкой. Кипящие стали более дешевые, потому что отходы при их изготовлении минимальны. Полуспокойные стали, раскисленные алюминием и марганцем, содержат до 0,15 % кремния. Они применяются для холодного выдавливания болтов и производства разных деталей.
