Углеродистые конструкционные стали: виды, свойства, марки
Металлоизделия
Трубы
Опоры трубопроводов
Крепеж
Металлоконструкции
Кронштейны
Металлические корпуса
Детали трубопровода
ППУ ВУС ЦПП
- Круги
- Из конструкционной углеродистой стали
- Из конструкционной легированной стали
- Из конструкционной легированной низкоуглеродистой стали
- Из кислотостойкой нержавейки
- Из хромистой нержавейки
- Из никельсодержащей нержавейки
- Из никельсодержащей конструкционной стали
- Квадраты
- Из конструкционной углеродистой стали
- Из конструкционной легированной стали
- Из конструкционной легированной низкоуглеродистой стали
- Из кислотостойкой нержавейки
- Из хромистой нержавейки
- Из никельсодержащей нержавейки
- Из никельсодержащей конструкционной стали
Что такое конструкционные углеродистые стали?
По химическому составу все стали принято разделять на два класса: углеродистые и легированные. Обе группы в своем составе содержат железо и углерод, плюс некоторые постоянные примеси, которые присущи таким железоуглеродистым сплавам. Но легированные стали помимо этого содержат также дополнительные вещества, различные химические элементы (в таких сталях могут содержаться хром, марганец, никель, кремний, молибден и др.).Стали по химическому составу: | |
Углеродистые стали | Легированные стали |
Железо | Железо |
Углерод | Углерод |
Постоянные примеси | Постоянные примеси |
Легирующие элементы |
Стали по назначению: | |||
Конструкционные | Инструментальные | ||
Общего назначения | Специального назначения | ||
стали для изготовления конструкций | стали со специальными свойствами (жаропрочные, кислотостойкие, коррозионностойкие, др.) | стали для производства инструмента |
Сферы применения конструкционных сталей
Такие сплавы применяются в тех областях, где необходима прочность и устойчивость к нагрузкам. Например, в машиностроении, где для промышленного оборудования, спецтехники, железнодорожного транспорта и пр. делают крепежные элементы, различные детали и механизмы, трубные изделия, детали поршневого двигателя, газовых или паровых турбин, карбюраторные валы. Машиностроительные стали по своему назначению могут быть шарикоподшипниковыми, автоматными, пружинными, криогенными, жаропрочными. Из закаленной конструкционной стали делают пружины, рессоры, сильфоны. Из очень твердых сплавов делают подшипники. Примеры использования конструкционных углеродистых сталей:Конструкционные углеродистые стали | |
Машиностроительные | Строительные |
оси, валики, втулки, крюки кранов, упоры, шестерни, гайки, болты, трубный прокат, листовой металл, пружины, рессоры, зубчатые колеса, фрикционные диски, поршни, клапаны, рычаги, валы, шатуны, маховики, шпиндели | арматура, балки, стержни, профнастил, трубы, трубопроводы, болты, гайки, крюки, соединительные муфты, фланцы, тройники, серьги, траверсы, звездочки, шпиндели, крепежные детали, сварные строительные конструкции |
Предлагаем лучшие цены на нержавеющий металлопрокат:
Свойства конструкционных сталей
Конструкционные стали, учитывая их предназначение, должны обладать следующими технологическими и механическими свойствами:- хорошая свариваемость;
- способность поддаваться такой обработке, как резка металла;
- пластичность (они должны гнуться и вытягиваться);
- стойкость к появлению трещин и швов во время обработки;
- прочность и твердость, устойчивость к большим нагрузкам;
- подходящая для условий эксплуатации ударная вязкость.
Марка стали | Предел прочности (МПа) | Относительное удлинение (%) | Назначение | |
Ст0 | 310 | 20 | Малонагруженные детали | прокладки, шайбы |
Ст1 | 310–400 | 32 | детали высокой вязкости, неответственная арматура, швеллеры, двутавры | |
Ст2 | 330–420 | 20 | детали повышенной пластичности, болты, шпильки, гайки | |
Ст3 | 370–470 | 24 | Средненагруженные детали | трубы, кожухи, заготовки, профили, листы, арматура, уголки, шестигранники |
Ст4 | 410–520 | 22 | валы, оси, втулки, листовой прокат, рычаги, кронштейны | |
Ст5 | 500–640 | 17 | упоры, тяги, фланцы, втулки, клинья, звездочки, стержни | |
Ст6 | 600 | 12 | шпиндели, клинья, ломы, оси, валы, поршни |
Элемент | Влияние элемента на свойства сплава |
Фосфор | повышает хрупкость металла |
Сера | снижает пластичность, повышает подверженность металла ржавлению |
Водород | повышает хрупкость, подверженность металла окислению и коррозии |
Кислород и азот | уменьшают вязкость и пластичность |
Классификация углеродистых конструкционных сталей
По содержанию углерода в сплаве такие стали делят на:Низкоуглеродистые стали | В них углерода содержится не более 0,25%. Такие конструкционные стали хорошо поддаются сварке, являются пластичным и среднепрочными. |
Среднеуглеродистые стали | Концентрация углерода составляет 0,25–0,6%. Их характеризует хорошая свариваемость, высокая прочность, возможность механической обработки разными способами. |
Высокоуглеродистые стали | Это конструкционные стали с долей углерода от 0,6% до 2%. Такие сплавы в своем составе имеют марганец. Они очень прочные и упругие. |
Стали обыкновенного качества | В них фосфора и серы содержится вплоть до 0,05%, что в маркировке стали обозначается буквами “Ст”. |
Качественные углеродистые конструкционные стали | Содержание вредных элементов не превышает 0,035%, а в маркировке используется слово “Сталь”. |
Высококачественные стали | Примеси составляют до 0,025%. Отличить их можно по букве “А” в маркировке таких сплавов. |
Особовысококачественные стали | Фосфора и серы в их составе содержится не более 0,015%, а в маркировке имеется буква “Ш”. |
- Кипящие – их раскисляют с помощью марганца. Это обычно низкоуглеродистые стали, качественные или обыкновенного качества.
- Спокойные – для их раскисления используют марганец, алюминий и кремний. Это и углеродистые, и легированные стали.
- Полуспокойные – раскисляют марганцем и алюминием. Такими бывают только углеродистые стали.
Конструкционная углеродистая сталь. Марки
Когда понятны принципы, по которым формируется маркировка, запоминать определенные марки стали уже не нужно. Для маркировки конструкционных сталей используют буквы с цифрами, которыми зашифровывается содержание углерода и (в случае с легированными конструкционными сталями) количество определенных добавок. Конструкционная сталь обыкновенного качества маркируется буквами “Ст”, после которых идет цифра от 0 до 6. Чем выше эта цифра, тем выше содержание углерода и, соответственно, механические свойства стали данной марки. Например, в сталь марки Ст 30 добавлено 0,3% углерода, в Ст 10 – 0,1%. Никаких легирующих добавок в сталях этих марок нет. Марки качественной углеродистой конструкционной сталиМашиностроительные стали | Автоматные стали | Котельные стали |
08, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60 | А12, А20, А30 | 20К |
Преимущества и недостатки конструкционной углеродистой стали
Все преимущества таких сплавов проявляются в полной мере только после термической обработки изделий, изготовленных из стали. При этом чем выше температура, при которой происходит закалка, тем выше прочность итогового материала. После закалки изделия из конструкционной углеродистой стали обладают:- усиленным сопротивлением пластическим деформациям;
- повышенной прокаливаемостью (хотя этот показатель лучше у легированной конструкционной стали);
- после закалки можно снизить риск возникновения трещин и коробления с помощью охлаждения металла в масле.
- потеря сопротивления усталости и твердости под воздействием температуры;
- подверженность обратимой отпускной хрупкости;
- изменение структуры после таких методов обработки, как ковка и прокатка.
Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества
По определению, конструкционной называется сталь, применяемая для выпуска строительных и машиностроительных изделий, деталей и механизмов различного оборудования. В зависимости от содержания в стали различных химических элементов, сталь подразделяется на несколько видов и групп. Сегодня многие компании предлагают купить конструкционную сталь, используемую в соответствии с основными свойствами и техническими особенностями. В нашем случае мы будем рассматривать конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества.
Стали первой группы (Группа А — поставляемая по механическим свойствам и применяемая в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства):
Стали второй группы (Группа Б — поставляемая по химическому составу и применяемая для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом):
Стали третьей группы (Группа В — поставляемая по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке):
Сталь ВСт2кп | Сталь ВСт2пс | Сталь ВСт2сп | Сталь ВСт3кп | Сталь ВСт3пс | Сталь ВСт3Гпс | Сталь ВСт3сп |
Сталь ВСт4кп | Сталь ВСт4пс | Сталь ВСт5пс | Сталь ВСт5сп | Сталь ВСт6пс | Сталь ВСт6сп |
Общие сведения
Конструкционные углеродистые сплавы обыкновенного качества благодаря высоким техническим характеристикам при относительно небольшой цене пользуется популярностью во многих отраслях промышленности, в том числе машиностроении. Также востребован сплав в строительстве и хозяйственной сфере.
При производстве различных изделий, применяются разные способы. Так, используя метод горячего или холодного проката получают листовые и профилированные изделия.
Листовые изделия могут быть:- Тонко или толстолистовыми;
- Широкополосными;
- В виде лент;
- В виде проволоки;
- Другими металлическими изделиями.
- Заготовок с квадратным сечением (блюм);
- Полупродукта с прямоугольным сечением (сляб);
- Плоских заготовок из конструкционной углеродистой стали (сутунка) и другие.
Также, в зависимости от назначения изделия, применяется ковка, непрерывное литье, штамповка. При производстве слитков применяют отливку.
Физические показатели
Главные показатели, характерные для стальных сплавов обыкновенного качества, имеют следующий вид:
- При проверке на сжатие/растяжение Коэффициент Пуансона составляет порядка 0,24-0,28;
- Модуль продольной упругости (Юнга) для сталей обыкновенного качества составляет 20500 кг/мм2;
- Еще одним показателем, характеризующим степень упругости углеродистой конструкционной стали является модуль сдвига. Для сталей рассматриваемого вида он составляет 8100 кг/мм2;
- Плотность. В зависимости от системы исчисления составляет: 7800 кг/м3 в системе СИ, 7,8 г/см3 в системе СГС и 796 тем/м3 в системе МКСС;
- Допускаемое напряжение для конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества составляет 14 кг/мм2, как на сжатие, так и на растяжение.