Углеродистые стали классификация маркировка и применение
Содержание:
- 1 Классификация углеродистых сталей
- 2 Конструкционные металлы
- 3 Инструментальные стали
- 4 Производство стали
- 5 Процессы раскисления
- 6 Классификация углеродистой стали
- 7 Особенности маркировки конструкционной стали обыкновенного качества
- 8 Классификация конструкционных сталей обыкновенного качества
- 9 Маркировка углеродистой качественной стали
- 10 Исключения в маркировке
- 11 Классификация углеродистых качественных сталей
- 12 Применение углеродистой конструкционной стали
- 13 Требования к углеродистым инструментальным сталям
- 14 Использование углеродистых инструментальных сталей
Сталь является металлом, широко используемым в машиностроении, самолетостроении, строительстве и других отраслях производства. Популярность материала обусловлена сочетанием его отличных технологических и физико-механических свойств. К сталям относят железоуглеродистые соединения, химический состав которых предполагает содержание углерода в количестве менее 2,14%, а помимо этого компонента присутствуют вредные и полезные примеси.
Сочетание характерной циклической прочности в статическом состоянии и жесткости достигается путем изменения содержания углерода и легирующих компонентов. Различные качества стали получаются в результате применения в производстве определенных химических и термических технологий.
Классификация углеродистых сталей
Углеродистые сплавы подразделяют по следующим характеристикам:
- количеству содержащегося углерода;
- назначению;
- структуре в состоянии равновесия;
- степени раскисления.
В зависимости от количества углерода материал делят на категории:
- высокоуглеродистые — больше 0,7%;
- среднеуглеродистые — 0,3−0,7%;
- низкоуглеродистые — до 0,3%.
В результате полученного качества стальные сплавы делят на:
- высококачественные;
- обыкновенные;
- качественные.
Из металла в жидком состоянии удаляют кислород для уменьшения хрупкости при горячем формировании, этот процесс называется раскислением. По характеру отвердевания и степени раскисления материал классифицируется как кипящий, полуспокойный и спокойный.
В зависимости от полученной структуры в равновесном состоянии материал делят на:
- эвтектоидные, характеризующиеся структурой из перлита;
- доэвтектоидные, содержащие перлит и феррит;
- заэвтектоидные — со вторичным цементитом и перлитом.
По назначению использования металл подразделяется на группы:
- конструкционные (улучшаемые, высокопрочные, цементируемые, рессорно-пружинные), применяемые в строительстве, приборостроении, машиностроении и самолетостроении;
- инструментальные для штампов горячей (200˚С) и холодной прессовки, измерительного и режущего инструмента).
Конструкционные металлы
Обыкновенные по качеству стали выпускаются в виде балок, прутков, листового материала, швеллеров, труб, уголка и другого проката и делятся на категории А, В, Б. В наименовании присутствуют буквы Ст и цифра, обозначающая номер марки, с увеличением значения числа увеличивается показатель содержания углерода. Для материалов категорий В и Б, но не А, перед Ст ставится искомая буква для указания принадлежности.
Группа раскисления обозначается СП, ПС, КП — спокойные, полуспокойные и кипящие, соответственно. Категория, А используется для производства деталей, получаемых холодной обработкой, Категория Б применяется для элементов, изготавливаемых сваркой, ковкой, по методу термической обработки. Стали В по стоимости дороже предыдущих категорий, используются для производства ответственных конструкций и сварочных элементов.
Из всех трех категорий обыкновенных углеродистых сталей делают металлические конструкции и детали в приборостроении и машиностроении со слабой нагрузкой, в тех случаях, когда работоспособность обусловлена требуемой жесткостью. Металлы в виде арматуры вкладывают в железобетонные конструкции. Из категорий В и Б делают сварные фермы, рамы и металлические узлы, которые затем укрываются цементным раствором.
Среднеуглеродистые группы с большим запасом прочности используют для рельсов, колес железнодорожных вагонов, шкивов, валов и шестеренок механических приспособлений и машин. Некоторые материалы этой группы разрешаются к термической обработке.
Качественные стали углеродистой группы применяют в слабонагруженных деталях, они маркируются цифрами от 05 до 85, обозначающими процентную концентрацию углерода. К углеродистым материалам относятся стали с увеличенным содержанием марганца, которые отличаются повышенной прокаливаемостью. За счет изменения количества углерода, марганца и выбора соответствующего способа термической обработки получают различные технологические и механические качества.
Низкоуглеродистые сплавы отличаются хорошей пластичностью при холодной обработке, но имеют небольшой запас прочности. Их выпускают в виде листов, материал мягкий, легко штампуется, тянется, сюда относят жесть и металл для эмалированных предметов быта. При цементировании сталей в производстве увеличивается показатель поверхностной прочности, что дает возможность изготавливать малонагруженные колеса зубчатой передачи, кулачки и др.
Среднеуглеродистые металлы и аналогичные составы с увеличенным процентом марганца отличаются средними показателями прочности, но пластичность и вязкости при этом снижается. По условиям работы запчастей определяется метод усиления сталей в виде нормализации, низкоотпускной и ТВЧ закалки и др. Из них делают высокопрочную проволоку, рессоры, пружины и повышенными требованиями к износостойкости.
Автоматные виды
Эти материалы маркируются литерой, А и цифрами, указывающими на концентрацию углерода в сотых процента. Легирование свинцом добавляет букву С после А. Введение селена, марганца, теллура позволяет сократить применение режущего инструмента при обработке. На степень обрабатываемости также влияет добавка фосфора, серы и кальция, последний вводится в виде силикальцита в жидкий сплав.
Содержание фосфора и серы снижает показатели качества, сера снижает антикоррозионные свойства, сульфидов ведут к нарушению однородности металла. Их этого класса сталей делают детали сложной формы и поверхности, крепежные элементы, рассчитанные на небольшую нагрузку.
Легированные типы
К ним относят металлы с содержанием легирующих добавок в количестве до 2,5%. Буквенные обозначения марки включают литеры, указывающие на определенные примеси, а цифра после них говорит о процентном содержании элемента. Если его содержание менее 1,5%, то в обозначении добавка не ставится.
Содержание углерода в этой группе сталей нормируется количеством 0,1−0,3%, к основным свойствам после термической, химической обработки и низкого отпуска после закалки относят:
- высокую твердость материала на поверхности;
- уменьшенную прочность средних слоев и повышенную вязкость.
Стали используют для производства деталей машин и приборов, предназначенных для работы с ударными и переменными нагрузками в условиях повышенной изнашиваемости.
Цементируемые материалы
Для повышения показателей твердости, выносливости при контакте, износостойкости, прокаливаемости используют хром, магний, никель, последний элемент повышает вязкость и снижает предел хладноломкости. Цементируемые составы делят на две группы:
- средней прочности с порогом текучести меньше 700 МПа;
- повышенной прочности с аналогичным показателем в пределах 700−1100 МПа.
По содержанию добавок различают виды:
- хромистые составы и хромованадиевые, цементируемые на глубину менее 1,5 мм;
- хромомарганцевые составы включают титана 0,06%, марганца и хрома по 1%, имеют особенность внутренне окисляться при газовой цементации, что ведет к уменьшению прочностных характеристик;
- хромоникельмолибденовые сплавы являются представителями мартенситного класса и отличаются уменьшенным короблением, что обусловлено воздушной закалкой, легированием редкоземельными металлами, повышающими прокаливаемость, статическую прочность и сопротивление ударам.
Пружинно-рессорные сплавы
Детали работают в условиях упругой деформации и подергаются циклическим нагрузкам, поэтому от сталей требуются высокие показатели текучести, пластичности и сопротивления излому. В состав входят:
- марганец — менее 1,2%;
- кремний — менее 2,7%;
- ванадий — до 0,26%;
- хром — до 1,25%;
- никель — менее 1,75%;
- вольфрам — менее 1,2%.
В процессе обработки уменьшаются размеры зерен, увеличивается сопротивление металла. Для транспортного производства особо ценными являются кремнистые сплавы, если технология не позволяет им в производстве обезуглероживаться, то выносливость материала остается на уровне заданных параметров. Введение ванадия, хрома, ванадия, никеля помогает затормозить излишний рост зерен при нагревании и повысить прокаливаемость. Из высокоуглеродистых холоднотянутых проволок, аустенитных нержавеек и высокохромистых мартенситных сталей, также делают пружины и другие упругие элементы.
Инструментальные стали
Для обеспечения надежной работы инструментов сталь должна обладать специальными свойствами, которые проявляются у каждой группы материалов по-разному в зависимости от производства и технологии введения добавок.
Шарикоподшипниковые формы
Сплавы при производстве очищаются от неметаллических примесей, использование технологии вакуумно-дугового или электрошокового переплава уменьшает пористость металла. При производстве подшипников и их узлов применяют хромистые шарикоподшипниковые стали с добавками хрома. Дополнительное легирование осуществляется марганцем и кремнием с целью увеличить показатель прокаливаемости. Чтобы детали можно было изготавливать методом холодной штамповки и резать применяется отжиг металла на твердость.
Закалка деталей (роликов, шарикоподшипников и колец) проводится в масляной ванне при температуре 850−870˚С, их охлаждают с целью обеспечения стабильности до 25˚С перед отпуском. Так как подшипниковые и подобные элементы при эксплуатации испытывают сильные динамические нагрузки, то их делают из металлов с дальнейшей термической обработкой и цементацией.
Износостойкие виды
Сопротивление износу повышается с увеличением показателя поверхностной твердости материала. Для долговременной эксплуатации важны такие качества сплава:
- сопротивление разрушению при абразивном трении;
- долговременная эксплуатация в условиях высокого давления и ударных нагрузок.
Износостойкие металлы применяют при изготовлении гусеничных траков, дробильных плит камнедробильного оборудования, раздавливающих щек. Работа в таких условиях эффективна благодаря свойству сталей набирать прочность и твердость в условиях пластической холодной деформации, достигающей 70%. Добавки фосфора больше 0,027% приводят к увеличению хладноломкости сырья.
Литая сталь имеет структуру аустенита, у которого на границах зерен выделяется излишний марганца карбид, ведущий к уменьшению прочности и вязкости. Чтобы получить аустенитную однофазную структуру заготовки закаливают в водной среде при температуре около 1100˚С.
Сопротивляющиеся коррозии
Эти материалы используют для изготовления элементов приборов, работающих в условиях электрохимической коррозии, их называют нержавеющими. Стойкость к коррозии развивается после введения добавок, ведущих к образованию поверхностных пленок с хорошей адгезией к металлу. Эти слои уменьшают непосредственное взаимодействие сталей с внешними раздражающими факторами и повышают потенциал в электрохимической среде.
Нержавеющие металлы делят на хромоникелевые и хромистые. Хромистые составы используют для пластичных деталей, которые изготавливают штамповкой и методом сварки. Этот вид подразделяют на ферритные, мартенситно-ферритные и мартенситные сплавы. Для повышения сопротивления ударам их закаливают в масле при температуре около 1000˚С в условиях высокого отпуска с показателями температуры в пределах 600−800˚С.
Жаропрочные сплавы
Применяют для изготовления элементов, работающих при температуре выше 500˚С, составы низколегированные, содержащие до 0,25% С и других легирующих добавок: хрома, вольфрама, никеля. Закалка и нормализация осуществляется в масле при температуре около 890−1050˚С. Из перлитных сталей делают детали, подвергающиеся в работе режиму ползучести при малых нагрузках, например, паронагревательные трубы, арматура котлов с паром, крепежные детали.
Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % С (точка Е) при малом содержании других элементов, называются углеродистыми сталями. Углеродистые стали завершают кристаллизацию образованием аустенита. В их структуре нет эвтектики (ледебурита), благодаря чему они обладают высокой пластичностью, особенно при нагреве, и хорошо деформируются.
Углеродистые стали выплавляются в электропечах, мартеновских печах и кислородных конвертерах. Наилучшими свойствами обладает электросталь, более чистая по содержанию вредных примесей — серы и фосфора, а также газов и неметаллических включений. Она идет для изготовления наиболее ответственных деталей.
Углеродистые стали классифицируют по структуре, способу производства и раскисления, по качеству.
По структуре различают:
- 1) доэвтектоидную сталь, содержащую до 0,8 % С, структура которой состоит из феррита и перлита;
- 2) эвтектоидную, содержащую около 0,8 % С, структура которой состоит только из перлита;
- 3) заэвтектоидную, содержащую 0,8-2,14 % С; ее структура состоит из зерен перлита, окаймленных сеткой цементита.
По способу производства различают стали, выплавляемые в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом.
По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали.
По качеству различают стали обыкновенного качества и качественные стали. Стали обыкновенного качества содержат не более 0,05 % S и не более 0,04 % Р. Качественные стали содержат не более 0,04 % S (в случае инструментальных сталей до 0,03 %) и не более 0,035 % Р, они менее загрязнены неметаллическими включениями и газами. В особо ответственных случаях применяются стали, содержащие менее 0,02 % S и 0,03 % Р. Поэтому при одинаковом содержании углерода качественные стали имеют более высокие пластичность и вязкость, особенно при низких температурах. Качественные стали предпочтительнее для изготовления изделий, эксплуатируемых при низких температурах, в частности в условиях Севера и Сибири.
Стали обыкновенного качества изготавливают по ГОСТ 380 94. Выплавка их обычно производится в крупных мартеновских печах и кислородных конвертерах. Обозначают их буквами "Ст" и цифрами от 0 до 6, например: СтО, Ст1. Стб. Буквы "Ст” обозначают “сталь”, цифры — условный номер марки стали в зависимости от ее химического состава. В конце обозначения марки стоят буквы “кп”, “пс”, “сп”, которые указывают на способ раскисления: “кп” — кипящая, “пс” — полуспокойная, “сп” — спокойная.
Химический состав стали должен соответствовать нормам.Чем больше цифра условного номера стали, тем выше в ней содержание углерода. Содержание серы в стали всех марок, кроме СтО, должно быть не более 0,050 %, фосфора — не более 0,040 %; в стали марки СтО серы — не более 0,060 %, фосфора — не более 0,070 %.
Качественные углеродистые стали выплавляются в электропечах, кислородных конвертерах и мартеновских печах по ГОСТ 1050-88. Качественные стали поставляют по химическому составу и по механическим свойствам. К ним предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей (серы не более 0,04 %, фосфора не более 0,035 %). Для сталей марок 11кп и 18кп, применяемых для плакировки, содержание серы должно быть не более 0,035 %, фосфора не более 0,030.
Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами 05, 10, 15. 60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.
При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскисленности: кп, пс. В случае спокойной стали степень раскисленности не указывается.
По содержанию углерода качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3-0,5 % С) и высокоуглеродистые конструкционные (до 0,65 % С).
Для изделий ответственного назначения применяют высококачественные стали с еще более низким содержанием серы и фосфора. Необходимость обеспечения низкого содержания вредных примесей в высококачественных сталях дополнительно удорожает и усложняет их производство. Поэтому обычно высококачественными сталями бывают не углеродистые, а легированные стали. При обозначении высококачественных сталей в конце марки добавляется буква А, например сталь У10А.
Углеродистые стали, содержащие 0,7-1,3 % С, используют для изготовления ударного и режущего инструмента. Их маркируют У7, У13, где “У” означает углеродистую сталь, а цифра -содержание углерода в десятых долях процента.
Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже малое изменение содержания углерода оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением углерода в структуре стали растет содержание цементита. При содержании до 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8 % С в структуре стали кроме перлита появляются структурно свободный вторичный цементит.
Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличиваются твердость и прочность и уменьшаются вязкость и пластичность стали.
Рост прочности происходит при содержании в стали до 0,8-1,0 % С. При увеличении содержания углерода более 1,0 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных зерен, легко разрушающейся при нагружении. По этой причине заэвтектоидные стали подвергают специальному отжигу, в результате которого получают структуру зернистого перлита.
Углерод оказывает существенное влияние на технологические свойства стали: свариваемость, обрабатываемость давлением и резанием. С увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость, а также способность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии. Лучше всего обрабатываются резанием среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3—0,4 % С. Низкоуглеродистые стали при механической обработке дают плохую поверхность и трудно удаляемую стружку. Высокоуглеродистые стали имеют повышенную твердость, что снижает стойкость инструмента.
Сталь – продукт черной металлургии, главный конструкционный материал. Из него производят строительную арматуру, металлопрокат различного профиля, трубы, детали, механизмы и инструменты.
Производство стали
Черная металлургия занимается производством чугуна и стали. Чугун – твердый, но не прочный материал. Сталь – прочный, надежный, пластичный, склонный к легированию металл, используемый в литейном производстве, прокатке, ковке и штамповке.
Существует несколько способов выплавки стали:
- Конверторный. Оборудование: кислородный конвертор. Шихта (исходные материалы): белый чугун, стальной металлолом, известняк. Производятся только углеродистые стали.
- Мартеновский. Оборудование: мартеновская печь. Шихта: жидкий чугун, стальной металлолом, железная руда. Универсален как для углеродистых, так и для легированных сталей.
- Электродуговой. Оборудование: электродуговая печь. Шихта: стальной металлолом, чугун, кокс, известняк. Универсальный метод.
- Индукционный. Оборудование: индукционная печь. Шихта: стальной и чугунный металлолом, ферросплавы.
Суть процесса производства стали – уменьшение количества негативных химических включений с целью получения металла, который в народе называют «железом», а точнее – железоуглеродистого сплава с содержанием углерода в нем не больше 2,14%.
Процессы раскисления
Для стали на завершающем этапе выплавки характерен процесс кипения, на который влияют присущие в ней азот, водород, окиси углерода. Такой сплав в затвердевшем состоянии имеет пористую структуру, которая убирается прокаткой. Он мягкий и пластичный, однако недостаточно прочный.
Процесс раскисления заключается в деактивации кипящих примесей путем ввода в сплав ферромарганца, ферросилиция, алюминия. В зависимости от количества остаточных газов и раскислительных элементов, сталь может быть полуспокойная или спокойная.
Готовую сталь требуемой степени раскисления разливают в изложницы для кристаллизации и использования на последующих технологических этапах изготовления готовой стальной продукции.
Классификация углеродистой стали
Всю сталь, существующую на мировом рынке, можно разделить на углеродистую и легированную. Все марки углеродистой стали разделяются по разным группам классификатора и особенностям обозначения.
Исходя из основных классификационных признаков, выделяют:
- Углеродистые конструкционные стали. В них карбона меньше 0,8%. Они используются для изготовления арматуры, прокатной продукции и литья.
- Углеродистые инструментальные стали, которые содрежат карбон в количестве от 0,7% до 1,3%. Их используют для инструментов, оборудования приборов.
По способам раскисления:
- кипящие — раскислительных элементов (РЭ) в составе меньше 0,05%;
- полуспокойные — 0,05%≤РЭ≤0,15%;
- спокойные — 0,15%≤РЭ≤0,3%.
По химическому составу:
- малоуглеродистые (0,3%≤С);
- среднеуглеродистые (0,3≤С≤0,65%);
- высокоуглеродистые (0,65≤С≤1,3%).
Стали, содержащие углерод в количестве выше 1,3%, не используются в промышленности.
В зависимости от микроструктуры:
- доэвтектоидные — в такой стали углерода в составе меньше 0,8%;
- эвтектоидные — это стали с содержанием углерода 0,8%;
- заэвтектоидные — стали с содержанием углерода свыше 0,8%.
- Обычного качества. Серы здесь содержится меньше 0,06%, фосфора – не больше 0,07%.
- Качественные стали. Они не содержат серы и фосфора больше 0,04%.
- Высококачественные. Количество серы тут не превышает 0,025%, а фосфора – не больше 0,018%.
По основному стандарту марки углеродистой стали распределяют на:
- конструкционные обычного качества;
- конструкционные качественные;
- инструментальные качественные;
- инструментальные высококачественные.
Особенности маркировки конструкционной стали обыкновенного качества
Стали обыкновенного качества содержат: С – до 0,6%, S – до 0,06%, P – до 0,07%. Давайте рассмотрим, как маркируется эта углеродистая сталь. ГОСТ 380 определяет следующие нюансы обозначения:
- А, Б, В – группа; А – не обозначается в марках;
- 0–6 после букв «Ст» – порядковый номер, в котором зашифрован химический состав и (или) механический свойства;
- Г – наличие Мангана Mn (марганца);
- кп, пс, сп – степень раскисления (кипящая, полуспокойная, спокойная).
Цифры от 1 до 6 после обозначения степени раскисления через тире — это категории. При этом первая категория не обозначается никак.
Буквы же М, К в начале марки могут означать металлургический способ производства: мартеновский или кислородно-конверторный. Между прочим, углеродистые стали обыкновенного качества представлены количественным составом марок, примерно в 47 штук.
Классификация конструкционных сталей обыкновенного качества
Углеродистые стали обыкновенного качества разделяются на группы.
- Группа А: стали, которые должны точно соответствовать заданным механическим свойствам. Потребителю они поставляются чаще всего в виде листового и многопрофильного проката (листы, тавры, двутавры, арматура, заклепки и корпуса). Марки: Ст0, Ст1 – Ст6 (кп, пс, сп), категории 1-3, в том числе Ст3Гпс, Ст5Гпс.
- Группа Б: стали, которые должны быть регламентированы необходимым химическим составом и свойствами. Изготавливается литье и прокат, который будет подвергаться дополнительной механической обработке давлением в горячем состоянии (ковка, штамповка). Марки: БСт0, БСт1 (кп-сп), БСт2 (кп, пс), БСт3 (кп-сп, в том числе БСт3Гпс), БСт4 (кп, пс), БСт 6 (пс, сп), категории 1 и 2.
- Группа В: стали, которые должны соответствовать нужным химическим, физическим, механическим и технологическим свойствам. Этой группе присуще разнообразие марок, из которых изготавливается пластичный листовой прокат, прочная арматура для работы в зонах значительных температурных перепадов, ответственные детали (болты, гайки, оси, пальцы поршней). Всю продукцию различного состава, свойств и марок этой группы объединяет хорошая технологическая свариваемость. Марки: ВСт1-ВСт6 (кп, пс, сп), ВСт5 (пс, сп), в том числе ВСт3Гпс, категории 1-6.
Конструкционные стали обыкновенного качества – сплавы, имеющие широкое разноплановое использование в промышленности.
Маркировка углеродистой качественной стали
Содержание углерода в стали названного качества от 0,05% до 0,6%. Выплавка металла этой классификационной группы происходит мартеновским или электродуговым способами. Широкий диапазон углеродного присутствия разнообразит механические свойства: низкоуглеродистые – пластичные, среднеуглеродистые – прочные.
Углеродистые качественные стали имеют в составе S и P не более 0,04%, соответственно.
Маркировка (ГОСТ 1050-88):
- цифры 05-60 – зашифрованное наличие углерода (минимальное – 0,05%, максимальное – 0,6%);
- кп, пс, сп – степень раскисления («сп» не обозначается);
- Г, Ю,Ф – содержат марганец, алюминий, ванадий.
Исключения в маркировке
Углеродистые качественные стали в своей маркировке имеют исключения:
- 15К, 20К, 22К – качественные стали, применимы в котлостроении;
- 20-ПВ – углерода – 0,2%, сталь применима в изготовлении труб методом горячей прокатки, в котлостроении и монтаже отопительных систем, содержит медь и хром;
- ОсВ – сталь для изготовления вагонных осей, содержит никель, хром, медь.
Для всех марок качественных сталей характерна возможная необходимость использования термической (к примеру, нормализация) и химико-термической обработки (к примеру, цементация).
Классификация углеродистых качественных сталей
Этот вид углеродистых сталей можно условно разделить на 4 группы:
- Высокопластичный материал, применимый для холодной механической обработки (прокатки), листовой и трубный прокат. Марки — сталь 08пс, сталь 08, сталь 08кп.
- Металл, используемый в горячей прокатке и штамповке, который будет работать в термически агрессивных условиях. Марки — от сталь 10 до сталь 25.
- Сталь, нашедшая применение в изготовлении ответственных деталей, в том числе пружин, рессор, муфт, болтов, валов. Марки — от сталь 60 до сталь 85.
- Стали, требующие надежной эксплуатации в агрессивных условиях (к примеру, цепь гусеничного трактора). Марки сталь 30, сталь 50, сталь 30Г, сталь 50Г.
Также возможно разделить на 2 группы все известные марки углеродистой стали из класса качественных: конструкционные обычные и конструкционные марганецсодержащие.
Применение углеродистой конструкционной стали
Класс стали по качеству | Марка | Применение |
обычного качества | Ст0 | арматура, обшивка |
Ст1 | тавры, двутавры, швеллеры | |
Ст3Гсп | строительный прокат | |
Ст5сп | втулки, гайки, болты | |
Ст6пс | строительные ломы | |
ВСт4кп | фасонный, листовой, сортовой прокат для прочных конструкций | |
качественная | Сталь10 | трубы для котлов, штамповки |
Сталь15 | детали высокой пластичности, кулачки, болты, гайки | |
Сталь18кп | сварные конструкции | |
Сталь 20пс | оси, вилки, пальцы, штуцера, патрубки | |
Сталь50 | зубчатые колеса, муфты сцепления | |
Сталь60 | шпиндели, шайбы, пружинные кольца |
Углеродистые инструментальные стали отличаются высокой прочностью и ударной вязкостью. Они обязательно подлежат многоступенчатой термообработке.
Содержание углерода в стали: 0,7 – 1,3%. Для качественной – до 0,03%, фосфора – до 0,035%. А для инструментальной высококачественной: серы – до 0,02%, фосфора – до 0,03%.
Марочное обозначение (ГОСТ 1435-74):
- У – углеродистая инструментальная;
- 7 -13 – содержание углерода в ней 0,7-1,3%, соответственно;
- Г – наличие в составе марганца;
- А – высококачественная.
Исключениями из основных принципов маркирования углеродистых инструментальных сталей – материал для деталей часовых механизмов А75, АСУ10Е, АУ10Е.
Требования к углеродистым инструментальным сталям
В соответствии с ГОСТом, инструментальные стали должны соответствовать ряду характеристик.
Необходимые физико-химические и механические свойства: качественные показатели твердости, ударной вязкости, прочности, стойкости к температурным изменениям во время эксплуатации (во время резки, сверления, ударных нагрузок), устойчивость к коррозии.
Заданные технологические свойства:
- стойкость к негативным процессам технологии резания (налипание стружки, наклеп);
- хорошая обрабатываемость точением и шлифованием;
- податливость к термообработке;
- стойкость к перегреву.
Для повышения качественных механических и технологических показателей инструментальные стали подвергают многоступенчатой термообработке:
- отжиг исходного материала перед изготовлением инструментов;
- закалка (охлаждение в растворах солей) и последующий отпуск готовых изделий (в основном, низкий отпуск).
Полученные свойства определяются химическим составом и полученной микроструктурой: мартенсит с цементитными и аустенитными включениями.
Использование углеродистых инструментальных сталей
Применяются описываемые стали для изготовления всевозможных инструментов: режущих, ударных, вспомогательных.
- Сталь У7, У7А – молотки, зубила, топоры, стамески, кувалды, долота, рыболовные крючки.
- Сталь У8, У8А, У8Г – пилы, отвертки, кернеры, зенковки, фрезы, плоскогубцы.
- Сталь У9, У9А – слесарный инструмент, инструмент для резки по дереву.
- Сталь У10, сталь У10А, У11, У11А – рашпили, метчики, спиральные сверла, вспомогательный инструмент для штамповки и калибровки.
- У 12, У12А – развертки, метчики, измерительные инструменты.
- У13, У13А – напильники, бритвенные и хирургические инструменты, штамповочные пуансоны.
Рациональный выбор марки углеродистой стали, технологии ее термообработки, понимание ее свойств и особенностей – залог длительной службы производимых, обрабатываемых или используемых конструкций или инструментов.
Отправить ответ