Конструкционная качественная углеродистая сталь
Конструкционная качественная углеродистая сталь является материалом, находящим свое предназначение во многих сферах. Сталь активно используется при производстве различных механизмов и устройств. Вместе с этим она применяется при производстве автомобилей, кораблей, поездов и т.д. Для компонентов строительных систем материал является популярным и часто применяемым.
Значительный спектр применения конструкционной качественной углеродистой стали обозначен наличием важных характеристик.
Характеристики конструкционной углеродистой стали высокого качества
К таким видам относятся те категории, которые обладают определённым комплектом научно-технических характеристик. Они обеспечивают надежную и длительную эксплуатацию деталей и запасных частей, выполненных из такой стали.
За последнее время эксперты смогли определить основные составляющие сплавов. Это позволило улучшить их качество, сделать более прочными внешний пласт. Благодаря этому конструкционные виды высокого качества применяются в различных технологических направлениях тепловой обработки. В производственном направлении это способствует значительному улучшению свойств производимого стального материала.
Углеродистые качественные стали делятся на категории. В зависимости от назначения они выпускаются:
- Для изготовления элементов машиностроения.
- При производстве строительных конструкционных сталей. Они обладают отличными свойствами при сваривании.
Классификация конструкционных сталей
В зависимости от наличия добавлений, оказывающих влияние на характеристики материала стали бывают простого, среднего, высшего и предельно высшего качества.
В зависимости от наличия углерода:
- с небольшим объемом;
- со средним процентным содержанием;
- с большим содержанием.
В зависимости от объема добавленных легирующих веществ:
- низколегированные;
- среднелегированные;
В зависимости от метода поставки:
- коваными;
- катаными;
- с калибровкой.
В зависимости от обработки:
- обычными.
- для применения в котельных;
- автоматические виды.
В зависимости от степени раскисления:
- в состоянии кипения;
- полуспокойными и спокойными.
Конструкционная сталь высокого качества так же подразделяется на общую и особую категорию назначения. В их структуру, помимо основных элементов, добавляются различные вещества. Главное значение играют сера и фосфор. Благодаря наличию данных компонентов, металл становится очень хрупким. Его сложно сварить и получить качественную поверхность при помощи обработки любого вида. Именно сера и фосфор отрицательно влияют на характеристики сплава. Такие сплавы делят стали на обычный вид, качественный, а так же высококачественный и особо высококачественный вид.
В конструктивных углеродистых сталях сера и фосфор имеется в следующих объемах:
- Сталь обычного качества марки «Ст» имеет до 0, 05% данных добавлений.
- Качественные «Стали» содержат не более 0,035%.
- Стали уровня «А» имеют до 0,025%.
- Стали качества «Ш» имеют до 0,015% указанных компонентов.
Свойства конструкционных углеродистых сталей высокого качества
Низкий процент углерода в сплаве не дает высокой прочности при хорошей гибкости. Такой материал применяется при производстве деталей, не имеющих сложное конструктивное строение. Так же на них не оказываются значительные нагрузки.
Отличительными характеристиками углеродсодержащих сплавов являются то, что они используются для создания неответственных изделий. Как правило, они не требуют термической обработки.
Сплавы с усредненным наличием углерода применяются при производстве деталей высокой прочности, но с меньшей гибкостью. Это элементы, которые требуют такой термообработки как закалка верхней поверхности, улучшение качества и нормализация. Для улучшения режущих характеристик металла с таким объемом углерода проводится отжиг.
Сплавы с высоким объемом углерода и с наличием марганца отличаются улучшенными свойствами. Они имеют длительный срок эксплуатации. Их можно применять как основу при производстве пружин.
Автоматные сплавы используются в станочных работах, имеющих автоматизированное регулирование. Сера и фосфор в таких сплавах способствуют образованию стружки при обработке металла. Такой факт в целом положительно влияет на процесс обработки. При этом гладкие поверхности деталей их таких сплавов получить практически невозможно.
Конструкционная качественная углеродистая сталь в машиностроении
Учитывая химический состав, конструкционные виды при производстве элементов машиностроения делятся на следующие категории:
- Малоуглеродистые, среднеуглеродистые;
- Низколегированные, среднелегированные.
К углеродистым сталям предъявляется целый ряд требований относительно качества и механических характеристик. Они должны обладать ударной вязкостью и прочностью. Большая часть конструкционных углеродистых сталей высокого качества, использующихся при производстве деталей, приравниваются в доэвтектоидной перлитной категории. Наиболее востребованными видами являются марки 30Х2ГСН2ВМ, 25Х2ГНТРА. Для повышения вяжущих характеристик сплавов в состав добавляется никель и молибден.
Ряд деталей, которые производятся из машиностроительного вида, подвергаются дополнительному упрочнению. Данные элементы можно разделить на следующие категории:
- Без упрочнения.
- С упрочнением поверхности.
- С упрочнением всей заготовки.
Конструкционная сталь единичной категории (08кп, 15кп, Ст.3). Из такого сплава выполняется листовой прокат. Он не требует термической обработки. Листы в таком случае могут использоваться для создания разных элементов посредством изменения формы в охлажденном виде.
Для получения пластичных элементов при производстве применяется другая технология. Пластичность можно получить посредством добавления небольшого объема кремния и углерода. Вместе с этим такие материалы помимо смены формы в охлажденном варианте можно легко соединять при помощи электрической сварки.
Конструкционная качественная углеродистая сталь проходит так же термическую обработку:
- Осуществляется закалка поверхности. Далее производится отпуск металла. Стоит указать, что последняя операция производится не всегда.
- Закалка стандартным образом. После требуется отпуск. Сочетание нескольких видов термической обработки позволяет проводить качественное сваривание стальных элементов.
- Нормализации среды.
Основные марки и характеристики сплавов, используемых в машиностроении.
В машиностроительные марки добавляется никель или сочетание железа и никеля. Такие марки делятся на следующие виды:
- Создания деталей литейным способом.
- Автоматные виды.
- С высокой износостойкостью.
- С высокой устойчивостью к коррозии.
- Шарикоподшипниковые виды.
- Пружинные виды.
- Термостойкие виды.
- Криогенные виды, которые не теряют своих свойств после обработки.
- Жароустойчивые виды.
Жароустойчивые сплавы. Они содержат в своем составе небольшой объем кремния. Они могут применяться даже в тех условиях, где температурный режим может достигать показателя в 5500 градусов Цельсия. Такие сплавы помимо термической устойчивости имеют массу значимых характеристик:
- Они могут применяться в кислых и науглероживающих веществах;
- При образовании коррозии в газовой среде они не взаимодействуют с ней.
Отрицательным фактором является наличие свойств ползучести. Они могут возникать при влиянии серьезных нагрузок. Необходимо знать при выборе материала нагрузки, а так же другие подобные параметры. Особо важное значение оказывает окружающая среда, в которой будет использоваться сплав.
Популярными сплавами являются 12Х13, 15Х25Т, 20Х20Н14С2. Из них можно выполнять следующее:
- тару для цементации металлических изделий.
- элементы силовых агрегатов поршневой группы.
- трубные изделия различной направленности и функциональности.
Низкотемпературные сплавы имеют высокую вязкость, а так же отличаются пластическими свойствами. К ним относятся так же сплавы, содержавшие небольшой объем углерода, и высоколегированные сплавы.
Интересным остается тот факт, что ползучие свойства увеличиваются после уменьшения нагрева в рабочем процессе. Определённое влияние оказывает и термическая обработка с нормализацией и отпуском. Данный вид обозначается ГОСТ 5632.
Конструкционная качественная углеродистая сталь с термической устойчивостью отличается высокой ползучестью. Так же она способна сопротивляться коррозийным образованиям в определённых агрессивных сферах. Данные материалы отлично подходят при производстве трубного проката. Вместе с этим они находят применение при производстве деталей для турбинных двигателей, работающих от пара, а так же газа. Детали, выполненные из указанных сплавов способны работать при температуре от 400 до 6500 градусов Цельсия.
Производители активно приобретают сплавы следующих марок: 15ХМ; 15Х5М; ХН70Ю.
Имеется разновидность сталей, которая противостоит образованию ржавчины. Это удалось получить благодаря добавлению в структуру сплава – хром. Его содержание составляет минимум 12,5%. Он значительно улучшает качество металла, в том числе при работе в агрессивных сферах.
Указанные сплавы активно применяются при производстве автомобильных деталей и механизмов. Из них делают карбюраторы, трубы, лопасти турбин силовых агрегатов и много другого.
В зависимости от особенностей структуры стали делятся на следующие категории:
- Мартенситные;
- Матернситные стареющие;
- С аустенитной и ферритной.
Чтобы получить от конструкционной качественной углеродистой стали отличные характеристики сваривания, металл подвергается отпуску. Даже если учитывать, что такие свойства металлов как термическая устойчивость, вязкость разные, они относятся к сплавам, имеющие отличные антикоррозийные свойства. Речь идет о криогенных сталях, а так же жаропрочных и жаростойких видах.
Характеристики сталей других конструкционных видов
Сплавы конструкционных марок, как писалось выше, являются устойчивыми к механическому воздействию. Они производятся с добавлением значительного объема легирующих элементов. Важно отметить, что они могут быть не только низкоуглеродистыми, но и с большим процентным объемом углерода.
Такие виды сталей применяются при производстве деталей для дробильных установок, лопастей к насосным станциям, тракам. Это объясняется устойчивостью к физическому и механическому воздействию при работе, а так же кавитационной коррозии. Покупатели активно приобретают такие марки стали: 12Х18Н9Т, ОХ14АГ12, Г13. Имеющиеся характеристики позволяют их применять в широком производственном секторе. Автоматные виды. Данные виды содержат в своем составе следующие компоненты:
- Марганец от 0,6 до полутора процентов.
- Фосфор от 0,05 до,016%.
- Сера от 0,05 до 0,3%.
Основной компонент в виде углерода в нем присутствует в объёме 0,45%. Если в состав добавляется селен, кальций или свинец, то качественные свойства заметно улучшаются. Это позволяет их использовать при производстве автомобильных конструкций, болтов, шурупов, шпилек и многого другого.
Предназначение пружинистых сталей
Данные виды стали могут использоваться для различных целей. В первую очередь они применяются при производстве пружин. Это стали марок 50ХФА, 60С2ХФА и другие. Они отличаются качеством плотности. Важно указать, что такие марки отличаются прочностью и вязкостью. Такие характеристики особо ценны при получении сплава и его дальнейшей эксплуатации. К пружинистым сталям относят низколегированные виды, а так же среднеуглеродистые с наличием углерода в объеме от 0,6 до 0,8%.
Если детали соединить при помощи сварки, то на них могут появиться микроскопические трещины. Они располагаются по всей длине сварочного шва. Пружинные стали могут использоваться не только при производстве пружин, но и при изготовлении рессор. Они способны выдерживать значительные нагрузки и обеспечивать плавность хода транспортного средства. Вместе с этим пружинные виды исключают поломку деталей при соблюдении нагрузок на транспортные средства и способны служить на протяжении длительного периода времени.
Имеется категория конструкционных качественных углеродистых сталей, которые называют улучшенными. В составе имеется мартенсит. Если детально рассмотреть химический состав сплавов, можно увидеть исключение неметаллических составляющих. Помимо этого в структуре находится карбидная ликвация и сетки.
Низколегированные и высокоуглеродистые стали с объемом углеродов менее 1,05% отличаются высокой степенью твердости, они еще являются износостойкими.
Они так же находят активное применение в машиностроении и производстве деталей для различных механизмов. На маркировку нужно обращать особое внимание. Улучшенные категорий имеют маркировку, которая начинается с буквы «Ш». Это марки ШХ5, ШХ 15СГ.
Применение конструкционной углеродистой стали высокого качества в строительстве
Конструкционные виды, из которых созданы многие предметы для строительства, пользуются популярностью за счет небольшого объема легирующих компонентов. Это хром, марганец и другие компоненты. Процент углерода в таких сплавах составляет от 0,1 до 0,2%. Данный состав делает металл качественным. Он легко поддается свариванию. Для строительной сферы это выступает одним главных требований.
Так же имеются особенности, которые полезны для функциональных характеристик строительных зданий. Среди таких особенностей необходимо выделить:
- Ковкость
- Вязкость
- Относительное вытягивание
- Плотность структуры кристаллической решетки.
Строительные типы стали пользуются большим спросом за счет меньшего вложения средств при производстве металла. Экономия составляет порядка 30% от требуемых затрат. Легирование увеличивает закаливание металла. Помимо этого металл становится более текучим.
Самыми востребованными из описываемых марок сталей, из которых производят металлические листы, ленты и другие детали, считаются: 14Г2; 15ХСНД.
Маркировка конструкционных качественных углеродистых сталей
Стальная продукция обозначается при помощи набора цифр и букв. Цифры указывают процентное содержание углерода в сплаве. Набор из нескольких букв указывает на степень раскисления. Если имеется большое содержание марганца — ставится буква «Г». При большом содержании алюминия ставится буква – «Ю», а для ванадия – «Ф».
Так же при помощи буквенных и цифирных обозначений можно узнать о степени обработки. Если впереди стоит буква «А», то это обозначает автоматные сплавы. Буква «К» обозначает –котловой и ставится после нескольких цифр. «ПВ» характеризует сталь горячего прокатывания. «Осв»-обозначает сталь, которая находит применение при производстве деталей для железнодорожного состава.
Качественные в сравнении с обычными марками обозначаются словом «Сталь». Оно ставится непосредственно перед маркировкой.
В качестве примера рассмотрим несколько вариантов обозначений:
- Сталь 10: С2 = 0,1 %, по раскислению спокойная.
- 20 К: Котельная, С2 примерно 0,2 %.
Чтобы выбрать оптимальный вид конструкционной качественной углеродистой стали, важно смотреть на маркировку. Это позволит точно определить содержание тех или иных компонентов и свойств металла.
Использование марки, не соответствующей требуемым характеристикам, приводит к поломке деталей и механизмов.