Марки углеродистой стали. Классификация, ГОСТ, применение

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:

  1. Конверторный. Оборудование: кислородный конвертор. Шихта (исходные материалы): белый чугун, стальной металлолом, известняк. Производятся только углеродистые стали.
  2. Мартеновский. Оборудование: мартеновская печь. Шихта: жидкий чугун, стальной металлолом, железная руда. Универсален как для углеродистых, так и для легированных сталей.
  3. Электродуговой. Оборудование: электродуговая печь. Шихта: стальной металлолом, чугун, кокс, известняк. Универсальный метод.
  4. Индукционный. Оборудование: индукционная печь. Шихта: стальной и чугунный металлолом, ферросплавы.

марки углеродистой стали

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.

содержание углерода в стали

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:

  1. Углеродистые конструкционные стали. В них карбона меньше 0,8%. Они используются для изготовления арматуры, прокатной продукции и литья.
  2. 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.

сталь у7

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%.

По качеству:

  1. Обычного качества. Серы здесь содержится меньше 0,06%, фосфора – не больше 0,07%.
  2. Качественные стали. Они не содержат серы и фосфора больше 0,04%.
  3. Высококачественные. Количество серы тут не превышает 0,025%, а фосфора – не больше 0,018%.

сталь у10

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.

углеродистые стали обыкновенного качества

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.

углеродистые конструкционные стали

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.

углеродистая сталь гост

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:

  1. Высокопластичный материал, применимый для холодной механической обработки (прокатки), листовой и трубный прокат. Марки - сталь 08пс, сталь 08, сталь 08кп.
  2. Металл, используемый в горячей прокатке и штамповке, который будет работать в термически агрессивных условиях. Марки - от сталь 10 до сталь 25.
  3. Сталь, нашедшая применение в изготовлении ответственных деталей, в том числе пружин, рессор, муфт, болтов, валов. Марки - от сталь 60 до сталь 85.
  4. 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.

сталь у10а

Применение углеродистой конструкционной стали

Класс стали по качествуМаркаПрименение
обычного качестваСт0арматура, обшивка
Ст1тавры, двутавры, швеллеры
Ст3Гспстроительный прокат
Ст5спвтулки, гайки, болты
Ст6псстроительные ломы
ВСт4кпфасонный, листовой, сортовой прокат для прочных конструкций
качественнаяСталь10трубы для котлов, штамповки
Сталь15детали высокой пластичности, кулачки, болты, гайки
Сталь18кпсварные конструкции
Сталь 20псоси, вилки, пальцы, штуцера, патрубки
Сталь50зубчатые колеса, муфты сцепления
Сталь60шпиндели, 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.

углеродистые инструментальные стали

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.

углеродистые качественные стали

Рациональный выбор марки углеродистой стали, технологии ее термообработки, понимание ее свойств и особенностей – залог длительной службы производимых, обрабатываемых или используемых конструкций или инструментов.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Добавить смайл
  • :smile:
  • :wink:
  • :frowning:
  • :stuck_out_tongue_winking_eye:
  • :smirk:
  • :open_mouth:
  • :grinning:
  • :pensive:
  • :relaxed:
  • :heart:
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 8
0
Спасибо! С Новым Годом!
Копировать ссылку
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.