Углеродистая сталь: применение, свойства и особенности

Углеродистая сталь - один из самых распространенных и востребованных материалов в промышленности. Благодаря уникальному сочетанию прочности, пластичности и относительной дешевизны, этот материал находит широкое применение в машиностроении, строительстве, производстве инструментов и многих других отраслях.

Общая характеристика углеродистой стали

Углеродистая сталь – это сталь, в которой основным легирующим элементом является углерод. Помимо углерода, в состав углеродистой стали всегда входит железо (основа) и примеси в виде кремния, марганца, серы и фосфора. Содержание углерода может варьироваться от 0,05% до 2%, что позволяет подразделять углеродистые стали на:

  • Низкоуглеродистые - с содержанием углерода до 0,25%
  • Среднеуглеродистые - от 0,25 до 0,6% углерода
  • Высокоуглеродистые - свыше 0,6% углерода

С увеличением содержания углерода повышается прочность и твердость стали, но снижается пластичность. По качеству углеродистые стали делятся на обыкновенного, повышенного и высокого качества. По назначению различают углеродистую сталь конструкционную, инструментальную и специальную.

Конструкционные углеродистые стали применяются в машиностроении и строительстве. Инструментальные стали используют для изготовления режущего инструмента. Специальные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для работы в агрессивных средах.

Производство углеродистой стали включает выплавку в доменных или мартеновских печах, разливку в слитки, прокатку или ковку. Для придания необходимых свойств применяют термическую и химико-термическую обработку.

Углеродистая сталь

Механические и технологические свойства

Основные механические характеристики углеродистой стали:

  • Предел прочности на разрыв до 600 МПа
  • Предел текучести до 300 МПа
  • Твердость по Бринеллю до 200 НВ
  • Относительное удлинение 12-50%
  • Ударная вязкость до 300 Дж/см2

С повышением содержания углерода прочностные характеристики увеличиваются, а пластичность снижается. Углеродистая сталь обладает низкой коррозионной стойкостью, поэтому требует защитных покрытий.

Благодаря хорошей обрабатываемости, углеродистая сталь легко поддается все видам механической обработки, а также отлично сваривается и паяется. Эти технологические свойства определяют широкое применение материала.

Маркировка и обозначения

Марки углеродистых сталей обозначаются буквенно-цифровыми индексами, например Ст3, 20, 15Г2 и так далее. Расшифровка маркировки:

  • Ст – углеродистая сталь
  • Цифры – содержание углерода в сотых или десятых долях процента
  • Буквы – обозначение качества (кп, пс) или легирующих элементов (Г - марганец)

Также для углеродистой стали используется цветовая маркировка – нанесение цветных полос на поверхность проката:

Синий Высококачественная углеродистая сталь
Зеленый Качественная и высокопрочная углеродистая сталь
Красный Обыкновенного качества углеродистая сталь
Желтый Малоуглеродистая сталь

Стандарты на марки углеродистых сталей: ГОСТ 380-2021, ГОСТ 1050-2013, ГОСТ 1435-99, ГОСТ 5781-82 и другие.

Применение в машиностроении

Благодаря высокой прочности, углеродистая сталь широко используется в машиностроении для изготовления деталей, работающих при статических и динамических нагрузках.

Из низкоуглеродистой стали производят втулки, стаканы подшипников, корпусные детали, не испытывающие больших нагрузок. Среднеуглеродистая сталь применяется для валов, шестерен, зубчатых колес, шпинделей.

Высокопрочная и закаленная углеродистая сталь используется для изготовления рессор, пружин, поршневых пальцев. Особые марки применяют в автомобилестроении, судостроении, авиастроении.

При механической обработке деталей из углеродистой стали применяют токарную, фрезерную, сверлильную, шлифовальную обработку. Для повышения износостойкости используют различные виды термообработки.

Применение в строительстве

Углеродистая сталь

В строительстве углеродистая сталь широко используется для изготовления несущих металлоконструкций - ферм, балок, опор, а также арматуры для железобетонных конструкций.

Из сортового проката углеродистой стали производят различные профили - швеллера, уголки, тавры, полосы. Фасонный прокат применяют для элементов мостов, высотных зданий.

Широко используются крепежные изделия - болты, гайки, шпильки из углеродистой стали. Для защиты от коррозии стальные строительные конструкции покрывают лакокрасочными материалами.

Применение для инструментов и оснастки

Инструментальные углеродистые стали используются для изготовления режущего инструмента - сверл, метчиков, фрез, напильников, ножовок. После закалки и отпуска они приобретают высокую твердость и износостойкость.

Из углеродистой стали делают различные штампы и пресс-формы для обработки металлов давлением, литейные формы. Также применяется для измерительного инструмента.

Большая часть крепежных изделий - болты, шпильки, винты, гайки изготавливается из углеродистой стали за счет ее прочности и технологичности.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментариев 1
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
0
Спасибо Илюха! Очень позновательно !
Копировать ссылку
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.