Производство деталей из металлических порошков 2 страница

1.2.2.2 Испытания на твердость

Твердость – способность материала оказывать сопротивление про-никновению в него другого, более твердого тела – индентора. Твердость материала определяют методами Бринелля, Роквелла, Виккерса, Шора (рис.2).

Определение твердости по Бринеллю проводится путем вдавливания в металл стального шарика. При этом на поверхности металла образуется сферический отпечаток, диаметр которого зависит от твердости металла. Диаметр шарика (Д) и нагрузки (Р) выбирают в зависимости от металла, который исследуют. При испытании стали и чугунов выбирают Д = 10 мм и Р = 30 кН, при испытании меди и её сплавов - Д = 10 мм и Р = 10 кН, а при испытании очень мягких металлов (алюминия, баббита и др.) - Д = 10 мм и Р = 2,5 кН.

а б

Рисунок 2 – Схемы определения твердости по Бринеллю(а),

Роквеллу(б) и Виккерсу(в)

Твердость металла по Бринеллю указывается буквами НВ и числом. Для перевода числа твердости в систему СИ пользуются коэффициентом К = 9,8 • 106, на который умножают значение твердости по Бринеллю: НВ = НВ • К, Па.

Метод определения твердости по Бринеллю не рекомендуется при-менять для сталей с твердостью свыше НВ 450 и цветных металлов с твердостью более 200 НВ.

Для различных материалов установлена корреляционная связь между пределом прочности (в МПа) и числом твердости НВ: sв » 3,4 НВ - для горячекатаных углеродистых сталей; sв » 4,5 НВ - для медных сплавов, sв » 3,5НВ - для алюминиевых сплавов.

Определение твердости методом Роквелла осуществляют путем вдавливания в металл алмазного конуса или стального шарика. Прибор Роквелла имеет три шкалы – А,В,С. Алмазный конус применяют для испытания твердых материалов (шкалы А и С), а шарик – для испытания мягких материалов (шкала В). В зависимости от шкалы твердость обозначается буквами HRB, HRC, HRA и выражается в специальных единицах.

При измерении твердости по методу Виккерса производят вдавливание в поверхность металла (шлифуемую или полируемую) четырехгранной алмазной пирамиды. Этот метод применяют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, которые имеют высокую твердость (например, после азотирования). Твердость по Виккерсу обозначают HV. Перевод числа твердости HV в систему СИ производится аналогично переводу числа твердости НВ.

При измерении твердости по методу Шора шарик с индентором падает на образец, перпендикулярно его поверхности, а твердость определяется по высоте отскока шарика и обозначается HS.

Твердость металла в малых объемах оценивают путем определения микротвердости. Прибор для измерения – это механизм для вдавливания индентора (алмазной пирамиды) и металлографический микроскоп. Микротвердость оценивают по величине диагонали отпечатка на образце, который должен быть подготовлен как микрошлиф. Метод применяют для определения микротвердости тонких упрочненных поверхностных слоев после химико-термической обработки (например, борированных), отдельных структурных составляющих и т.п.

1.2.2.3 Испытание на ударную вязкость

Ударная вязкость характеризует способность материала оказывать сопротивление динамическим нагрузкам и проявляющейся при этом склонности к хрупкому разрушению. Для испытания на удар изготовляют специальные образцы с надрезом, которые потом разрушают на маятниковом копре (рис.3). По шкале маятникового копра определяют работу К, затраченную на разрушение, и рассчитывают основную характеристику, получаемую в результате этих испытаний – ударную вязкость. Она определяется отношением работы разрушения образца к площади его поперечного сечения и измеряется в МДж/м2.

Для обозначения ударной вязкости применяют буквы КС и добавляют третью, которая указывает на вид надреза на образце: U, V, T. Запись KCU означает ударную вязкость образца с U-подобным надрезом, KCV - с V-подобным надрезом, а KCT - с трещиной, созданной в основании надреза. Работа разрушения образца при проведении ударных испытаний содержит две составляющие: работу зарождения трещины (Аз) и работу распространения трещины (Ар).

Определение ударной вязкости особенно важно для металлов, которые работают при низких температурах и выявляют склонность к хладноломкости, то есть к снижению ударной вязкости при понижении температуры эксплуатации.

Рисунок 3 – Схема маятникового копра и ударного образца

При проведении ударных испытаний образцов с надрезом при низких температурах определяют порог хладноломкости, который характеризует влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. При переходе от вязкого к хрупкому разрушению наблюдается резкое снижение ударной вязкости в интервале температур, который имеет название температурный порог хладноломкости. При этом изменяется строение излома от волокнистого матового (вязкое разрушение) к кристаллическому блестящему (хрупкое разрушение). Порог хладноломкости обозначают интервалом температур (tв.– tхр.) или одной температурой t50, при которой в изломе образца наблюдается 50% волокнистой составляющей или же величина ударной вязкости снижается в два раза.

О пригодности материала к работе при заданной температуре судят по температурному запасу вязкости, который определяется по разнице между температурой эксплуатации и переходной температурой хладноломкости, и чем он больше, тем надежнее материал.

1.2.2.4 Испытания на трещиностойкость

Сопротивление материала распространению трещин или его трещиностойкость характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений К1С. Значение К1С определяют экспериментально на образцах с надрезом, на дне которого инициирована усталостная трещина. Для расчета К1С при нагрузке образца фиксируют усилие в момент подрастания трещины на некоторую величину и перехода к её нестабильному распространению.

Величина К1С характеризует сопротивление развитию вязкой трещины, и чем она больше, тем выше сопротивление материала разрушению, то есть его надежность. Коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины в момент разрушения К1С дополняет параметры s0,2 и модуль Юнга Е при расчетах на прочность деталей, изготовленных из высокопрочных сталей с sв > 1500 МПа, титановых (sв > 800 МПа) и алюминиевых (sв > 450 МПа) сплавов. Он позволяет определить безопасный размер трещины при известном напряжении или безопасное напряжение при известном размере дефекта.

1.2.2.5 Испытания на усталость

Усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений, которые приводят к образованию трещин и разрушений. Усталость металла вызывается концентрацией напряжений в отдельных его объемах (в местах скопления неметаллических и газовых включений, структурных дефектов). Свойство металла сопротивляться усталости называется выносливостью.

Испытания на усталость проводят на машинах для повторно-переменного изгибания вращающегося образца, закрепленного одним или обоими концами, или на машинах для испытаний на растяжение-сжатие, или на повторно-переменное скручивание. В результате испытаний определяют предел выносливости, который характеризует сопротивление материала усталости.

Предел выносливости – максимальное напряжение, при действии которого не происходит усталостного разрушения после базового количества циклов нагружения. За максимальное smax или минимальное smin напряжение цикла принимают наибольшее или наименьшее по алгебраической величине напряжение. Цикл характеризуется коэффициентом асимметрии R = smin /smax. Если R=-1, то цикл называют симметричным, если smin и smax не равны по величине, то цикл считается асимметричным. Предел выносливости обозначается sR, где R - коэффициент асимметрии цикла.

Для определения предела выносливости проводят испытания не менее десяти образцов. Каждый образец испытывают только при одном напряжении до разрушения или при базовом числе циклов. Базовое число циклов должно быть не ниже 107 нагружений (для стали) и 108 (для цветных металлов).

По результатам испытаний отдельных образцов строят кривые усталости в логарифмических координатах. С уменьшением smax долговечность возрастает и напряжение, не вызывающее разрушения при базовом числе циклов (горизонтальный участок на кривой усталости), соответствует пределу выносливости sR (рис.4).

Многие металлы (обычно цветные и их сплавы) не имеют горизонтального участка на кривой усталости и в этом случае определяют ограниченный предел выносливости, т. е. наибольшее напряжение, которое выдерживает металл в течение заданного числа циклов нагружения.

Если образование трещин или полное разрушение происходит при 5×104, то такая усталость называется малоцикловой и она имеет большое значение для штампового инструмента, сосудов высокого давления, деталей самолета и т. д.

Для многих сталей отношение предела выносливости к пределу прочности при растяжении приблизительно равно 0,5, но для высокопрочных сталей это отношение уменьшается, поскольку из-за снижения пластичности затрудняется релаксация напряжений у вершины трещины и ускоряется её развитие.

Важной характеристикой конструкционной прочности является живучесть при циклическом нагружении, под которой понимают продолжительность эксплуатации детали от момента зарождения первой макроскопической усталостной трещины размером 0,5…1 мм до окончательного разрушения. Живучесть имеет особое значение для надежности эксплуатации изделий, безаварийная работа которых поддерживается путем раннего обнаружения и предотвращения дальнейшего развития усталостных трещин.

Рисунок 4 - Кривая усталости

1.3 Методы повышения конструкционной

прочности

Высокая прочность и долговечность конструкций при минимальной массе и наибольшей надежности достигаются технологическими, металлургическими и конструкторскими методами. Наибольшую эффективность имеют технологические и металлургические методы, целью которых является повышение механических свойств и качества материала.

Повышение прочности при достаточном запасе пластичности и вязкости ведет к снижению материалоемкости конструкции и в определенной мере к повышению надежности и долговечности. Современные методы повышения прочности основаны на получении такого структурного состояния, которое создавало бы максимальные затруднения передвижению дислокаций, поскольку сопротивление пластической деформации зависит главным образом от легкости перемещения дислокаций. К этим методам относятся легирование, пластическая деформация, термическая, термомеханическая и химико-термическая обработки.

Повышение прочности указанными методами основано на ряде структурных факторов. Барьеры в виде границ зерен или дисперсных частиц второй фазы создают препятствия на пути движения дислокаций, в связи с чем требуется дополнительное повышение напряжений для их продвижения, что способствует упрочнению. Однако повышение прочности, основанное на уменьшении подвижности дислокаций, сопровождается снижением пластичности, вязкости и тем самым надежности.

Проблема повышения конструкционной прочности состоит не столько в повышении прочностных свойств, сколько в том, как при высокой прочности обеспечить высокое сопротивление хрупкому разрушению.

Измельчение зерна, достигаемое как металлургическими способами, так и в большей степени термической обработкой приводит к упрочнению металлов. Это объясняется тем, что дислокация не может перейти границу зерна, так как в новом зерне плоскости скольжения не совпадают с плоскостью скольжения этой дислокации. Дальнейшая деформация продолжается в результате возникновения новой дислокации в соседнем зерне, поэтому, чем мельче зерно, тем выше прочность металла.

При этом важным является то обстоятельство, что одновременно повышается ударная вязкость. Объясняется это уменьшением размеров зародышевых трещин и затруднением их развития, поскольку при переходе от одного зерна к другому трещина меняет направление и сопротивление движению увеличивается.

Измельчение зерна понижает порог хладноломкости t50,оС, повышает трещиностойкость K1c и предел выносливости.

Более надежной работе высоконагруженных деталей способствует повышение чистоты металла, связанное с удалением вредных примесей. При равной прочности более чистый металл обладает более высоким со-противлением вязкому разрушению и более низким порогом хладноломкости. Основной причиной охрупчивания металла при наличии примесей внедрения является малая подвижность дислокаций. Это вызвано, с одной стороны, повышенным сопротивлением решетки раствора внедрения скольжению дислокаций и, с другой стороны, закреплением дислокаций атмосферами из атомов внедрения. Из-за низкой подвижности дислокаций и отсутствия микропластической деформации не происходит релаксации напряжений у вершины хрупкой трещины, чем и объясняется низкое сопротивление распространению трещин.

Конструкторские методы должны обеспечивать отсутствие глубоких канавок, галтелей малого радиуса и других конструктивных надрезов, являющихся концентраторами напряжений. Для снижения концентрации напряжений необходимо предусматривать локальное упрочнение для формирования остаточных напряжений сжатия.

1.4 Железоуглеродистые сплавы - основные

конструкционные материалы

1.4.1 Общие положения

С древнейших времен в качестве конструкционных материалов используются не только металлические, но и неметаллические матери-алы. Однако, несмотря на успехи, достигнутые в создании неметалли-ческих материалов, все же основными являются металлические кон-струкционные материалы.

В технике наиболее широко применяются железоуглеродистые сплавы, к которым относятся стали и чугуны. Например, сталь имеет лучшее сочетание прочности, надежности и долговечности из всех известных в технике материалов и поэтому является основным материалом для изготовления ответственных изделий, подвергающихся большим нагрузкам. Чугуны также обладают рядом ценных качеств, выгодно отличающих их от других конструкционных материалов. Объем производства чугуна и стали более чем в 10 раз превосходит объем производства других металлических материалов.

Изучение процессов кристаллизации железоуглеродистых сплавов и закономерностей образования фаз и структурных составляющих осу-ществляется на основании диаграммы состояния системы Fe – C, а именно той её части, которая имеет промышленное значение и ограничивается концентрацией углерода равной 6,67%, т. е. диаграммы Fe – Fe3C.

Компонентами в этой системе являются железо и углерод.

Железо – металл серебристо-белого цвета, с температурой плав-ления, равной 1539оС. До температуры 768оС (точка Кюри) железо яв-ляется ферромагнитным, а выше – парамагнитным.

Железо имеет две аллотропические модификации: Fea (с объемно-центрированной кубической решеткой) и Feg ( с гранецентрированной кубической решеткой). Fea существует при температурах ниже 911оС и выше 1392оС. В интервале температур 911…1392оС существует Feg.

Углерод также существует в двух модификациях: графита и алмаза. При нормальных условиях стабилен графит, алмаз представляет его метастабильную модификацию. При высоких давлениях и температурах стабильным становится алмаз.

Имеются две диаграммы состояния: метастабильная – характери-зующая превращения в системе железо-цементит, и стабильная, характеризующая превращения в диаграмме железо – графит (рис. 5).

Фазами в сплавах железа с углеродом являются жидкий раствор, феррит, аустенит, цементит и свободный углерод в виде графита.

Линия PSK обозначается А1, линия GS – А3. При нагревании добавляется индекс с – (АС1), а при охлаждении r – (Ar1). Линия SE обозначается Аcm.

Рисунок 5 - Диаграмма состояния системы Fe-Fe3C (сплошные

линии отвечают метастабильной диаграмме,

штриховые – стабильной)

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в Fea. Различают низкотемпературный (предельная растворимость углерода – 0,025%) и высокотемпературный феррит (предельная растворимость углерода – 0,1%). Механические свойства феррита: sв = 300 МПа; δ = 40%; y = 70%; КСU = 2,5 МДж/м2; 80…100 НB.

Аустенит - твердый раствор внедрения углерода в Feg с макси-мальной растворимостью 2,14%. Аустенит пластичен, но прочнее феррита, его твердость составляет 160…200 НВ при комнатной температуре.

Цементит представляет собой химическое соединение Fe3C, содержит 6,67%С и имеет сложную ромбическую решетку. Цементит тверд (до 800 НВ) и хрупок, обладает слабым ферромагнетизмом до 210оС. Температуру плавления цементита трудно определить в связи с его распадом при нагреве, но при сверхбыстром нагреве лазерным лучом она установлена равной 1260оС.

Графит – углерод, выделяющийся в железоуглеродистых сплавах в свободном состоянии. Имеет слоистую гексагональную кристаллическую решетку с расстоянием между плоскостями, равным 0,340 нм. Межатомные расстояния составляют 0,142 нм. Графит обладает низкой прочностью и твердостью, что объясняется большими расстояниями и слабой связью меду слоями в его решетке. Температура плавления графита достигает 3500оС, а плотность – 2,5 г/см3.

В результате эвтектоидного превращения при температуре 727оС образуется эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита – перлит.

В результате эвтектического превращения при температуре 1147оС образуется эвтектическая механическая смесь аустенита и цементита – ледебурит.

1.4.2 Углеродистые стали

Углеродистые стали содержат в своем составе углерод до 2,14%, марганец (до 0,8%), кремний (до 0,35%), серу (до 0,06%) и фосфор (до 0,07%). Перечисленные элементы всегда присутствуют в стали, и поэтому их классифицируют как постоянные примеси. Марганец и кремний вводят в стали с целью раскисления, присутствие серы и фосфора объясняется трудностью удаления их при выплавке.

Кремний растворяется в феррите и сильно упрочняет его, снижая при этом пластичность и значительно повышая предел текучести. При этом уменьшается способность стали к вытяжке и холодной высадке. Поэтому в сталях, предназначенных для холодной штамповки, содержание кремния должно быть сниженным.

Марганец повышает прочность феррита и уменьшает краснолом-кость стали, которую вызывает сера. С железом сера образует сульфид FeS, который практически не растворяется в железе и образует с ним эв-тектику (Fe + FeS), плавящуюся при температуре 988°С. При кристаллизации эта эвтектика размещается вокруг зерен в виде оторочек. Во время горячей обработки при нагреве выше 1000°С эвтектика плавится, что приводит к нарушению связи между зернами и в металле при деформации возникают надрывы и трещины. Это явление называется красноломкостью стали. При наличии марганца в стали вместо сульфида железа образуется сульфид марганца MnS с температурой плавления 1620°С, благодаря чему устраняется явление красноломкости.

Соединения серы снижают механические свойства, особенно удар-ную вязкость и пластичность, резко снижают работу развития вязкой трещины и вязкость разрушения К1С. Сульфиды ухудшают свариваемость и коррозийную стойкость.

Фосфор в малых количествах растворяется в железе, образуя твердый раствор. Растворяясь в феррите, фосфор уменьшает его пластичность и вязкость и резко повышает порог хладноломкости стали. Каждая 0,01% фосфора повышает переходную температуру хладноломкости на 20...25оС. При повышенном содержании фосфор с железом образует фосфиды Fe3Р и Fe2P, которые в составе эвтектики размещаются по границам зерен и снижают прочность стали.

Существуют в сталях так называемые скрытые примеси, к которым относят кислород 0,002...0,008%), азот (0,002...0,007%), водород (0,0001...0,0007%). Эти примеси могут находиться в стали в виде хрупких неметаллических включений (FeO, Al2O3, Fe4N) или твердого раствора, а также быть в свободном виде в дефектных участках металла (трещинах, раковинах и др.). При плавлении они растворяются в стали, а затем выделяются при охлаждении, главным образом, по границам зерен, что снижает сопротивление хрупкому разрушению. Кроме того, неметаллические включения есть концентраторами напряжений. Наличие водорода становится причиной возникновения в легированных сталях флокенов (микронесплошностей металла диаметром до 10…15 мм в центральной части поковки).

Неметаллические включения являются хрупкими и во время прокатки разбиваются, располагаясь в стали в виде цепочек. При этом образуются микроскопические концентраторы напряжений, что снижает характеристики усталости и ударную вязкость.

Некоторые примеси попадают в сталь при выплавке из скрапа и называются случайными. К таким примесям относятся хром, никель, медь при наличии до 0,3%. Влияние их в таком количестве на свойства сталей незначительно.

Наибольшее влияние на свойства стали имеет углерод. На рисунке 6 приведены кривые зависимости прочности и пластичности стали от содержания в ней углерода. Видно, что углерод очень резко повышает свойства прочности при одновременном снижении пластичности и вязкости. Это объясняется тем, что цементитные включения тормозят передвижение дислокаций в феррите и, естественно, при увеличении количества повышается их влияние.

При увеличении количества углерода переходная температура хладноломкости стали резко повышается. Каждая 0,1% С повышает на 20оС температуру перехода от вязкого к хрупкому разрушению.

Углерод влияет также и на другие физические свойства стали, в частности, с повышением количества углерода увеличивается электросо-противление и коэрцитивная сила, а магнитная проницаемость уменьшается.

Углеродистые стали подразделяются по способу производства в зависимости от используемых плавильных агрегатов на конверторную, мартеновскую и электросталь. При этом по способу раскисления сталь может быть кипящей (раскислена только марганцем), полуспокойной (раскислена марганцем и кремнием) и спокойной (раскислена марганцем, кремнием и алюминием).

а)

б)

Рисунок 6 - Зависимость механических свойств стали (а) и

фазового состава (б) от содержания углерода

1.4.2.1 Классификация и маркировка углеродистых сталей

По структуре в равновесном состоянии различают доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные стали. Доэвтектоидные стали содержат углерода от 0,025 до 0,8%, их структура состоит из феррита и перлита. Содержание углерода в эвтектоидной стали составляет 0,8% С при полностью перлитной структуре. В заэвтектоидных сталях наряду с перлитной составляющей образуются цементитные включения, а содержание углерода может изменяться от 0,8 до 2,14%.

Наиболее распространена классификация углеродистых сталей по качеству, которое определяется содержанием серы и фосфора, В соответствии с этим признаком стали бывают обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

Углеродистые стали обыкновенного качества (табл. 1) маркируются буквами Ст, что означает сталь. После Ст следует условный номер марки от 0 до 6, который отображает химический состав стали. Степень раскисления стали указывается буквами кп, пс, сп, которые означают, соответственно, кипящую (раскисленную марганцем), полуспокойную (раскисленную марганцем и кремнием), спокойную (раскисленную марганцем, кремнием и алюминием). Массовая доля серы в сталях всех марок £ 0,050%, фосфора – £ 0,040%, в Ст0 серы – £0,060%, фосфора – £ 0,070%.

Достаточно часто встречается еще маркировка прошлых лет, в соответствии с которой все стали обыкновенного качества подразделяются на три группы.

Группа А – маркируются Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.

Группа Б – маркируются буквами М, К, Б (что указывает на способ производства – мартеновский, конверторный, бессемеровский), а затем Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6.

Группа В – маркируются ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5, ВСт6.

Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами. Они не поддаются горячей обработке. Чем больше номер, тем выше прочность, но ниже пластичность стали.

Стали группы Б поставляются с гарантированным химическим со-ставом и у потребителя могут подвергаться горячей обработке (например, ковке и термической обработке).

Стали группы В поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (применяются для сварных конструкций).

Таблица 1 - Химический состав углеродистых сталей обыкновенного

качества

Марка стали С, % Mn, % Si, %

Ст0

Ст1кп

Ст1сп

Ст2кп

Ст2сп

Ст3кп

Ст3пс

Ст3сп

Ст4кп

Ст4сп

Ст5пс

Ст5сп

Ст6пс

Ст6сп £ 0,23

0,06 - 0,12

0,06 - 0,12

0,09 - 0,15

0,09 - 0,15

0,14 - 0,22

0,14 - 0,22

0,14 - 0,22

0,18 - 0,27

0,18 - 0,27

0,28 - 0,37

0,28 - 0,37

0,38 - 0,49

0,38 - 0,49 -

0,25 - 0,5

0,25 - 0,5

0,25 - 0,5

0,25 - 0,5

0,3 - 0,6

0,4 - 0,65

0,4 - 0,65

0,4 - 0,7

0,4 - 0,7

0,5 - 0,8

0,5 - 0,8

0,5 - 0,8

0,5 - 0,8 -

£0,05

0,15 - 0,3

£ 0,05

0,15 - 0,3

£ 0,05

0,05 - 0,17

0,15 - 0,3

£ 0,05

0,15 - 0,3

0,05 - 0,15

0,15 - 0,35

0,05 - 0,15

0,15 - 0,30

Стали всех групп с номерами марок 1, 2, 3, 4 по степени раскисления изготавливают кипящими, полуспокойными, спокойными, а стали с номерами 5 и 6 – полуспокойными и спокойными.

Углеродистые качественные стали отличаются от сталей обыкно-венного качества меньшим содержанием серы (не более 0,04%) и фосфора (не более 0,035%), а также меньшим количеством неметаллических включений. Химический состав этих сталей ограничивается более узким диапазоном. Качественные углеродистые стали маркируются словом сталь и последующим двузначным числом, которое показывает среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента, например, 08, 10, 15 и т.д. (табл. 2).

Таблица 2 - Состав и механические свойства качественных углеродистых сталей

Марка стали С,

% Mn,% Si,

% Cr,

% s0,2,

МПа sв,

МПа δ,% y,

% KCU,

Дж/см2

08 0,05-0,12 0,35-0,65 0,17-0,37 0,10 196 320 33 60 -

10 0,07-0,14 0,35-0,65 0,17-0,37 0,15 205 330 31 55 -

15 0,12-0,19 0,35-0,65 0,17-0,37 0,25 225 370 27 55 -

20 0,17-0,24 0,35-0,65 0,17-0,37 0,25 245 410 25 55 -

25 0,22-0,30 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 275 450 23 50 88

30 0,27-0,35 0,50-0,80 0,17-0,37 0,5 295 490 21 50 78

35 0,32-0,40 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 315 530 20 45 69

40 0,37-0,45 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 335 570 19 45 59

45 0,42-0,50 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 355 600 16 40 49

50 0,47-0,55 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 375 630 14 40 38

55 0,52-0,60 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 380 650 13 35 -

60 0,57-0,65 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 400 680 12 35 -

При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскисления буквами кп, пс. В случае спокойной стали степень раскисления не указывается. К качественным углеродистым сталям относятся также стали с повышенным содержанием марганца (0,7 - 1,0%). Такие стали имеют в конце марки букву Г.

Для изделий ответственного назначения применяют высококаче-ственные стали с более низким содержанием серы (до 0,025%) и фосфора (до 0,025%). При обозначении высококачественных сталей в конце марки добавляется буква А.

Качественные углеродистые стали подразделяются на низко-, средне- и высокоуглеродистые в зависимости от содержания углерода. К низкоуглеродистым сталям высокой пластичности и малой прочности относятся стали 08, 08кп, 10, 10кп, 15, 15Г..., 25Г, которые используются для изготовления малонагруженных деталей (кулачковых валов, осей, втулок). Термическая обработка (закалка с отпуском, цементация) значительно повышает прочность и вязкость изделий из этих материалов, что позволяет создавать более легкие конструкции и экономить металл. Среднеуглеродистые стали (с содержанием углерода 0,3...0,55%) в зависимости от требуемых механических свойств используются после нормализации, закалки с высокотемпературным отпуском, закалки ТВЧ и низкотемпературного отпуска. Из этих сталей изготовляют валы, шестерни, шатуны, шпиндели и т.д.

Высокоуглеродистые стали содержат углерода от 0,6 до 0,85% и характеризуются высокими прочностными и упругими свойствами, повышенной износостойкостью. После закалки и отпуска или закалки с нагревом ТВЧ детали из этих сталей могут работать в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготавливают канатную проволоку, а также пружинную проволоку после патентования.

Углеродистые стали, которые содержат 0,7...1,3%С, используются для изготовления ударного и режущего инструмента. Их маркируют У7...У13, где У обозначает углеродистую сталь, а цифра – содержание углерода в десятых долях процента.