Маркировка и область применения углеродистых сталей.

В маркировке стали принято буквенно-цифровое обозначение.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) маркируются сочетанием букв «Ст» и цифрой, обозначающей номер стали (от 0 до 6). Для данных сталей, кроме Ст0, справедливо следующая формула:

Процентное содержание углерода = 0,07× номер стали.

Например, для Ст3: С% = 0,07×3 = 0,21%.

Не сложно заметить, что чем выше содержание углерода, а следовательно выше прочностные свойства, тем больше ее номер.

Если в маркировке стали обыкновенного качества присутствует буква «Г» после номера, то это указывает на повышенное содержание марганца с данной стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа «А» в обозначении марки не ставится.

Стали изготавливают следующих марок:

группа А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

группа Б – БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;

группа В - ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Степень раскисления стали указывают буквами «сп» - спокойная, «кп» - кипящая, «пс» - полуспокойная. Она сказывается на свойствах стали и ее стоимости. Кипящие стали самые дешевые, а у спокойных самые высокие механические свойства, меньшая склонность к хладноломкости. Зато кипящие стали можно использовать для получения деталей листовой штамповки с глубокой вытяжкой. У спокойных сталей с повышенным содержанием кремния сопротивление деформированию возрастает, сталь сильно упрочняется, и возможно появление надрывов при штамповке.

Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляется номер соответствующей категории, например: Ст3пс2, БСт3кп2, ВСт4пс2.

Стали обыкновенного качества поставляются в горячекатаном состоянии. Их структура и свойства заданы при получении изделий на металлургическом заводе. Поэтому при изготовлении деталей на предприятиях-потребителях металла без применения горячей обработки механические свойства стали будут соответствовать гарантированному ГОСТом для данной марки уровню.

Если из этих сталей получают изделия с применением горячей обработки (ковки, штамповки), то структура и, следовательно, свойства стали меняются.

Для улучшения структуры и свойств после изготовления изделия горячей обработкой давлением может проводиться термическая обработка – отжиг или нормализация.

Металлургические заводы выпускают стали обыкновенного качества в виде проката самого различного профиля и размеров. Это могут быть прутки круглого, квадратного, шестигранного сечения; уголки, швеллеры, листы, трубы, балки и т. д.

Стали группы А предназначены для изготовления неответственных деталей требующих повышенной пластичности или глубокой вытяжки (СТ2кп), а также деталей, которые не подвергаются горячей обработке (сварке, ковке). Стали группы Б предназначены для изготовления изделий с применением горячей обработки, стали группы В – для изготовления сварных конструкций.

Области применения сталей обыкновенного качества:

Ст0 – ограждения, перила, кожухи, обшивка (т.е. детали неответственные).

Ст1 – детали с высокой вязкостью и низкой твердостью (анкерные (фундаментные) болты, связывающие обшивки).

Ст2 – неответственные детали требующие высокой пластичности или глубокой вытяжки.

Ст3 – несущие элементы сварных и не сварных конструкций или деталей; фасонные швеллеры для рамы тракторов, обода колес автомобилей, фасонные профили для с/х машиностроения; арматура гладкого профиля для армирования ж/б конструкций.

Ст5 – болты, гайки, тяги, трубные решетки, клинья, рычаги, упоры, штыри, стержни, пальцы.

Ст6 – бабы молотов (ударная часть), шпиндели (вращающая часть на станке), ломы строительные.

От Ст0 до Ст6 – балки двутавровые, швеллеры, угловая сталь.

Углеродистые качественные конструкционные стали (ГОСТ 1050-74) поставляются по химическому составу и механическим свойствам. Допускается содержание серы в этой стали до 0,04%, а фосфора до 0,035%. Кроме того, в этой стали может содержаться до 0,3% никеля, до 0,3% меди и до 0,25% хрома.

Качественные конструкционные стали маркируются двухзначными числами: 08, 10, 15, 25, 30 … 60, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 08 содержит 0,08% углерода, а сталь 60 – 0,6% углерода. Степень раскисления в марках спокойных сталей не ставится, а у полуспокойных и кипящих после цифр добавляются буквы «пс» и «кп».

В зависимости от химического состава данная сталь делится на две группы: с нормальным содержанием марганца и с повышенным содержанием марганца. Стали первой группы: 05, 08, 10, 15, 20, 25…85; стали второй группы (0,7 – 1,2% Mn ): 15Г, 20Г, 30Г, 40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г. Марганец придает стали большую прокаливаемость.

Стали 65, 70, 75, 80 можно отнести к группе рессорно-пружинных сталей (характеризуются высоким пределом упругости).

Качественные конструкционные стали содержат меньше вредных примесей (серы, фосфора, неметаллических включений), чем стали обыкновенного качества, поэтому обладают высокими механическими свойствами.

Области применения углеродистых качественных конструкционных сталей.

· 05кп, 08, 08кп, 08ю – детали изготавливаемые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой (кузова, крылья автомобилей, топливные баки, змеевики, элементы сварных конструкций);

· 10, 15 – используют для деталей не испытывающих высоких нагрузок: кулачковые валики, рычаги, оси, втулки, болты, гайки, заклепки, муфты.

· 20, 25 – крепежный материал, соединительные муфты, шпиндели, толкатели клапанов, пальцы рессор, рамы и другие детали автотракторного с/х машиностроения.

· 30, 35 – слабонагруженные оси, валы различных машин и механизмов, шпиндели, шестерни ,рычаги, звездочки, кольца, шатуны.

· 40, 45, 50 – средненагруженные оси, валы, шестерни, втулки, коленчатые валы, плунжеры, фрикционные диски.

· 60, 65, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г, 70Г – пружины, рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки, ж/д рельсы, крановые колеса.

К конструкционным углеродистым сталям относится также автоматная сталь, отличающаяся повышенным содержанием серы (до 0,3%) и фосфора (до 0,15%). Особенность этих сталей – хорошая обрабатываемость резанием, так как сера и фосфор резко снижают пластичность стали. Маркируются эти стали6 А11, А12, А20, А30, А35, А40Г, число в марке означает среднее содержание углерода в сотых долях процента. Автоматные стали служат для изготовления болтов, гаек и других мелких деталей.

Инструментальные углеродистые стали (ГОСТ 1435-74) характеризуются содержанием углерода от 0,7% и выше. Отличительной особенностью такой стали является высокая твердость, прочность. Маркируется данная сталь буквой «У» и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента.

Имеются следующие марки: У7, У7А, У8, У8А, …, У13, У13А. Например, сталь У10 – углеродистая инструментальная сталь, содержащая 1% углерода.

Стали могут быть качественные и высококачественные. Буква А в конце марки, указывает, что сталь высококачественная.

Содержание вредных примесей:

· качественные стали: S – 0,028%, P – 0,03%;

· высококачественные: S – 0,018%, P – 0,025%;

Области применения инструментальных сталей:

У7, У7А – зубила, молотки, плоскогубцы, кусачки, пневмоинструмент.

У8, У8А – фрезы, ножи, зенковки, штампы, матрицы, пуансоны, ножницы, деревообрабатывающий инструмент.

У9, У9А, У10, У10А – сверла, метчики, развертки, плашки, матрицы для холодной штамповки.

У11, У11А, У12, У12А, У13, У13А – резцы, напильники, сверла, измерительный инструмент, ножовочные полотна (легированные ~ в 6-ть раз дороже углеродистых).

Углеродистые инструментальные стали используют после термической обработки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какой сплав называют сталью?

2. Как влияет содержание углерода на структуру и механические свойства стали?

3. Какие постоянные примеси присутствуют в сталях? Какие из них вредные примеси, а какие полезные?

4. Как влияют кремний и марганец на свойства углеродистых сталей?

5. Что называют хладноломкостью?

6. Какие примеси вызывают хладноломкость в сталях?

7. Как классифицируются стали:

а) по содержанию углерода;

б) по качеству;

в) по назначению?

8. Как маркируются углеродистые стали:

а) обыкновенного качества;

б) качественные конструкционные;

в) инструментальные?

9. Какие стали называют спокойными, кипящими и полуспокойными? Как это отражено в маркировке?