Конструкционные стали

К стали относится огромная группа материалов, которые представляют собой сплавы железа, углерода и других веществ. Содержание углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства. К стали относятся сплавы с содержанием углерода от 0,05 до 2,14%. Минимальное содержание железа — 45%.

Конструкционные сталиСодержание углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства
 

По назначению сталь делится на три группы:

  1. Конструкционная;
  2. Инструментальная;
  3. Специальная.

По объему производства основная часть приходится на конструкционную сталь. Она содержит до 1,2-1,3% углерода. По качеству все марки конструкционной стали можно разделить на несколько групп.

Конструкционная углеродистая сталь обычного качества

К этой группе относятся стали с наибольшим содержанием нерегламентированных примесей — газов, неметаллических включений, других металлов. В составе стали могут присутствовать в небольшом количестве, оговоренном в стандартах, такие элементы:

  1. Фосфор и сера — наиболее вредоносные примеси. Они ухудшают механические свойства стали.
  2. Кремний и марганец. В небольших количествах оказывают слабое влияние на свойства сталей, несколько улучшают свариваемость.
  3. Прочие металлы — хром, медь, никель и т. д. Допустимое количество без влияния на свойства материала — 0,3%.

Стали обычного качества маркируется буквами Ст или ВСт, после которых следует однозначное число, указывающих на номер сплава, и способ раскисления — удаления из сплава кислорода. Примеры: Ст0, Ст5кп. Содержание углерода в этих сталях 0,06—0,65%. Увеличение количества углерода приводит к повышению твердости, но и увеличивает хрупкость. Стали с небольшим количеством углерода отличаются высокой пластичностью, что позволяет использовать их для производства проволоки при помощи протяжки. Остальные стали обрабатываются на начальном этапе прокаткой. Изделия из стали с содержанием углерода свыше 0,35% можно подвергать закалке.

Стали обычного качества характеризуются удовлетворительными механическими свойства в сочетании простотой обработки и низкой стоимостью. Поэтому они широко используются для создания неответственных конструкций со слабой нагрузкой. Основная часть металлоконструкций производится из сталей этой группы.

Качественная конструкционная углеродистая сталь

Сталь этой группы отличается от стали обычного качества более жесткими требованиями к химическому составу, особенно по вредным примесям. Количество углерода составляет 0,05—0,6%. Производство изделий из этой стали ведется прокаткой, с последующей ковкой или штамповкой. Также детали из качественной стали подвергаются термической и химико-термической обработке для повышения механических свойств. Эта группа сталей используется для изготовления конструкций и деталей машин, которые подвергаются действию умеренных нагрузок.

Для обозначения сплавов из этой группы используется двухзначное число, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, после которых могут идти буквы, обозначающие особенности стали. Примеры сплава: 08, 15кп.

Легированная конструкционная углеродистая сталь

Эта группа сталей наиболее многочисленна по количеству используемых сплавов. По содержанию вредных примесей эти сплавы имеют те же ограничения, что и качественная сталь. Количество углерода также аналогично. Отличие в том, что легированные стали содержат добавки других элементов, преимущественно металлов, которые повышают различные эксплуатационные свойства.

Легированная конструкционная сталь подразделяется на 3 подгруппы:

  • Низколегированная - менее 2,5% легирующих элементов;
  • Среднелегированная - 2,5-6% легирующих элементов;
  • Высоколегированная - более 6% легирующих элементов.

Использование легирующих веществ существенно повышает стоимость стали, поэтому легированные сплавы используются там, где в них есть необходимость. Наибольшее распространение получили низколегированные сплавы, содержащие хром, кремний, марганец и никель. Такие сплавы обладают хорошей прочностью, сниженной чувствительностью к старению, хорошей свариваемостью, простотой обработки резанием и давлением. Их используют для ответственных конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам. Методы обработки сходны с теми, что используются для качественной конструкционной стали.

Обозначение легированных сталей состоит из двухзначного числа, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, и больших букв, обозначающих легирующие вещества. Цифра после буквы указывает содержание в процентах, если 1 или менее, то не пишется. Примеры: 20ХМ, 35Г, 40Х2Г2М.

Особой группой легированных сталей выступают нержавеющие сплавы. Они относятся к высоколегированной стали — содержание одного только хрома превышает 12%. Помимо хрома, в нержавеющих сталях присутствует хром, никель, марганец, титан. Примеры: 03Х19Г10Н7М2, 12Х18Н10Т.

Специальная конструкционная сталь

Стали этой группы используются для таких конструкций:

  • Корпуса кораблей;
  • Подшипники;
  • Железнодорожные рельсы;
  • Бандажи;
  • Оси и колеса и т. д.

Обозначение этих сталей ведется по-разному. К примеру, подшипниковые стали обозначаются буквами ШХ, после которых идут цифры, указывающие на номер сплава, и другие буквы. Все специальные конструкционные стали характеризуются высокой прочностью, но могут содержать разное количество углерода.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.