Углеродная (углеродистая) сталь: виды, производство и применение

Сталь углеродистая: состав, свойства, ГОСТ, назначение, применение :

В наше время просто невозможно представить себе деятельность человека без использования продукции металлургической отрасли. Различные металлы и сплавы буквально заполонили нашу жизнь.

Не стала исключением и сталь углеродистая, которая нашла свое активное применение практически во всех отраслях и сферах народного хозяйства.

О ее свойствах, назначении и составе пойдет речь в данной статье.

Определение

Итак, в первую очередь укажем, что сталь углеродистая – сплав железа с углеродом. При этом содержание последнего элемента должно быть не более 2,14% . Отдельно стоит рассмотреть классификацию. Такая сталь может быть разделена по:

  • структуре;
  • способу получения;
  • степени раскисления;
  • качеству;
  • назначению.

Обо всем этом будет сказано ниже.

Структура сплава

Сталь углеродистая бывает:

  • доэвтектоидная (содержание углерода составляет менее 0,8%);
  • эвтектоидная (углерод имеет концентрацию 0,8%);
  • заэвтектоидная (углерода более 0,8%).

Такая градация позволяет определять свойства углеродистой стали.

Способы производства

Абсолютно любая сталь изначально в своей основе имеет чугун, который впоследствии перерабатывают по особой технологии. Сталь углеродистая может быть создана тремя основными методами:

  • конверторной плавкой;
  • мартеновской плавкой;
  • электротермической обработкой.

Получение стали в конвертере происходит благодаря продуванию расплавленного чугуна кислородом под давлением. Сам по себе конвертер – печь грушевидной формы, футерованная изнутри специальным огнеупорным кирпичом. В зависимости от того, какая кладка (динас SiO2 или доломитная масса CaO и MgO) находится внутри конвертера, идет разделение этого способа на бессемеровский и томасовский.

Приготовление стали в мартеновской печи сводится к выжиганию углерода из чугуна кислородом, находящимся не только в воздухе, но и в оксидах железа, которые попадают в печь в виде металлолома и железной руды.

Мартеновский способ, в отличие от конверторного, предусматривает регулирование химического состава готового продукта на выходе путем внедрения металлических компонентов в требуемой пропорции.

К сожалению, несмотря на свои достоинства, мартеновский способ получения стали сегодня уже неактуален по причине своей технологической отсталости и слишком большого количества вредных выбросов в окружающую среду.

В электротермических печах производится сталь самого высокого качества. Это возможно благодаря тому, что воздух в печь извне практически не поступает.

За счет этого вредоносный монооксид железа почти не образуется, а именно он снижает свойства стали и загрязняет ее.

Кроме того, температура в печи не опускается ниже 1650 °C, что, в свою очередь, позволяет удалять нежелательные примеси в виде фосфора и серы.

Шихта для таких печей бывает различной: чугун может преобладать по количеству, но иногда большую часть составляет металлический лом.

Также есть возможность легирования стали очень тугоплавкими материалами – вольфрамом и молибденом.

Пожалуй, единственным существенным недостатком такого метода производства стали можно считать его энергоемкость, поскольку на одну тонну выплавляемой массы может приходиться до 800 кВт/ч.

Химические компоненты

Состав углеродистой стали стоит рассмотреть более детально. Первоочередно укажем на углерод. Именно этот элемент оказывает прямое влияние на прочность и твердость стали: чем его больше, тем выше названные характеристики, пластичность же при этом снижается.

Марганец и кремний не являются теми составляющими, которые оказывают существенное влияние на свойства стали. В процессе плавки они вводятся с целью раскиления.

Крайне вредной примесью считается сера. Из-за нее сталь становится ломкой во время ее обработки давлением с предварительным подогревом. Также сера снижает прочность, стойкость к износу и коррозии.

Фосфор приводит к возникновению хладноломкости – хрупкости при низких температурах.

Феррит привносит в сталь мягкую и пластичную микроструктуру. Его антиподом является цементит – карбид железа, наращивающий твердость.

Виды термической обработки

Углеродистые стали, применение которых возможно почти везде, где человек осуществляет свою жизнедеятельность, способны существенно изменять свои механические свойства. Для этого следует выполнить термическую обработку, смысл которой заключается в изменении структуры стали во время нагрева, выдержке и последующем охлаждении на основании специального режима.

Существуют такие виды температурной обработки:

  • Отжиг – снижает твердость и измельчает зерна, повышает обрабатываемость, вязкость и пластичность, снижает внутренние напряжения, устраняет структурные неоднородности.
  • Нормализация – исправляет структуру перегретой и литой стали, устраняет сетку вторичного цементита в заэвтектоидной стали.
  • Закалка – позволяет получить высочайшую твердость и прочность.
  • Отпуск.

Дифференциация по назначению

Сталь углеродистая делится на две большие группы:

  • инструментальная;
  • конструкционная (выделяют обыкновенные, качественные и автоматные разновидности).

Обыкновенные стали маркируются буквами “Ст” и номером от 0 до 6. Все стали с номером марки от 1 до 4 производят кипящими, полуспокойными и спокойными. Номера 5 и 6 могут быть только спокойными или полуспокойными. Кроме того, эти стали делятся на три большие группы: А, Б, В.

  • Группа А. Чем выше номер в маркировке стали, тем больше прочность.
  • Группа Б. С увеличением номера повышается содержание углерода.
  • Группа В. Механические свойства соответствуют группе А, химический состав – группе Б аналогичного номера.

Наиболее часто в строительстве применяются типы Ст1 и Ст2. Именно эти марки задействованы при создании резервуаров, трубопроводов, колонн. Ст3 и Ст 4 актуальны для возведения конструкций, а также из них производится арматура для железобетона. Углеродистая сталь ГОСТ 380-2005 является основой для листового, круглого, двутаврового и швеллерного проката.

Качественные стали характеризуются дешевизной и качественностью. Маркируют их следующим образом: от 08 до 85 с приставкой в конце “ПС” (полуспокойная), “СП” (спокойная), “КП” (кипящая). Цифра показывают концентрацию углерода в сотых долях процента.

Инструментальные стали применяют для изготовления трех основных групп инструмента: режущего, измерительного, штампованного. Цифры в маркировке сигнализируют о содержании углерода в десятых долях процента.

Химикотермическое воздействие

Углеродистые и легированные стали могут быть подвержены специальным видам обработки.

Одним из них является цементация – процесс, представляющий собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде.

Конечной целью операции является получение высокой поверхностной твердости и износостойкости при вязкой сердцевине.

Цементация также может происходить в твердом карбюрюзаторе, который является смесью древесного угля и углекислых солей.

Азотирование стали – процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом. Данную процедуру проводят в атмосфере аммиака при температуре в пределах 500-700 градусов Цельсия. Азотирование проводят для получения поверхности детали, устойчивой к износу и коррозии и обладающей большой твердостью.

Борирование – верхний слой стали насыщают бором. Делается это для повышения износостойкости, жаростойкости и твердости.

Также для получения жаростойких поверхностей применяют алитирование – насыщение стали алюминием.

Легированные марки углеродистой стали

Эта большая группа делится на конструкционные, инструментальные и стали с особыми качествами. Первые применяются для изготовления зубчатых колес, втулок, шпилек и деталей, работающих в крайне сложных напряженных условиях. Кроме того, в эту группу входят пружинно-рессорные и шарикоподшипниковые стали.

Из инструментальных сталей производят режущий и измерительный инструмент.

Особые качества описанного материала проявляются в его окалино- и жаростойкости. Сюда же можно причислить и нержавеющие марки.

Заключение

Как вы уже, очевидно, поняли из всего вышесказанного, один из самых востребованных на сегодня материалов – углеродистая сталь (назначение ее имеет широкий спектр).

Она является относительно недорогой основой для создания многих машин, механизмов, деталей, конструкций, зданий, сооружений и вообще многого из того, что нас с вами окружает.

Мировыми лидерами по производству стали сейчас называют Китай, Японию, Германию, США. Именно эти страны задают тон в металлургии на планете.

Источник: https://BusinessMan.ru/new-stal-uglerodistaya-sostav-svojstva-gost-naznachenie-primenenie.html

Углеродистая сталь – классификация, маркировка и применение

Сталь – это сплав, состоящий из двух обязательных компонентов, – железа и углерода. Дополнительные элементы – кремний менее 1%, марганец менее 1%, сера – менее 0,05%, фосфор менее 0,06%. Содержание углерода не более 2,14%.

Сплавы с процентным соотношением C, превышающим 2,14%, относятся к чугунам. По химическому составу марки стали разделяют на углеродистые и легированные, которые содержат дополнительные добавки, придающие материалу желаемые характеристики.

Углеродистые стальные сплавы классифицируют по степени раскисления, содержанию углерода, качеству.

Классификация углеродистых сталей по степени раскисления

Спокойные

Такие сплавы обладают наиболее однородной структурой. Для раскисления используют алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые практически полностью удаляют находящие в расплаве газы.

Сочетание практически полного отсутствия газов с мелкозернистой структурой, обусловленной наличием остаточного алюминия, обеспечивает хорошее качество металла.

Эти марки подходят для изготовления деталей, изделий и конструкций ответственного назначения. Основной недостаток – высокая стоимость.

Кипящие

Это наиболее дешевая и наименее качественная группа.

Из-за использования минимального количества добавок для раскисления в материале присутствуют растворенные газы, которые являются причиной неоднородности структуры, химического состава, а следовательно механических свойств. Такие металлы обладают плохой свариваемостью, поскольку из-за присутствия газов высока вероятность образования трещин на швах.

Полуспокойные

Группа занимает промежуточное положение по стоимости и характеристикам. В отливке образуется гораздо меньше газовых пузырьков, по сравнению с кипящими сталями. При прокатке внутренние дефекты в основной массе устраняются. Такие материалы часто применяются в качестве конструкционных сплавов.

Виды нелегированных углеродистых сталей по содержанию углерода

Низкоуглеродистые с содержанием C не более 0,25%

Большая часть этой продукции выпускается в виде холоднокатаных или отожженных листов и полос. Свойства, а следовательно области ее применения, зависят от процентного соотношения компонентов:

  • До 0,1% C, Mn менее 0,4%. Высокая способность к горячей деформации и холодному волочению. Материалы востребованы при производстве проволоки, очень тонкого листа, используемого при изготовлении тары, а также для изготовления корпусов автомобилей.
  • C 0,1-0,25%. Способность к деформированию ниже, чем у вышеописанной группы, но твердость и прочность выше. Часто эти марки востребованы для производства деталей с цементуемым поверхностным слоем. Процесс цементации позволяет получить износостойкий поверхностный слой в сочетании с вязкой сердцевиной. Это актуально для валов и шестерен.
  • C на уровне 0,25%, Mn и Al – до 1,5%. Обладают высокой вязкостью. В металлы, предназначенные для штамповки, ковки, производства бесшовного трубного проката и листа для котлов, алюминий не добавляют.
  • C на уровне 0,15%, Mn – до 1,2%, Pb до 0,3% или без него, минимальное количество Si. Эту группу применяют в массовом производстве на автоматических линиях деталей, не предназначенных для восприятия серьезных механических и температурных нагрузок. Для изделий с высокими требованиями по пластичности, вязкости, коррозионной стойкости сплавы не применяются.

Среднеуглеродистые с C0,2-0,6%

Содержание марганца обычно находится в пределах 0,6-1,65%. Применяются при производстве продукции, запланированной для эксплуатации при высоких нагрузках. Обычно их производят спокойными.

Упрочняются нагартовкой или термообработкой. Все стали этой группы могут подвергаться ковке. Данная металлопродукция широко применяется в машиностроении.

Читайте также:  Разновидности сварных соединений

Марки с высоким содержанием углерода (0,4-0,6%) востребованы при производстве железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов.

Высокоуглеродистые – 0,6-2,0%

Повышение количества углерода до 1% приводит к росту прочности и твердости при постепенном снижении предела текучести и пластичности. При росте процентного соотношения C выше 1% начинается формирование грубой сетки из вторичного мартенсита, приводящей к понижению прочности материала. Поэтому стали с содержанием C более 1,3% практически не изготавливают.

Высокоуглеродистые марки имеют высокую себестоимость изготовления, обладают низкой пластичностью, плохо свариваются. Область применения этой группы достаточно ограничена – производство режущего инструмента, в том числе предназначенного для землеройной и сельскохозяйственной техники, изготовление высокопрочной проволоки.

Классификация конструкционных углеродистых сталей по качеству, их маркировка и применение

Конструкционные стали обыкновенного качества

Их производят в соответствии с ГОСТом 380-2005, в продажу поставляют в виде листового, сортового и фасонного проката. ГОСТ подразумевает выпуск следующих марок:

  • Ст0;
  • Ст1пс, Ст1сп, Ст1кп;
  • Ст2пс, Ст2сп, Ст2кп;
  • Ст3пс, Ст3сп, Ст3кп, Ст3Гсп, Ст3Гпс;
  • Ст4пс, Ст4сп, Ст4кп;
  • Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс;
  • Ст6пс, Ст6сп.

Буквенно-цифровая маркировка этой группы сплавов:

  • Ст – сталь;
  • цифры 0-6 обозначают номер марки;
  • наличие в обозначении буквы «Г» указывает на присутствие марганца в количестве 0,8% и более;
  • последние две буквы характеризуют степень раскисления, сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

Сталь качественная конструкционная

Изготавливается в соответствии с ГОСТом 1050-2-13 следующих марок – 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, а также марки 55ПП, 60ПП, 60ПП «селект» – пониженной прокаливаемости.

В маркировке таких сплавов указывают степени раскисления, если они относятся к кипящим или полуспокойным, например 10 кп или 10 пс.

Индекс сп в обозначении качественных конструкционных марок не указывается.

Источник: https://TreydMetall.ru/info/uglerodistaya-stal-klassifikikaciya

Особенности и виды низкоуглеродистых сталей

Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом. Углерод усиливает жёсткость структуры сплава, сталь становится твёрдой, прочной, но теряет пластичность.

Меняя количество углерода, получают необходимые для области применения металла свойства.

Минимальное содержание углерода в сплаве составляет 0,05–0,25%, такие сплавы по качественному составу классифицируют как низкоуглеродистые.

Низкоуглеродистые стали не закаливаются, благодаря мягкости и пластичности швы хорошо провариваются всеми видами сварки, заготовки легко обрабатываются ковкой, прокатываются.

В составе низкоуглеродистых сплавов присутствуют примеси различного характера. Повышенное содержание серы и фосфора напрямую влияют на свойства металла, может привести к растрескиванию при обработке. Марганец, кремний не снижают характеристик, участвуют в процессе раскисления, удаления кислорода. Кислород удаляют для повышения прочности материала при горячих деформациях.

По степени удаления кислорода, раскисленности, стали классифицируют на:

  • кипящие;
  • спокойные;
  • полуспокойные.

Низколегированные стали представляют собой сплав с малым содержанием углерода и малыми примесями легирующих добавок, общим соотношением до 4%.

Легирующие элементы нужны для повышения каких-либо эксплуатационных свойств при сохранении хороших сварочных характеристик.

Повышенная устойчивость металла к коррозии, способность работать при экстремально низких и высоких температурах без деформации достигается легированием.

Качество низкоуглеродистой стали определяют по содержанию примесей серы, фосфора в сплаве.

По виду свойств различают:

  • Обычное качество. Сера в составе — до 0,06%, фосфор — до 0,07%.
  • Качественная сталь. Массовая доля серы — до 0,04%, фосфора — до 0,035%.
  • Высококачественная сталь. Содержание серы — до 0,025%, фосфора — до 0,025%.
  • Особое качество. Минимальное присутствие примесей: допустимые значения серы — до 0,015%, фосфора — до 0,025%.

Классификация стали обычного качества

Свойства сталей обыкновенного качества

Внутри группы по качеству низкоуглеродистая сталь обычного качества подразделяется ещё на три категории, обозначающиеся заглавными буквами А, Б, В.

Низкоуглеродистая сталь обычного качества группы «А» содержит сплавы, отличающиеся механическими свойствами, в промышленности встречается в форме листового, профильного низкоуглеродистого проката.

Группа «Б» классифицируется по химическим качествам, обрабатывается давлением под высоким нагревом, заготовки штампуются, куются.

Низкоуглеродистые стали группы «В» определяются физическими свойствами, химическим составом.

Основные способы получения низкоуглеродистых сплавов

Все сплавы при получении проходят одинаковые технологические стадии, дополнительную обработку. Плавильная печь загружается сырьём, шихтой, нагревается до расплавления, удаляются лишние примеси. Дополнительная обработка зависит от конкретного заданного состава продукта, нужных химических, физических свойств.

По технологии производства, оборудованию сплавы получают:

  • кислородно-конверторным способом выплавки;
  • мартеновским способом получения;
  • электротермическим способом производства.

Кислородно-конверторный метод

Этот способ производства низкоуглеродистого сплава назван по двум составляющим технологии. Кислород, содержащийся в воздухе, окисляет избыток углерода и примесей в конверторной печи. Конверторная печь имеет объём 50–60 т.

Расплавленное сырьё, шихта, продувается нагретым кислородом под давлением. Стены конвектора имеют грушевидную форму, выполнены из металла с дополнительной футеровкой.

Материал футеровки химически участвует в процессе выплавки, вступая в реакцию с расплавленным сырьём.

Мартеновский метод

Мартеновские печи отличаются большим размером плавильных ванн, производительностью до 500 тонн продукции. Выжигание углерода, примесей также идёт кислородом, но кислород получают не только из воздуха. Дополнительно шихту обогащают железной рудой, ломом, покрытым ржавчиной.

Оксиды железа, участвуя в процессе, выделяют кислород. Камеры-регенераторы осуществляют предварительный нагрев горючего газа и воздуха, попеременно выпускают содержимое через плавильную ванну. Процесс происходит в течение 6–7 часов, по завершении нагрев прекращается, добавляются раскислители.

Электротермический метод

Этот способ позволяет получить точно заданные физические и химические свойства, применяется только для получения высококачественных сплавов. Большой расход энергии при термической обработке, до 800 кВт на 1 тонну стали, должен быть экономически оправдан. Температура печи доходит до 1650 градусов, ёмкость ванн 0,5–180 тонн.

При высокой температуре сера и фосфор удаляются практически без остатка, переплавляется тугоплавкое сырьё. Химические реакции при производстве аналогичны мартеновскому способу.

Главные свойства низкоуглеродистых сталей

Повышение прочностных характеристик достигается цементацией – насыщением поверхностных слоёв углеродом, после чего поверхностные слои сплава закаляются, приобретая необходимую прочность.

Для поверхностной закалки низколегированной стали используются индукционные и электропечи.

Внутренние, не обогащённые, слои остаются мягкими, вязкими, не теряют пластичности благодаря не изменившемуся количеству углерода.

Маркировка низкоуглеродистых сталей и ее значение

Низкоуглеродистая сталь обычного качества маркируется буквенным значением «Ст», которое меняется, согласно качествам:

  • Цифровое значение показывает количество углерода в сплаве. При делении значения на 100 получают содержание углерода в процентах.
  • Начальные буквенные символы маркировки «Б» или «В» обозначают принадлежность к группе по качеству.
  • Отсутствие буквенного обозначения показывает принадлежность к категории «А».
  • Сочетание «КП» указывает на кипящий состав по раскисленности.
  • Сочетание «ПС» говорит о полуспокойном сплаве, отсутствие обозначения обозначает спокойную сталь.
  • Буквенное и цифровое сочетание, вписанное в марку последним, говорит о наличии в составе примесей и их процентном содержании.
  • Качественные низкоуглеродистые сплавы буквенным сочетанием «Ст» не маркируются.

Дополнительно встречается классификация по цвету, буквенная маркировка сплавов особого назначения. К примеру, маркировка «СТЗ мост» обозначает сплав, предназначенный для использования при изготовлении мостовых конструкций.

Сфера применения

Низкоуглеродистые сплавы широко используются различными направлениями промышленности и производства.

По виду профиля классифицируют следующие группы выпускаемой продукции:

  • Плоский листовой прокат. Рифлёная, толстолистовая, тонколистовая, широкополосовая, полосовая продукция.
  • Равнополочные, неравнополочные угловые профили.
  • Швеллеры.
  • Трубы, круглого, квадратного, прямоугольного сечения.
  • Тавры, двутавры. Балки двутавровые широкополочные, обыкновенные.
  • Профилированный металлический лист различной толщины.

Самый большой сегмент продукции составляет плоский листовой прокат, полосы. Холодной штамповкой получают высокопрочную проволоку, пружины, рессоры для машиностроения.

Детали и заготовки легко свариваются, получили большое распространение в строительной отрасли производства, автомобилестроении.

Из низкоуглеродистых сплавов изготавливают кузовные детали, оси, топливные баки, рамы сельскохозяйственных машин и многие другие детали, постоянно встречающиеся в повседневной жизни.

Видео по теме: Производство листового металлопроката

Источник: https://promzn.ru/metallurgiya/vidy-nizkouglerodistyh-stalej.html

Что такое углеродистая сталь и как ее сварить

Очень много в интернете самой разной информации по поводу того что такое углеродистая сталь, но мне кажется вопрос раскрыт не полностью и по этой причине я попытаюсь осветить тему простыми словами без употребления различных терминов не понятных обычному пользователю.

Рассмотрим сразу что к чему.

  • Железо + железо = Железо
  • Железо + углерод = Сталь

Вот теперь вы понимаете разницу и знаете чем отличается железо от стали.

Сталь насыщенная углеродом становится прочней износоустойчивой и приобретает ряд других положительных характеристик.

Железо как известно добывают из руды, а как же добывают углерод?

Углерод может быть разный, но он все же остаётся углеродом. Например алмаз это чистый углерод и графит который добывают это тоже чистый углерод, но как же так вещества разные, а оба углерод?! Все дело в том что они имеют разную кристаллическую решетку как например автомобиль он может быть как грузовым так и легковым, но он все же остаётся автомобилем.

Углерод есть и в человеческом организме и в газах и вообще в самых разнообразных местах на нашей планете, но он все же остаётся углеродом.

Его можно получить и химическим путем, но добыча как оказалось менее затратна и поэтому его просто добывают в виде например угля или графита.

Например из графита можно получить алмаз изменив его кристаллическую решётку как у алмаза, но это уже будет называться искусственный алмаз. Так же можно и наоборот из алмаза получить графит. Контролируют этот процесс с помощью температуры и других технических приёмов.

Как получают углеродистую сталь. Для этого берут например железо и смешивают его с углеродом в итоге получаем углеродистую сталь.

После смешивания у железа появилась прочность и другие полезные характеристики. Чтоб сделать нашу сталь ещё лучше туда начинают понемногу добавлять и другие металлы и это называют легировать то есть сталь становится легированной.

Но не будем далеко отходить от темы и поговорим ещё о углеродистой стали. Стали могут быть не просто углеродистыми, а низко углеродистыми , средне углеродистыми и высоко углеродистыми. От этого будет зависеть то на что эта сталь сгодится.

Сразу скажу что если в стали содержится больше чем 2.14% углерода это уже не углеродистая сталь, а чугун. У чугуна тоже есть свои виды и так далее.

Если сталь содержит определённое количество углерода она может быть конструкционной или инструментальной.

Инструментальная углеродистая сталь применяется как можно понять из названия для изготовления различных инструментов. Изготавливают из этой стали: отвертки, топоры, зубила, сверла, пилы дисковые, фрезы, метчики, плоскогубцы и другие инструменты. (содержит углерода больше чем 0.7%)

Конструкционная углеродистая сталь применяется в самых разных областях. начиная с гвоздей, оси, рессоры и заканчивая разнообразными деталями машин, все зависит от качества углерода в стали и других параметров.

Читайте также:  Как сделать качественный ящик для инструментов своими руками

Если вам стало интересно как сталь смешивают с углеродом или правильно сказать вводят его в сталь смотрим видео ниже.

Так же думаю вам будет интересно почитать как выполнить сварку углеродистой стали и Какие свойства придает стали углерод.

И еще даю ссылки ниже, скопировав которые и вставив в новой вкладке в адресную строку вы можете узнать другую полезную информацию касающиеся именно углеродистой стали и не только.

Если у вас остались вопросы прошу не оставляйте этот вопрос открытым и напишите что здесь нужно добавить через форму обратной связи на странице вопросов ответов.

Полезные ссылки:

Тут описано подробно о том как выглядит через микроскоп железо. http://steel-guide.ru/metallografiya-stali/chistoe-zhelezo-mikrostruktura-i-kristallicheskaya-reshetka.html

Госты которые могут помочь в решении ряда задач.

  • ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
  • ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения.
  • ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.

А теперь можно поговорить как сваривать углеродистые стали.

От обычной стали углеродистая отличается меньшим содержанием примесей и небольшим содержанием марганца, магния и кремния. Углеродистые стали отличаются повышенной прочностью и высокой твердостью. По качеству углеродистая сталь различается на обыкновенную и качественную.

Сталь обыкновенного качества может быть горячекатаной, толстолистовой и холоднокатаной. Конструкционная сталь высокого качества применяется очень широко, потому что из нее изготавливаться прутки и заготовки. Качественная сталь выпускается в таких марках, как 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15пс и другие.

Углеродистая сталь может быть разного назначения, например, она может предназначаться статически нагруженного инструмента или для нагрузок, в которых приходится переносить удары.

Для производства инструмента, который подвергается серьезным нагрузкам и выполняет ломовую работу, используется углеродистая сталь. В таком случае используется сталь сорта У7-У9. Материал, изготовленный из такого вида стали, можно спокойно подвергать термической обработке.

Технология сваривания стали предполагает общий или местный или общий подогрев свариваемого изделия и проведение сварочных работ. Термическая обработка деталей позволяет обеспечить отсутствие трещин в сварочном шве, а также исключить диффузию в случае неоднородности сталей.

Нередко сваривание является единственным способом произвести ремонт деталей или кузова автомобиля и любого другого технологического оборудования. Сваривание таких деталей может быть затруднено низкой стойкостью швов к образованию горячих трещин и высокой вероятностью образования холодных трещин, которые разрушают металл шва и всю сваренную деталь.

Углерод, который есть в составе сталей, позволяет уменьшить стойкость швов к образованию горячих трещин, а также усиливает вредное влияние серы и фосфора. Критическое содержание углерода в сварочном шве может зависеть от конструкции узла, а также его формы и содержания в нем элементов и предварительного подогрева.

Существующие способы для повышения стойкости образованию горячих трещин направляются на ограничение содержания в металле шва составляющих, которые послабляют свариваемый металл и понижает его пластические свойства.

Стали, у которых повышено содержание углерода, могут быть менее склонными к образованию структур с малой пластичностью. При воздействии сварочных и структурных напряжений возможно разрушение металла с малой пластичностью.

Этому способствует наличие в металле и сварочном шве металла диффузионный водород.

Для того чтобы предупредить образование холодных трещин в металле и сварочном шве, применяются способы, которые позволяют устранить факторы, которые способствуют возникновению таких неисправностей.

Источник: http://3g-svarka.ru/chto-takoe-uglerodistaya-stal.php

Классификация углеродистых сталей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по выполнению практических работ

для студентов направления 130400 «Горное дело»

заочной формы обучения

Магнитогорск

Составители:

Е.П. Кашапова

Учебно-методическое пособие для выполнения практических работ по курсу “Материаловедение и технология конструкционных материалов” для студентов направления 130400 «Горное дело». Магнитогорск: МГТУ, 2016. 36 с.

Рецензент: Орехова Н.Н.

ã Кашапова Е.П.

Магнитогорский государственный

технический университет

им. Г.И. Носова, 2016

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Термины и определения

Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом при содержании углерода от 0,02 до 2,14 %.

Стали кипящие — стали, раскисленные в процессе кристаллизации (в слитке) марганцем и почти не содержащие кремния (менее 0,05 %).

Стали полуспокойные — стали, раскисленные в ходе плавки марганцем и в конце плавки алюминием.

Стали спокойные — стали, раскисленные в ходе плавки марганцем, кремнием и алюминием. По качеству выше кипящей и полуспокойной.

Стали быстрорежущие — высоколегированные инструменталь­ные стали, содержащие вольфрам, молибден, ванадий, хром, обладающие высокой теплостойкостью и твердостью.

Стали жаропрочные — легированные стали, способные работать под нагрузкой при температурах выше 450 °С в течение определенного времени. Критерием жаропрочности является предел ползучести.

Стали жаростойкие (окалиностойкие) — стали, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности (образо­вания окалины) во время работы при повышенных температурах в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Стали инструментальные — стали, предназначенные для изготовления режущего и штампового инструмента. Их делят на углеродистые (У7, У12) и легированные.

Стали коррозионно-стойкие (нержавеющие) — устойчивые против химической и электрохимической коррозии стали, содержащие от 13 % хрома и других легирующих элементов.

Стали теплоустойчивые — стали, способные противостоять циклическому температурному воздействию без разрушения.

Стали легированные — стали, в состав которых вводят легирующие элементы (никель, хром, кремний, марганец, вольфрам, молибден, титан, бор и др.) с целью получения определенных свойств.

Цель практической работы изучить принципы обозначения марок сталей и сплавов на основе железа и научиться читать маркировку.

Стали применяют для изготовления деталей машин и механизмов, инструментов, оснастки и оборудования, необходимых для технологического процесса их производства.

Единой мировой системы маркировки сталей не существует. В США применяется сразу несколько систем AISI, ASTM, UNS. В Европе используют DIN, ECISS, EN. В России и других странах СНГ применяют самую совершенную систему обозначения марок стали, разработанную в СССР.

Маркировка стали зависит от её металлургического качества, назначения и химического состава.

Металлургическое качество стали зависит от её чистоты по вредным примесям (сере S и фосфору P) и неметаллическим включениям.

Классификация углеродистых сталей

Углеродистые стали классифицируются по содержанию углерода, структуре в равновесном состоянии, способу производства, степени раскисления и характеру затвердевания, качеству и назначению.

По содержанию углерода:

· низкоуглеродистые (0,6%C).

По структуре в равновесном состоянии:

· доэвтектоидные – структура феррит и перлит;

· эвтектоидные – структура перлит;

· заэвтектоидные – структура перлит и цементит вторичный.

По способу производства:

· мартеновские;

· конвертерные;

· электростали.

По степени раскисления и характеру затвердевания:

· спокойные;

· полуспокойные;

· кипящие.

Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода с целью предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения.

Кипящие стали раскисляют марганцем. Перед разливкой в них повышенное содержание кислорода, который при затвердевании частично взаимодействует с углеродом и удаляется в виде CO. Выделение пузырьков СО создает впечатление кипящей стали. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

По качеству стали:

· обыкновенного качества (содержат до 0,055%S и 0,060% Р);

· качественные (не более 0,04%S и 0,035%P);

· высококачественные (не более 0,025%S и 0,025%P).

Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства.

Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также ее технологические характеристики зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей − серы, фосфора.

Газы являются скрытыми, трудно определяемыми примесями, поэтому количество вредных примесей служит основным показателем для разделения сталей по качеству.

По назначению:

· конструкционные;

· инструментальные;

· специальные.

Конструкционные стали − наиболее обширная группа. Предназначены для изготовления строительных сооружений, деталей машин и конструкций, к ним относятся: цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные.

Инструментальные стали − для режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего (до 200°С) деформирования.

Специальные стали предназначены для изготовления конкретного вида изделия.

2. Маркировка стали обыкновенного качества

Маркировка и общие требования стали обыкновенного качества регламентированы ГОСТ 380-94. Применяются стали для изготовления конструкционных деталей неответственного назначения (несущие конструкции, корпусные детали, панели).

В зависимости от назначения стали подразделяют на три группы:

А – поставляемую с гарантированными механическими свойствами;

Б – поставляемую с гарантированным химическим составом;

В – поставляемую с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Стали выплавляются следующих марок:

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

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

группы В – ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5, ВСт6.

Сочетанием букв Ст в марке обозначают «Сталь обыкновенного качества»; цифра после Ст – условный номер марки (от 0 до 6), в зависимости от химического состава стали; маленькие буквы в конце марки – степень раскисления («кп» – кипящая; «пс» – полуспокойная; «сп» – спокойная).

Иногда перед индексом раскисления может стоять буква Г, означающая легирование стали марганцем до 1,5 % (другие легирующие добавки в сталях обыкновенного качества не используют). Стали группы Б и В имеют перед маркой буквы Б и В, указывающие на их принадлежность к этим группам. Группа А в обозначении марки стали не указывается.

Стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют. Категории нормируемых свойств (кроме категории 1) указывают цифрой после индекса раскисления.

Примеры.Ст2кп 2 – сталь обыкновенного качества (неверно говорить – обычного!) группы А (поставляется с гарантированными механическими свойствами), номер марки – 2, кипящая, второй категории;

БСт4сп3 – сталь обыкновенного качества группы Б (поставляется с гарантированным химическим составом), номер марки – 4, спокойная, третьей категории.

Стали группы А используют в состоянии поставки для изделий, изготовление которых не предполагает горячую обработку.. Химический состав этой группы сталей колеблется в широких пределах. Их применяют для изготовления металлоконструкций в строительстве.

Стали группы Б применяются для изделий, в технологии которых входит горячая обработка (ковка, сварка, термическая обработка). Исходная структура и механические свойства в этом случае не сохраняются.

Стали группы В применяются для ответственных деталей, сварных конструкций. Важно знать исходные механические свойства, так как они сохраняются на участках, не подвергаемых нагреву при сварке. Для оценки свариваемости важны сведения о химическом составе.

3. Маркировка качественной стали

Этот класс сталей отличается более высокой надёжностью, чем сталь обыкновенного качества, и в отличие от высококачественной имеет умеренную цену, поэтому получил наиболее широкое применение в машиностроении.

Читайте также:  Какой аккумуляторный шуруповёрт лучше выбрать

Качественную сталь маркируют содержанием углерода и легирующих элементов. Обычно в стандарте на качественную сталь приводят варианты рекомендуемых режимов её термической обработки и получаемые при этом механические свойства.

Качественная конструкционная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в сотых долях весового процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексом «пс» и «кп» соответственно.

Примеры. Сталь 08кп – сталь качественная конструкционная с содержанием 0,08 % углерода, кипящая.

Сталь 80 – сталь качественная конструкционная с содержанием 0,80 % углерода.

Качественная инструментальная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в десятых долях процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Углеродистая (нелегированная) инструментальная сталь дополнительно маркируется буквой У, которая ставится перед числом, обозначающим содержание углерода.

Примеры. Сталь У 8 – сталь качественная инструментальная с содержанием 0,8 % углерода, кипящая.

Сталь У13 – сталь качественная инструментальная с содержанием 1,3 % углерода.

Иногда трудно различить по назначению легированные стали со сходной маркой. Обычно предельное содержание углерода в инструментальных сталях не превышает 1,3 %. Такие высокоуглеродистые инструментальные стали обычно легируют только хромом.

Пример. Сталь 11Х, сталь 13Х – качественные инструментальные стали, легированные хромом до 1 % с содержанием углерода 1,1 и 1,3 %, соответственно.

В некоторых марках легированной инструментальной стали в начале марки может быть не указано содержание углерода. В этом случае содержание углерода до 1 %. Это ещё один признак инструментальной стали.

Пример. Сталь Х – сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, до 1 % хрома.

Содержание легирующих добавок в качественных легированных сталях (и конструкционных, и инструментальных) указывается русской прописной «звучащей» буквой, обозначающей элемент (табл.

1), и стоящим после буквы числом, указывающим содержание вещества в весовых процентах (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала).

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, число не стоит – его содержание до 1 %.

Исключением являются подшипниковые стали типа ШХ15, в которых содержание хрома указано в десятых долях % (1,5 % Cr).

Таблица 1. Маркировка легированных сталей

А А А Б
(внутри марки) (в начале марки) (в конце марки) ниобий
азот автоматная высококачественная
В Г Д Е
вольфрам марганец медь селен
К Л М Н
кобальт (в конце марки) молибден никель
литейная
П Р Р С
ф(пх)осфор (внутри марки) (в начале марки) силиций
бор рапидная(вольфрам) (кремний)
Т У Ф Х
титан углеродистая в(ф)анадий хром
инструментальная
Ц Ч Ш Ю
цирконий ц(ч)ерий шарикоподшип- алюминий
никовая сталь

В зависимости от основных легирующих элементов стали делятся на группы:

– хромистая – 15Х, 15ХА, 30ХРА, 40Х, 45Х и др.;

– марганцовистая – 15Г, 15Г2, 10Г2, 45Г, 50Г2 и др.;

– хромомарганцовистая – 15ХГ, 18ХГТ, 20ХГМ, 25ХГМ, 35ХГФ и др.;

– хромоникелевая – 20ХН, 20ХНР, 20ХНЗА, 12ХНЗ, 45ХН и др.;

– хромокремистая – 33 ХС, 40ХС и др.;

– хромомолибденовая, хромованадиевая, хромоалюминиевая – 15ХМ, 4ХМФА, 30Х3МФ, 35ХФМА, 35ХМ10А и др.

Всего стандартизировано до 100 марок легированных сталей.

В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) различают стали:

– качественные (12ХНЗ), S и P<\p>

Источник: https://stydopedia.ru/1x2f1b.html

Виды стали, условное обозначение углеродистых и легированных сталей

Справочная информация

По химическому составу и назначению стали разделяются на:*углеродистые обыкновенного качества, применяемые без последующей термической обработки, *конструкционные качественные,*конструкционные высококачественные, которые применяются с последующим тепловым обрабатыванием. Помимо этого стали делятся на:*легированные конструкционные с неглубокой и глубокой прокаливаемостью, *инструментальные стали углеродистые и быстрорежущие,

*специальные с особыми химическими и физическими свойствами.

Углеродистые стали обыкновенного качества, согласно ГОСТ 380-50, разделяются на две группы:*А -классифицируются по механическим свойствам (по пределу прочности на разрыв), *Б – которые классифицируются по химическому составу входящих в них элементов.

Стали углеродистые данных групп выплавляются следующих:•А – Ст. О, Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6 и Ст. 7.•Б – мартеновская М. Ст. О, М. Ст. 1, М. Ст. 2, М. Ст. 3, М. Ст. 4, М. Ст. 5 и М. Ст. 6; •Б – бессемеровская Б. Ст. О, Б. Ст. 3, Б. Ст. 4, Б. Ст. 5 и Б. Ст. 6; •Б – томасовская Т. Ст.

О, Т. Ст. 3, Т. Ст. 4, и Т. Ст. 5.

Данная продукция широко применяются в машиностроении для изготовления деталей, подвергающихся термической обработке. Для этих сталей гарантируется определенный химический состав и механические свойства.

Марки качественной конструкционной углеродистой стали с нормальным содержанием марганца обозначаются двузначным числом (ГОСТ 1050-88), которое показывает содержание углерода в сотых долях процента:
ст.10, ст.15, ст.20, ст.25, ст.30, ст.35, ст.40, ст.45, ст.50, ст.55, ст.60.

Качественная сталь с повышенным содержанием марганца – после двузначного числа, показывающего процентное содержание углерода, ставится буква Г. В том случае, когда процентное содержание марганца превышает 1%, рядом с буквой Г ставится цифра 2.
(пример: ст.15Г, ст.20Г, ст.3ОГ, ст.40Г, ст.50Г, ст.60Г, ст.65Г, ст.70Г, ст.30Г2, ст.35Г2, ст.40Г2, ст.45Г2, ст.50Г2)

Легированная сталь содержит, кроме железа и углерода, один или несколько специальных элементов:
никель, марганец, кремний, молибден, вольфрам, ванадий, кобальт, титан. В зависимости от рода специальной примеси она называется:*никелевой, *марганцевой, *хромистой,

*хромо-никелевой.

Хром, являясь относительно дешевым элементом, широко применяется для легирования стали. Твердые карбиды хрома способствуют увеличению твердости и износоустойчивости стали.

Никель увеличивает ее вязкость, сопротивляемость коррозии и жаропрочность.

Совместное действие хрома и никеля эффективнее и дает возможность более полно использовать преимущества обоих элементов.

Ванадий редкий и ценный элемент, добавляемый в сталь в количестве 0,1-0,2%. Карбиды ванадиевой стали очень устойчивы при высоких температурах нагрева.

Молибден дорогой элемент, добавляемый в сталь в количестве 0,2-0,3%. Он значительно повышает ее прочность при работе в условиях повышенных температур.

Вольфрам сообщает стали красностойкость, повышает твердость и устраняет хрупкость при отпуске.

Марганец самый дешевый и доступный легирующий элемент. Он добавляется в сталь для ее раскисления и устраняет вредное влияние серы и повышает ее упругость, но при этом не уменьшая теплопроводность.

Кремний дешевый и доступный легирующий элемент. При содержании до 1% кремния в стали увеличивается ее прочность. При большем содержании кремния она становится хрупкой. Данный элемент повышает ее жаростойкость и увеличивает электрическое сопротивление.

Марки легированных сталей обозначают цифрами и буквами.

Первые две цифры марки, стоящие слева, показывают среднее процентное содержание углерода в сотых долях процента. Буквы марки показывают легирующие элементы:

Г – марганец,

С – кремний,
X – хром,
Н – никель,
Ю – алюминий,
Д – медь,
В – вольфрам,
Ф – ванадий,
М – молибден,
Т – титан. Цифра, стоящая после буквы, обозначают процентное содержание легирующего элемента.

Буква А в конце марки стали обозначает высокое качество стали и низкое содержание в ней вредных примесей серы и фосфора.

Источник: http://yaruse.ru/posts/show/id/662

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Углеродистая сталь промышленного производства – сложный по химическому составу сплав.  [1]

Углеродистые стали промышленного производства отличаются от чистых железоуглеродистых сплавов тем, что содержат кроме железа и углерода еще ряд элементов, попадающих или специально вводимых в сплав в связи с условиями производства и называемых примесями.  [2]

Углеродистая сталь промышленного производства является сплавом, сложным по химическому составу. Кроме основы – железа ( содержание которого может колебаться в пределах 97 0 – 99 5 %), в ней имеется много элементов, наличие которых обусловлено либо технологическими особенностями производства ( Mn.  [3]

Углеродистая сталь промышленного производства – сложный по химическому составу сплав.  [4]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [5]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении в сталь вводят небольшие количества марганца или кремния, которые частично переходят в шлак в виде оксидов, а частично остаются в стали.

Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [6]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [7]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [8]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и а сталь.  [9]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [10]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Другие примеси, например 0 05 – 0 1 % фосфора и серы, присутствуют в стали из-за трудности их полного удаления.  [11]

Однако вуглеродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов.

Присутствие одних примесей обусловлено особенностями производства стали: например, при раскислении ( см. стр. Присутствие других примесей обусловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых количествах переходят в чугун, а затем и в сталь.  [12]

Страницы:      1

Источник: http://www.ngpedia.ru/id476666p1.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector