§ 7 . Классификация углеродистых сталей

Стали классифицируют:

1. по химическому составу;

2. по степени раскисления;

3. по структуре;

4. прочности;

5. по назначению;

6. качеству.

По химическому составустали делят науглеродистыеилегированные.По концентрации углеродаи те, и другие подразделяют нанизкоуглеродистые(0,3% С);среднеуглеродистые(0,3…0,7% С) ивысокоуглеродистые(0,7% С).

Легированные стали по количеству легирующих элементов разделяют на:

• низколегированные, у которых суммарное количество легирующих элементов не более 5%;

• среднелегированные – от 5 до 10%;

• высоколегированные – 10%.

По степени раскисленияи характеру затвердевания стали делят на:

• -спокойные;

• полуспокойные;

• кипящие.

Спокойные сталираскисляютMn,Si,Al. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения. В слитках таких сталей образуется усадочная раковина.

Кипящие сталираскисляют толькоMn. Перед разливкой в них содер­жится большое количество кислорода, который при затвердевании, частично взаимодействуя с углеродом, удаляется в виде СО и создает впечатление кипя­щей стали. Эти стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и почти без Si.

Полуспокойные стализанимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

По структуреуглеродистые стали классифицируются в равновесном (отожженном) состоянии на:

• доэвтектоидные – Ф + П;

• эвтектоидные – П;

• заэвтектоидные – П + Ц_II.

Легированные стали также подразделяются на классы, которые будут рассмотрены дальше.

По прочностистали делят по величине временного сопротивления на:

• стали нормальной (средней) прочности;

• стали повышенной прочности;

• высокопрочные.

Стали по назначениюделятся на:

• конструкционные (строительные (0,25% С) и машиностроительные);

• инструментальные.

В строительных сталяхсодержание углерода обычно не превышает 0,25% С. Они хорошо свариваются, хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии, но имеют низкую прочность.

Машиностроительные сталисодержат от 0,3…0,7% С. Эти стали обладают достаточной твёрдостью и прочностью, хорошо поддаются упрочнению, после чего применяются для изготовления деталей машин. Однако они хуже свариваются и плохо поддаются деформации в холодном состоянии.

Инструментальные сталисодержат от 0,7…1,4% С. Они обладают повышенной твердостью и прочностью и применяются для изготовления режущих и мерительных инструментов.

По качествустали классифицируют на:

• стали обыкновенного качества;

• качественные;

• высококачественные;

• особо высококачественные.

Под качеством стали понимаютсовокупность свойств, определяемых металлургическим процессом её производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также её технологичность во многом зависит от содержания газов и вредных примесей. Поэтому нормы содержания вредных примесей служат основным показателями качества сталей.

Стали обыкновенного качествасодержат до 0,055%Sи 0,045% Р.

Стали качественные– не более 0,04%Sи 0,035% Р.

Высококачественные– не более 0,025%Sи Р.

Особо высококачественные– не более 0,015%Sb0.025%P.

Стали обыкновенного качества– наиболее дешевые стали. В них допускается повышенное содержание вредных примесей и загрязненность неметаллическими включениями. Эти стали выпускают в виде проката (балки, прутки, листы, уголки, трубы и т. д.), а также поковок.

В зависимости от гарантированных свойств их поставляют трёх групп: А, Б, В.

Стали группы А маркируют сочетанием букв “Ст” и цифрой от 0 до 6, показывающий номер марки. Стали групп Б и В имеют перед маркой буквы Б и В, указывающие на их принадлежность к этим группам. Группа А в обозначении марки не указывается.

Степень раскисленияобозначается с добавлением букв :спокойных– “сп”,полуспокойных– “пc”,кипящих– “кп”.

Ст3кп, БСт3пс, ВСт3кп. Спокойными и полуспокойными изго­товляют стали – Ст1 – Ст6, кипящими – Ст1 – Ст4 всех трёх групп. Сталь Ст0 по степени раскисления не разделяют.

Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами. Химический состав в марках не указывается. Сувеличением порядкового номера маркиувеличивается прочность и снижается пластичность стали. Эти стали используют для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой.

Стали группы Бпоставляют с гарантированным химическим составом. Механические свойства не гарантируются. Эти стали предназначены для изделий, изготовляемых с применением горячей обработки (ковки, сварки, т/о), для чего важен химический состав.

Стали группы Впоставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их широко применяют для производства сварных конструкций. ВСт1 – ВСт5. Механические свойства этих сталей соответствуют нормам для аналогичных сталей группы А, и химический состав – группы Б. ВСт4 – механические свойства Ст4кп, а химический состав БСт4кп.

Углеродистые качественные стали

Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных при­месей и неметаллических включений. Они поставляються в виде проката, поковок и др. полуфабрикатов с гарантированным хим. составом и механи­ческими свойствами.

Маркируются двухзначными цифрами 05, 08, 10, 15, 20...85, обо­значающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексом “пс” и “ кп ” (08, 10, 15, 20).

Низкоуглеродистые стали 05, 08, 10 применяют для деталей, получаемых холодной штамповкой – шайбы, прокладки, кожухи и т. д.

Стали 15, 20, 25 – цементуемые, после цементации и термообработки имеют твердую поверхность и вязкую сердцевину. Применяют для деталей небольшого размера (толкатели, кулачки, малонагруженные шестерни). Эти стали хорошо штампуются и свариваются (крепежные детали, штуцеры, втулки, трубы перегревателей, змеевики).

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 отличаются большой прочностью, но меньшей пластичностью, чем низкоуглеродистые. Приме­няются для деталей небольшого размера, работающих на усталость (шатуны, коленчатые валы малооборотных двигателей, маховики, оси). Для более крупных деталей используются стали 40, 45, 50, которые применяются после поверхностного упрочнения (для изготовления шестерен, кулачков, распредвалов, коленчатых валов).

Стали с высокой концентрацией углерода 60, 65, 70, 75, 80, 85, а также с увеличенным содержанием марганца – 60Г, 65Г, 70Г применяют преимущественно для изготовления рессор и пружин, т. к. они обладают высокой прочностью, износостойкостью и хорошими упругими свойствами.

Автоматные стали

Эти стали хорошо обрабатываются при больших скоростях резания и при этом получается высокое качество поверхности. При их применении снижается расход режущего инструмента. Эти свойства достигаются повышенным содержанием Sи Р:S– до 0,3%; Р – до 0,15%. Стали маркируются буквой А (автоматная), после которой следует цифра, указывающая содержание углерода в сотых долях процента. При повышенном содержанииMnставится в конце буква Г: А40Г. Есть А12, А20, А30, А40Г. А12 используется для изготовления на быстроходных автоматах винтов, болтов, гаек и др. мелких деталей сложной конфигурации. Стали А20, А30, А40Г применяют для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных напряжений.