1.2. Принципы классификации углеродистых сталей

Углеродистые стали различают:

1) по диаграмме состояний – доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтекто-идные;

2) по структуре ­ феррит + перлит, перлит и перлит + цементит вторичный;

3) по содержанию углерода – низкоуглеродистые (менее 0,3 %), среднеуглеродистые (0,3-0,6 %) и высокоуглеродистые (0,7 % и более);

4) по способу выплавки – выплавленные в конверторах (конверторные), мартеновских и электрических печах (мартеновские и электростали);

5) по способу изготовления изделий – горячекатаные (кованные) и литейные;

6) по содержанию вредных примесей (серы и фосфора) - обыкновенного качества, качественные и высококачественные. Основными показателями для их разделения служат нормы содержания вредных примесей;

7) по степени раскисления – спокойные (сп), полуспокойные (пс), кипящие (кп). Кипящие стали содержат не более 0,07 % кремния, дешевы, хорошо поддаются холодной листовой штамповке, но по сравнению со спокойным имеют высокий порог хладноломкости, и их нельзя использовать для ответственных конструкций в условиях Сибири и Се­вера. Порог хладноломкости - отрицательная температура, при которой металл переходит в хрупкое состояние;

8) по назначению – конструкционные и инструментальные. Конструкци­онные стали предназначены для изготовления металлоконструкций, деталей машин и должны обладать высокой конструкционной прочностью (определен­ным комплексом механических свойств), иметь хорошие технологические свой­ства. Они обычно содержат не более 0,6-0,7 % углерода и имеют ферритно-перлитную структуру, т. е. являются сталями доэвтектоидными. Инструментальные стали, содержащие более 0,7 % углерода, должны обладать высокой твердостью, прочностью и износостойкостью, предназначены для изготовления инструментов. Это стали эвтектоидные и заэвтектоидные, их структура - перлит или перлит + цементит вторичный.

1.3. Принципы маркировки углеродистых сталей

1.3.1. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества

В соответствии с ГОСТ 380-94 углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Буквы «Ст» обозначают «Сталь», цифры – условный номер марки в зависимости от химического состава, буква «Г» – марганец при его массовой доле в стали 0,80 % и более, буквы «кп», «пс», «сп» – степень раскисления стали: «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп» – спокойная.

1.3.2. Углеродистые качественные конструкционные стали

Обозначают их по ГОСТ 1050-88. Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Качественные стали находят многостороннее применение в машиностроении, приборостроении, так как в зависимости от содержания углерода и термической обработки они обладают широким диапазоном механических и технологических свойств, и маркируются двухзначными цифрами 08, 15, 20, ..., 55, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Перед цифрами буквы Ст не ставятся, но можно писать слово «Сталь».

Спокойные стали маркируются без индекса, полуспокойные и кипящие -с индексами пс, кп соответственно. Кипящие стали выпускаются следующих марок: 08кп, 10кп, 20кп, а полуспокойные - 08пс,10пс, 15пс, 20пс. В отличие от спокойных, кипящие стали практически не содержат кремния (не более 0,07 %), а в полуспокойных его количество ограничено (0,17 %).

Состав и характеристики механических свойств этих сталей приведены в табл. 1.3

Таблица 1.3.

Химический состав и механические свойства углеродистых качественных конструкционных сталей в нормализованном состоянии (ГОСТ 1050-88)

Марка стали	Химический состав		Механические свойств
	С, %	Мп, %	σт, МПа	σв, МПа	δ, %	НВ, МПа∙10^-1
08	0,05-0,12	0,35-0,65	196	320	33	131
10	0,07-0,14	0,35-0,65	205	330	31	143
15	0,12-0,19	0,35-0,65	225	370	27	149
20	0,17-0,24	0,35-0,65	245	410	25	163
25	0,22-0,30	0,50-0,80	275	450	23	170
30	0,27-0,35	0,50-0,80	295	490	21	179
35	0,32-0,40	0,50-0,80	315	530	20	207
40	0,37-0,45	0,50-0,80	335	570	19	217
45	0,42-0,50	0,50-0,80	355	600	16	229
50	0,47-0,55	0,50-0,80	375	630	14	241
55	0,52-0,60	0,50-0,80	380	650	13	255
58(55 пп)	0,55-0,63	<0,20	315	600	12	255
60	0,57-0,65	0,50-0,80	400	680	12	269

Примечание. Стали также содержат, %: (0,17 – 0,37) Si; < (0,10 – 25) Сг; < 0,040 S; < 0,035 Р; < 0,30Ni и < 0,30 Cu.

Стали, предназначенные для производства отливок, маркируются с до­бавлением буквы Л (литейные), например:25Л, 30Л, 35Л.

Автоматные стали отличаются хорошей обрабатываемостью резанием благодаря повышенному содержанию серы и фосфора и предназначены для изготовления деталей массового производства на станках-автоматах. Стали маркируются буквой А (автоматика) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, например А12, А20, А30, А40.

В последнее время, как автоматные, применяют углеродистые и легиро­ванные стали с добавлением свинца (0,15-0,30 %), например АС11, АС40.

1.3.3. Углеродистые инструментальные стали

Их поставляют потребителю после отжига на зернистый перлит с гарантией химического состава и твердости. К недостаткам углеродистых инструментальных сталей относятся склонность к перегреву, низкая прокаливаемость, отсутствие теплостойкости. Из них изготавливают деревообделочный, слесарный, кузнечный, гравировальный инструмент, пуансоны, матрицы и т. п. Качественные и высококачественные инструментальные стали маркируются буквой У (углеродистые инструментальные) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента, например У7, У8, У10, У12 – качественные и У7А, У8А, У10А, У12А – высококачественные (углеродистая инструментальная высококачественная, содержание углерода – 12/10 – 1,2 %. Буква А в конце марки указывает на то, что сталь высококачественная, т.е. имеет пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора).