Специальные стали

Справка о конструкционной стали

Конструкционная сталь – это сталь, которая обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами и применяется для изготовления различных деталей машин и механизмов в машиностроительной отрасли, а так же конструкций и сооружений в строительной отрасли.

Конструкционная сталь должна обладать высокой конструктивной прочностью и пластичностью, хорошо сопротивляться ударным нагрузкам, обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации.

При знакопеременных нагрузках конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением усталости, а при трении – повышенным сопротивлением износу. Также во многих случаях необходима повышенная устойчивость к коррозии.

Учитывая, что в деталях всегда имеются дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением хрупкому разрушению и распространению трещин.

Поэтому особенность требований, предъявляемых к конструкционным сталям, состоит в необходимости обеспечения комплекса различных свойств, а не одной какой-либо характеристики.

Помимо высокой надежности, конструктивной прочности, ударной вязкости, пластичности такие стали должны иметь высокие технологические свойства: обрабатываемость давлением, резанием, хорошую свариваемость и литейные свойства.

По назначению конструкционные стали делятся на два типа:

• стали для производства продукции в машиностроительной сфере;
• строительные конструкционные стали, которые также называют арматурными (они отличаются хорошей свариваемостью).

Машиностроительные конструкционные стали подразделяются на:

• стали общего назначения;
• стали специального назначения.

Качество конструкционных углеродистых сталей определяется наличием нежелательных примесей фосфора (P) и серы (S). Фосфор придает стали хрупкость, а сера увеличивает красноломкость.

По содержанию нежелательных примесей конструкционные стали подразделяются на:

• сталь обыкновенного качества (Ст) – содержит фосфора и серы не более 0,05%;
• качественная сталь (Сталь) – содержит фосфора и серы не более 0,035%;
• высококачественная сталь (А в конце марки) – содержит фосфора и серы не более 0,025%;
• особовысококачественная сталь (Ш в конце марки) – содержит фосфора и серы не более 0,015%.

Стали обыкновенного качества подразделяются на три группы (обозначаемые буквами, стоящими в начале марки):

• А – с гарантированными механическими свойствами;
• Б – с гарантированным химическим составом;
• В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

В конце марки углеродистой конструкционной стали указывается степень раскисления, которая зависит от содержания кремния (Si):

• спокойная (СП) – содержит не менее 0,12% кремния;
• полуспокойная (ПС) – содержит от 0,07% до 0,12% кремния;
• кипящая (КП) – содержит не более 0,07% кремния.

Спокойная сталь обладает самыми лучшими механическими свойствами и является более дорогой, т. к. требует наибольшего количества раскислителей.

Из сталей общего назначения производят горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, листы, трубы, поковки, которые широко используются в строительстве, мостостроении, судостроении, для изготовления малонагруженных деталей машин и др.).

Низкоуглеродистые конструкционные стали относятся к мягким сталям, имеют сравнительно небольшую прочность и высокую пластичность, хорошо штампуются и свариваются. Могут быть упрочняемыми в поверхностном слое (цементируемые) и упрочняемыми по всему объему (улучшаемые).

Среднеуглеродистые стали обладают лучшим сочетанием прочностных и пластических свойств. Применяются после нормализации, улучшения или поверхностной закалки для изготовления ответственных деталей во всех отраслях машиностроения (валы, шестерни, шатуны и т. д.).

Высокоуглеродистые конструкционные стали обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Их применяют после закалки и отпуска, нормализации и отпуска или поверхностной закалки для изготовления деталей, работающих в условиях трения при высоких статических и динамических нагрузках (крупные пружины, рессоры, шпиндели, высокопрочная проволока, прокатные валки и другие изделия с высокой упругостью и износостойкостью).

Автоматные стали (с повышенной обрабатываемостью резанием) используются для изготовления деталей резанием на станках-автоматах (дают дробленную стружку в отличие от сливной стружки в виде винтовых пружинок, характерной для других сталей). Марка таких сталей начинается с буквы А, после которой идет цифра, указывающая на среднее содержание углерода (в сотых долях процента).

Литейные стали имеют повышенную текучесть, благодаря увеличенному содержанию серы (до 0,07%) и фосфора (до 0,09%). Марка этих сталей начинается с цифры, указывающей на среднее содержание углерода в сотых долях процента, и заканчивается буквой Л.

Качественные конструкционные стали используются для изготовления наиболее ответственных деталей в машиностроении. Качественная конструкционная сталь выпускается с гарантированным химическим составом и с определенными механическими свойствами. Маркируются цифрой, указывающей на среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Качественные конструкционные стали обязательно подвергаются термической обработке:

• закалке поверхностного слоя, после которой может быть проведен отпуск металла;
• закалке, выполняемой по стандартной технологии, после которой проводится процедура отпуска (сочетание данных типов термообработки металла дает хорошую свариваемость изделий);
• нормализации металла.