Углеродистые и легированные стали
По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь состоит в основном из двух химических элементов (железа и углерода), а легированные – из железа, углерода и других легирующих добавок. Механические свойства сталей зависят от содержания углерода (рис.2). При расшифровке марок сталей в первую очередь надо определить: легированная или углеродистая сталь. Проще всего ответить на вопрос: «Легированная ли данная сталь?»
У легированных сталей в марке показаны буквами (С, Г, Х, Н, …) соответствующие легирующие элементы, а цифрами их концентрация в долях процента..
Например, сталь 40Х2Н:
цифра 40- это содержание углерода в сотых долях %, т.е. в этой стали содержится 0,40% углерода;
буква Х - означает хром;
цифра 2 – это количество легирующего элемента (хрома) в %, т.е. в этой стали содержится его 2 %;
буква Н – означает никель, содержание которого у этой стали 1%, причем цифра 1 не указывается в марке.
К углеродистым относятся стали вида:
08кп, 10пс, 45, 15Г, Ст6пс, БСт4кп, ВСт3сп и др.
2.1. Углеродистые стали
При малом содержании углерода (от 0,05 до 0,3 %) сталь хорошо прокатывается в листы, гнется, штампуется и вытягивается в холодном состоянии, легко обрабатывается резцом, хорошо сваривается и режется кислородом, но практически не закаливается, имеет относительно низкую твердость и износостойкость. Это строительные стали, из них прокаткой изготовляют трубы, листы, швеллеры, балки двутавровые, сталь угловую и другой сортовой прокат, используемый для изготовления строительных конструкций. Строительные стали хорошо прокатываются и свариваются, но имеют низкую прочность и твердость.
Рисунок
2- Влияние содержания углерода на
механические характеристики сталей:
твердость НВ, прочность
,
ударную вязкость н,
и относительное удлинение
.
Стали с содержанием углерода 0,3…0,8 % являются машиностроительными. Из сталей с содержанием углерода 0,3…0,45 % делают валы, оси, а из высокоуглеродистых сталей (0,5…0,7 % углерода) – рельсы и др. Машиностроительные стали по сравнению со строительными имеют более низкие значения ударной вязкости и пластичности, но повышенные значения прочности и твердости, хуже прокатываются и свариваются.
Стали, содержащие углерода 0,7…1,3 %, называют инструментальными, они имеют высокую твердость и из них изготовляют режущий инструмент (сверла, метчики, плашки, резцы и др.).
Стали с содержанием углерода 0,3…1,3 % хорошо закаливаются, становятся более твердыми и износостойкими. Чем больше в этих сталях углерода, тем они становятся тверже и прочнее, менее вязкими и пластичными, хуже обрабатываются и свариваются.
Стали классифицируются не только по химическому составу (углеродистые и легированные) и по назначению (строительные, инструментальные), но и по качеству (обыкновенные, качественные, высококачественные) (рис.3).
Стали обыкновенного качества делятся на три группы: А, Б и В. Группа А это стали Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6
У этих сталей нормируются механические свойства (в, т, , изгиб). Цифра в марке стали означает ее условный номер и изменяется от 0 до 6, чем больше эта цифра, тем больше значение в и т. Индексы Б и В указываются в марках сталей группы Б и В, а индекс А у сталей группы А не указывается.
Имеются разновидности сталей группы А по раскислению (кп, сп, пс) и по содержанию марганца (Г) : Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп,
Рисунок 3- Классификация углеродистых сталей по качеству.
Рисунок 4 - Алгоритм расшифровки марок углеродистых сталей
У сталей группы Б нормируется химический состав по углероду (от 0,23 до 0,49%), кремнию (0,05…0,35 %) и марганцу (0,25…1,2 %): БСт0, БСт1,…БСт6.
Повторяются те же разновидности сталей как и у группы А по раскислению и по содержанию марганца: БСт0, БСт1кп, БСт1пс,…БСт6.
Группа В – нормируется химический состав и механические свойства: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
Примеры расшифровки обозначений сталей:
сталь Ст2кп – сталь обыкновенного качества группы А, марки Ст2, кипящая;
сталь ВСт4кп – сталь обыкновенного качества, группы В, марки Ст4, кипящая.
Качественные углеродистые стали могут быть с обычным содержанием марганца (05кп, 08кп, …25, …85) и с повышенным (15Г, 20Г, …85Г).
Цифра в марке означает содержание углерода в сотых долях %, а индекс Г указывает на наличие марганца (1%).
Высококачественные стали содержат меньшее количество вредных примесей (S < 0,02 %, Р < 0,03 %) и обозначаются индексом А в конце марки стали. Например: У8А – высококачественная, высокоуглеродистая, инструментальная сталь, содержащая 0,8 % углерода. В инструментальных сталях У7, У7А, У8,…., У13 цифра означает содержание углерода в десятых долях процента.