Химический состав сталей

Марка стали	Массовая доля элементов, %			Марка стали	Массовая доля элементов, %
	C	Mn	Si		C	Mn	Si
Ст 0	< 0,23	–	–	Ст 3Гпс	0,14…0.22	0,8…1,1	< 0,15
Ст 1кп	0,06…0,12	0,25…0,50	<0,05	Ст 3Гсп	0,14…0,20	0,8…1,1	0,15…0,30
Ст 1пс	0,06…0,12	0,25…0,50	0,05…0,15	Ст 4кп	0,18…0,27	0,4…0,7	< 0,05
Ст 1сп	0,06…0,12	0,25…0,50	0,15…0,30	Ст 4пс	0,18…0,27	0,4…0,7	0,05…0,15
Ст 2кп	0,09…0,15	0,25…0,50	<0,05	Ст 4сп	0,18…0,27	0,4…0,7	0,15…0,30
Ст 2пс	0,09…0,15	0,25…0,50	0,05…0,15	Ст 5пс	0,28…0,37	0,5…0,8	0,05…0,15
Ст 2сп	0,09…0,15	0,25…0,50	0,15…0,30	Ст 5сп	0,28…0,37	0,5…0,8	0,15…0,30
Ст 3кп	0,14…0,22	0,30…0,60	< 0,05	Ст 5Гпс	0,22…0,30	0,8…1,2	< 0,15
Ст 3пс	0,14…0,22	0,40…0,65	0,05…0,15	Ст 6пс	0,38…0,49	0,5…0,8	0,05…0,15
Ст 3сп	0,14…0,22	0,40…0,65	0,15…0,30	Ст 6сп	0,38…0,49	0,5…0,8	0,15…0,30

Межгосударственный стандарт 380-94 соответствует международным стандартам ИСО 630-80 «Сталь конструкционная. Пластины, широкие фаски, бруски и профили» и ИСО 1052-82 «Сталь конструкционная общего назначения» в части требований к химическому составу. В табл. 3 показано сопоставление марок сталей типа «Ст» и «Fe».

Таблица 3

Сопоставление марок сталей типа «Ст» и «Fe» по международным стандартам исо 630-80 и исо 1052-82

Марки стали
«Ст»	«Fе»	«Ст»	«Fe»
Ст 0	Fe 310	–	Fe 360 – D
Ст 1кп	–	Ст 4кп	Fe 430 – A
Ст 1пс	–	Ст 4пс	Fe 430 – B
Ст 1сп	–	Ст 4сп	Fe 430 – C
Ст 2кп	–	–	Fe 430 – D
Ст 2пс	–	Ст 5пс	Fe 510 – B, Fe 490
Ст 2сп	–	Ст 5Гпс	Fe 510 – B, Fe 490
Ст 3кп	Fe 360 – A	Ст 5сп	Fe 510 – C, Fe 490
Ст 3пс	Fe 360 – B	Ст 6пс	Fe 590
Ст 3Гпс	Fe 360 – B	Ст 6сп	Fe 590
Ст 3сп	Fe 360 – C	–	Fe 690
Ст 3Гсп	Fe 360 – C

Стали марок Fe 490, Fe 590, Fe 690 изготавливаются полуспокойными и спокойными. Для сталей марок Fe 310, Fe 360, Fe 430, Fe 510 массовая доля марганца – не более 1,6 %; кремния – не более 0,55 %.

Конструкционные углеродистые качественные стали подразделяются (см. рис. 56) на стали с нормальным содержанием марганца (до 0,7 %) и с повышенным (0,7…1 %). По содержанию углерода – на низкоуглеродистые (С < 0,3 %), среднеуглеродистые (С = 0,3…0,7 %) и с повышенным содержанием углерода (С >  0,7 %). При одинаковом содержании углерода конструкционная качественная сталь является более пластичной и вязкой, чем сталь обычного качества.

Низкоуглеродистые качественные стали, обладающие невысокой прочностью, но высокой пластичностью применяются для изготовления различных малонагруженных деталей. Из листового и полосового проката особо пластичной стали (с содержанием углерода 0,05…0,1 %) выполняются изделия холодной штамповкой и глубокой вытяжкой.

Среднеуглеродистые стали применяются после нормализации, улучшения, закалки с низким отпуском и поверхностного упрочнения для изготовления различных деталей в общем и транспортном машиностроении.

Стали с повышенным содержанием углерода обладают значительной прочностью, высокими упругими свойствами и износостойкостью. Они используются после закалки и отпуска для изготовления деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Обозначаются качественные конструкционные стали словом «сталь» и двузначным числом, показывающим примерное содержание углерода в сотых долях процента. При этом для сталей с содержанием углерода менее 0,2 %, не подвергнутых полному раскислению, в конце обозначения добавляются буквы кп (для кипящих сталей) или пс (для полуспокойных).

Для сталей, подвергнутых полному раскислению (спокойных), буквы в конце их наименований не добавляются. Слово «сталь» при обозначении допускается опускать.

Примеры обозначений:

– сталь 60 – конструкционная углеродистая качественная спокойная сталь с примерным содержанием углерода 0,6 %;

– 10пс – конструкционная углеродистая полуспокойная качественная сталь с примерным содержанием углерода 0,1 %;

– 75Гпс – конструкционная углеродистая качественная полуспокойная сталь с примерным содержанием углерода 0,75 % и повышенным содержанием (0,7…1 %) марганца.

Углеродистые качественные стали специального назначения относятся к сталям, к которым предъявляются повышенные требования, учитывающие особые условия работы конструкций.

На железнодорожном транспорте важное место в этой группе занимают стали для мостостроения, рельсовые, осевые, бандажные, колесные, котельные и другие.

Так стали для мостостроения отличаются большой степенью раскисленности и хорошей свариваемостью. Они обладают значительной ударной вязкостью, которая определяется после искусственного старения с учетом возможных изменений свойств при длительной эксплуатации мостов.

Рельсовые стали обладают высокой контактной прочностью и износостойкостью. Они имеют плотную макроструктуру без пороков усадочного характера, высокую сопротивляемость ударным нагрузкам. Для повышения стойкости против износа и образования контактно-усталостных дефектов, рельсы подвергаются термическому упрочнению.

Стали для осей локомотивов и вагонов близки по составу к углеродистой конструкционной качественной стали марки 40. Она применяется в нормализованном состоянии.

Стали для цельнокатаных колес вагонов и бандажей локомотивов близки по составу к сталям 55 и 60. Колеса подвергаются закалке с отпуском.

К группе сталей специального назначения относятся также автоматные стали, которые имеют повышенную обрабатываемость режущим инструментом благодаря наличию в них значительного содержания серы (до 0,3 %) и фосфора (до 0,15 %). В целях повышения обрабатываемости кроме серы и фосфора в стали вводятся свинец, селен, теллур. Такие стали дают возможность в 2…3 раза сократить расход режущего инструмента. Однако, механические свойства (пластичность, вязкость) у автоматных сталей весьма низкие. Поэтому они используются в основном при изготовлении на станках-автоматах малоответственных изделий.

Обозначение углеродистых сталей специального назначения многообразно. Некоторые из них обозначаются аналогично углеродистым качественным (50, 55, 60 и др.), у других – к содержанию углерода добавляется определенный индекс. Например, у литейных конструкционных качественных сталей в конце приводится буква Л (сталь 20Л), а у автоматных – в начале проставляется буква А (сталь А12).

Углеродистые качественные инструментальные стали делятся на две группы: качественные и высококачественные (см. рис. 56). Качественные стали маркируются буквой У и следующей за ней цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента. Например, У8 означает, что это углеродистая инструментальная качественная сталь со средним содержанием углерода 0,8 %. Высококачественные инструментальные стали имеют более низкое содержание серы и фосфора, чем качественные. Обозначаются они аналогично последним, но в конце проставляется буква А. Например, У12А – углеродистая инструментальная высококачественная сталь со средним содержанием углерода 1,2 %.

Для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, сверла, пилы, ручные ножовки, шаберы, напильники, бритвы и т. д.) обычно используются заэвтектоидные стали У10, У11, У12, У13. Такие инструменты, как зубила, отвертки, топоры, кернеры и др. изготавливаются из сталей У7, У8.

Углеродистые стали используются в качестве режущих только в том случае, когда обработка идет с малыми скоростями, не вызывающими в зоне резания температур, превышающих 200 С. При более высоких температурах первоначальная высокая твердость (обеспечиваемая закалкой инструмента) резко снижается и режущие свойства теряются.