По степени раскисления стали подразделяют:

• на спокойные стали, раскисляемые Mn, Si, Al, обозначаются буквами с.п.;

• полуспокойные стали, раскисляемые Mn (0,4…0,5%), Si (0,08…0,12%), обозначаются буквами п.с.;

• кипящие стали, раскисляемые Mn (0,3…0,4%), обозначаются буквами к.п.

По способу производства различают стали, выплавляемые в мартеновских печах, в электропечах и кислородно – конвертерным способом.

Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества. Стали применяют для неответственных деталей, требующих повышенной пластичности или глубокой вытяжки, малонагруженных элементов сварных и несварных конструкций при постоянных нагрузках. Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация, и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений.

В них допускаются повышенные содержания вредных примесей (S<0,050%, Р<0,040%), а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, так как стали выплавляют по нормам массовой технологии обычно в крупных мартеновских печах и кислородных конвертерах. Производят стали в больших масштабах и поставляют в виде проката (прутков, листов, труб, уголков и другого сортамента), а также поковок.

Недостаток этих рядовых сталей – малая прочность, что ведет к большому расходу металла и увеличению массы металлоконструкций. кроме того, они не обеспечивают требуемых свойств по хладностойкости при эксплуатации их в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Среднее содержание марганца и кремния в сталях: 0,8…1,0 % Mn; 0,15…0,30 % Si. Ст. – сталь обыкновенного качества. 0,1…6 – условный порядковый номер марки. к.п.; п.с.; с.п. – способ раскисления. Г – повышенное содержание Mn и Si.

С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности (_в) и текучести (_0,2) и снижается пластичность (, ). Ст3сп имеет _в = 380…490МПа, _0,2 = 210…250МПа,  = 25…22 %.

Из сталей обыкновенного качества (табл.4.1) изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Стали в состоянии поставки широко применяют в строительстве для сварных, клепаных и болтовых конструкций.

Таблица 4.1

Группы марок конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества (гост 380 – 94)

Группа	0	1	2	3	4	5	6
Марка стали	Ст. 0	Ст. 1 к.п. Ст. 1 п.с. Ст. 1 с.п.	Ст. 2 к.п. Ст. 2 п.с. Ст. 2 с.п.	Ст. 3 к.п. Ст. 3 п.с. Ст. 3 с.п. Ст. 3Гп.с. Ст. 3Гс.п.	Ст. 4 к.п. Ст. 4 п.с. Ст. 4 с.п.	Ст. 5 п.с. Ст. 5 с.п. Ст. 5Гп.с.	Ст. 6 п.с. Ст. 6 с.п.
% С	< 0,23	0,06 - 0,12	0,09 - 0,15	0,14 - 0,22	0,18 - 0,27	0,28 - 0,37	0,38 - 0,49

С повышением содержания в стали углерода ее свариваемость ухудшается. Поэтому стали Ст 5 и Ст 6 с более высоким содержанием углерода применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Область применения сталей обыкновенного качества. Из Ст.0 выполняют не рассчитываемые неответственные второстепенные элементы: настилы, ограждения, перила, кожухи, обшивки. _в = 300 МПа,  = 20 %, HB = 1000 МПа. Сваривается без ограничений.

Стали Ст.3 п.с., Ст.3 к.п. используются для изготовления уголков, швеллеров, фасонных профилей, несущих и ненесущих элементов сварных конструкций. _в = 370…480 МПа,  = 25 %, HB = 1240 МПа.

Из Ст.5 п.с. изготовляют детали клепаных конструкций, болты, гайки, ручки, тяги, рычаги, штыри, пальцы, звездочки, цапфы, поковки. _в = 490…630 МПа,  = 17 %, HB = 1580 МПа. Ограниченно свариваемая.

Сталь Ст.0…Ст.6 традиционно идет на изготовление проволок, гвоздей, заклепок.

Сталь конструкционная углеродистая качественная (ГОСТ 1050 – 88). Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. Выплавляют стали в электропечах, мартеновских печах, в кислородных конвертерах при более строгом соблюдении технологии выплавки, обеспечивающей более низкое, чем у сталей обыкновенного качества, содержание вредных примесей (S < 0,040 %; Р < 0,035 %) и неметаллических включений. Поставляют стали этой марки в виде труб, проката, поковок, профилей различного назначения.

Качественные углеродистые стали маркируются следующим образом: Сталь 05 (к.п.); Сталь 20 (к.п., п.с.); Сталь 55. Слово «Сталь» обозначает тип стали – сталь конструкционная углеродистая качественная. Цифры 05; 20; 55 указывают содержание углерода в сотых долях процента: 0,5 – 0,05 % С; 20 – 0,20 % С; 55 – 0,55 % С и т.д.

Низкоуглеродистые стали (С < 0,25 %) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью.

_в = 330…340 МПа, _0,2 = 230…280 МПа,  = 33…31%. Стали не восприимчивы к термической обработке, и их используют для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин, упрочняемых цементацией.

Сталь 08 (к.п., п.с.) применяют для изготовления деталей, к которым предъявляются требования высокой пластичности (трубы, детали подшипников, детали электровакуумной промышленности, шайбы, вилки, втулки, тяги, проушины). _в = 275…440 МПа,  = 20…36 %, HB = 900…1300 МПа. Стали марок 08; 10; 15; 20 с малым содержанием углерода имеют относительно низкую прочность σ_в = 324 – 412 МПа и высокую пластичность (δ = 25 ÷ 32 % и ψ = 55 ÷ 60 %). Эти стали поддаются штамповке и сварке. Чем больше углерода и кремния, тем хуже поддается сталь штамповки. Стали марок 25, 30, 40, 45 и 50 имеют более высокую прочность 451 ÷ 628 МПа (σ_в = 46 ÷ 64 кгс/мм²) при пониженной пластичности.

Среднеуглеродистые стали (0,3…0,5 % С) 30, 35,..., 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях промышленности. Эти стали по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность при более низкой пластичности (_в = 500…600 МПа, _0,2 = 300…360 МПа,  = 21…16 %). В связи с этим их следует применять для изготовления небольших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокаливаемости.

Из Стали 45 изготовляют детали с высокой прочностью и вязкостью (коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, зубчатые колеса, болты, гайки, шпильки, цилиндры, шпиндели, оси, муфты, прокатные валки, пальцы траков гусениц) после термообработки. _в = 550…690 МПа,  = 16…20%, HB = 1430…2070 МПа.

Стали с высоким содержанием углерода (0,6…0,85% С) 60, 65,..., 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Из этих сталей изготовляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и т.д.

Из Стали 60 изготовляют тяжело нагруженные валы, лемеха, муфты сцепления, эксцентрики, бандажи, корпуса форсунок, зубчатые колеса, пальцы траков, вагонные колеса и другие детали, к которым предъявляются требования высоких прочностных свойств и износостойкости. _в = 730…920 МПа,  = 19…27%, HB = 2000…4000 МПа.

Сталь конструкционная повышенной обрабатываемости (автоматная сталь) ГОСТ 1414 – 75Е. Конструкционные качественные стали, отличающиеся повышенной обрабатываемостью резанием за счет дополнительного легирования, содержат: S (до 0,3%), P (до 0,15%), Pb (до 0,35%), Ca (0,03…0,09%), Mn (0,7…1,0%).

Указанные элементы образуют комплексные соединения (оксиды, сульфиды и др.), которые при высоких температурах резания размягчаются, оказывая смазывающее влияние в зоне резания. Фосфор, повышая твердость, прочность, но приводит к охрупчиванию стали, способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности. Стали обладают большой анизотропией механических свойств, склонны к хрупкому разрушению, имеют пониженный предел выносливости. Поэтому автоматные стали применяют лишь для изготовления неответственных изделий - преимущественно нормалей или метизов.

Скорость резания при использовании автоматных сталей составляет 150…300 м/мин. Оборудование – станки-автоматы.

Основные автоматные стали - А11; А12; А20; А30; А35, которые маркируются следующим образом: буква А обозначает тип стали – автоматная сталь. Цифры 11; 12…35 – содержание углерода в сотых долях процента: 0,11 % С; 0,35 % С.

Область применения. Из стали А11 изготовляют болты, гайки, втулки, винты, мелкие зубчатые колеса. _в = 400…500 МПа,  = 7 %, HB = 1600 ÷ 2000 МПа.

Из стали А20 изготовляют мелкие детали машин и приборов, малонагруженные детали сложной конфигурации с высокой степенью точности размеров и качества поверхности (шестерни масляного насоса, детали спидометра, штуцера цилиндров тормоза, оси дроссельной заслонки, детали швейных машин, счетных, пишущих). _в = 450…530 МПа,  = 7 %, HB = 1680…2170 МПа.

Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Рессорно-пружинные стали предназначены для изготовления пружин, упругих элементов и рессор различного назначения. Они должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, пределом выносливости и релаксационной стойкостью при достаточной пластичности и вязкости.

Стали данной группы сталей маркируются следующим образом: Сталь 65; Сталь 70; Сталь 85 (65, 70, 85 – содержание углерода в сотых долях процента).

Из указанных сталей изготовляют: пружины различных машин и механизмов, пружины клапанов двигателя автомобиля (Сталь 65), плоские пружины, пружины из проволоки (Сталь 70, 75, 85), рессоры, пружины и бандажи вагонов и локомотивов (Сталь 70). А также диски сцепления, шпиндели и другие детали, работающие в условиях знакопеременного динамического нагружения с высоким уровнем трения. Для пружин малого сечения применяют углеродистые стали 65, 70,75, 85.

Сталь 85 – _0,2 = 1100 МПа, _в = 1150 МПа,  = 8 %,  = 30 %.

Рессорно-пружинные стали обладают высокими пределами упругости (текучести), выносливости, достаточной вязкостью и пластичностью.

Предел текучести в углеродистых пружинных сталях после окончательной термообработки (ТО): _0,2 = 785 МПа,   6…10 %.

Сталь инструментальная углеродистая (ГОСТ 1435-74). Углеродистые инструментальные стали У7; У8; У8А; У9; У10; У10А являются наиболее дешевыми. Инструментальные углеродистые стали обладают высокой твёрдостью (60…65 HRC), прочностью и износостойкостью и применяются для изготовления различного инструмента. Как правило, их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента, работающего при малых скоростях резания и не подвергающегося значительному разогреву в процессе эксплуатации, так как высокая твердость этих сталей (У10…У12 - 62…63HRC) сильно снижается при нагреве выше 190…200С.

Из инструментальных сталей изготовляют следующие виды инструмента:

• У7 – зубила, долота, молотки, топоры, стамески, плоскогубцы (отжиг: _в = 690 МПа,  = 18…20%, HB = 1800…2000 МПа);

• У8 – фрезы, пилы продольные и дисковые, кернеры, отвертки, кусачки (отжиг: _в = 500…700 МПа,  = 17…28%, HB = 1500…2000 МПа);

• У9 – инструмент для обработки дерева, слесарно-монтажный инструмент, калибры (отжиг: _в = 750 МПа,  = 10%, HB = 1920 МПа);

• У7А…У13А – пружинные ленты и проволока;

• У10 – метчики ручные, рашпили, надфили, топоры, пилы для дерева (отжиг: _в = 750 МПа,  = 10 %, HB = 2070 МПа);

• У12 – метчики, плашки, развертки, надфили, измерительный инструмент, калибры, скобы (отжиг: _в = 590…690 МПа,  = 28 %, HB = 2070 МПа; после термообработки: закалка + отпуск); HR_C = 63…65, сохраняется до 200…250 С).

стали У8 (У8А), У10 (У10А), У11 (У11А), У12 (У12А) и У13 (У13А) вследствие малой устойчивости переохлажденного аустенита имеют небольшую прокаливаемость, и поэтому эти стали применяют для инструментов небольших размеров.

Для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, свёрла, спиральные пилы, шаберы, ножовки ручные, напильники, бритвы, острый хирургический инструмент и т.д.) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10, У11, У12 и У13), у которых после термической обработки структура - мартенсит и карбиды.

Деревообрабатывающий инструмент, зубила, кернеры, бородки, отвёртки, топоры изготовляют из сталей У7 и У8, имеющих после термической обработки трооститную структуру.

Углеродистые стали в исходном (отожжённом) состоянии имеют структуру зернистого перлита, низкую твердость (HB 1700…1800) и хорошо обрабатываются резанием. Температура закалки углеродистых инструментальных сталей У10…У13 должна быть 760…780 ⁰С, т.е. несколько выше А_с1 , но ниже А_cm для того, чтобы в результате закалки стали получали мартенситную структуру и сохраняли мелкое зерно и нерастворенные частицы вторичного цементита. Закалку проводят в воде или водных растворах солей. Мелкий инструмент из сталей У10…У12 для уменьшения деформаций охлаждают в горячих средах (ступенчатая закалка).

Отпуск проводят при 150…170 ⁰С для сохранения высокой твёрдости (62…63 HRC).

Сталь У7 закаливают с нагревом выше точки Ас₃ (800..820 ⁰С) и подвергают отпуску при 275…325 ⁰С (48…58 HRC).

Сталь для холодной штамповки. Для обеспечения высокой штампуемости отношение _в/_0,2 стали должно быть 0,5…0,65 при  не менее 40 %. Штампуемость стали тем хуже, чем больше в ней углерода. Кремний, повышая предел текучести, снижает штампуемость, особенно способность стали к вытяжке. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0,02…0,04% V) и 08Ю (0,02…0,07% Al).

Углеродистая сталь для отливок (ГОСТ 977-88) (Литая сталь). Большинство углеродистых сталей для отливок имеют небольшое содержание углерода, которое обеспечивает наиболее оптимальную жидкотекучесть стали при заполнении литейной формы: 0,15…0,55 % С.

Примеры марок – 15Л; 25Л; 40Л; 45Л; 55Л. В обозначении стали «Сталь 40Л» цифра 40 – 0,4 % С, буква Л – литейная.

Область применения стали 15Л – детали, подвергающиеся ударным нагрузкам (копровые бабы, блоки, ролики, поводки, пильные рамы), резким изменениям температуры (мульды и хоботы посадочных машин в мартеновских печах, шлаковые ковши, арматура для печей), сварно-литые конструкции с большим объемом сварки. _в = 400 МПа,  = 24%, HB = 1210…1260 МПа.

Сталь 55Л используется для отливок зубчатых колес, зубчатых венцов, ходовых колес, валков прокатных станов, муфт.

В маркировке качественных сталей вначале также ставят буквы, указывающие их применение: А – автоматные стали, Ш – шарикоподшипниковые стали и т. д.

Нестандартные стали маркируют условно, например стали, выплавляемые на заводе «Электросталь», обозначают буквой Э, рядом ставят букву И – исследовательская или П – пробная. После буквы ставят порядковый номер, например ЭИ69, ЭП658.