8.2.1.2. Углеродистые качественные стали

К этим сталям предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей (серы не более 0,04 %, фосфора не более 0,035 %) и неметаллических включений. Качественные углеродистые стали выплавляют в электропечах, кислородных конвертерах и мартеновских печах по ГОСТ 1050-88. Качественные стали поставляют по химическому составу и по механическим свойствам (табл. 3).

Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами 08, 10, 15,…60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

При обозначении кипящей или полуспокойной в конце марки указывается степень раскисления: кп, пс. В случае спокойной стали степень раскисления не указывается.

По содержанию углерода качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые до 0,25 % С (малопрочные и высокопластичные стали и цементуемые), среднеуглеродистые свыше 0,25 до 0,50 % С (улучшаемые) и высокоуглеродистые конструкционные стали до 0,65 % С.

Таблица 3

Состав и свойства некоторых марок качественных углеродистых сталей (ГОСТ 1050-88)

Содержание, %					Механические свойства, не менее
Марка стали	С	Мn	Si	Cr, не более	0,2, МПа	в, МПа	, %	, %	KCU20°C, МДж/м2
08	0,050,12	0,350,65	0,170,37	0,10	196	320	33	60	
10	0,070,14	0,350,65	0,170,37	0,15	205	330	31	55	
15	0,120,19	0,350,65	0,170,37	0,25	225	370	27	55	
20	0,170,24	0,350,65	0,170,37	0,25	245	410	25	55	
25	0,220,30	0,500,80	0,170,37	0,25	275	450	23	50	0,88
30	0,270,35	0,500,80	0,170,37	0,5	295	490	21	50	0,78
35	0,320,40	0,500,80	0,170,37	0,25	315	530	20	45	0,69
40	0,370,45	0,500,80	0,170,37	0,25	335	570	19	45	0,59
45	0,420,50	0,500,80	0,170,37	0,25	355	600	16	40	0,49
50	0,470,55	0,500,80	0,170,37	0,25	375	630	14	40	0,38
55	0,520,60	0,500,80	0,170,37	0,25	380	650	13	35	
60	0,570,65	0,500,80	0,170,37	0,25	400	680	12	35	

Малопрочные и высокопластичные стали 08, 10 из-за способности к глубокой вытяжке применяют для холодной штамповки различных изделий. Цементуемые  стали 15, 20, 25 предназначены для деталей небольшого размера (кулачки, толкатели, малонагруженные шестерни и т. п.), от которых требуется твердая, износостойкая поверхность и вязкая сердцевина.

Среднеуглеродистые стали 30, 40, 45, 50 отличаются большей прочностью, но меньшей пластичностью, чем низкоуглеродистые. Их применяют после улучшения, нормализации и поверхностной закалки (см. раздел «Термическая обработка сталей»). Стали после улучшения применяют для изготовления деталей небольшого размера, работоспособность которых определяется сопротивлением усталости (шатуны, маховики, валы малооборотных двигателей и т. п.).

Для деталей ответственного назначения применяют высококачественные стали с еще более низким содержанием серы и фосфора. Необходимость обеспечения низкого содержания вредных примесей в высококачественных сталях приводит к дополнительному удорожанию и усложнению производства, поэтому высококачественные стали редко бывают углеродистыми, чаще всего  легированные. При обозначении высококачественных сталей в конце марки добавляется буква А, например сталь 40ХНМА.

Углеродистые стали, содержащие  0,7 углерода, используют для изготовления инструмента. Их маркируют У7, У8, У10, У12, У13, где «У» означает углеродистую сталь, цифра  содержание углерода в десятых долях процента. Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-90) производят качественными У7, У8…У13 и высококачественными У7А, У8А…У13А. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый цементит. Благодаря невысокой твердости в состоянии поставки (187217 НВ) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются. Из-за низкой прокаливаемости (1012 мм) углеродистые стали пригодны для мелких инструментов (метчики, сверла, напильники, пилы и др.).