Углеродистая сталь

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шаблон:Железоуглеродистые сплавы Углероди́стая сталь (англ. carbon steel) или нелеги́рованная сталь (англ. unalloyed steel)[1] — сталь, содержащая углерод (до 2 %)[2] наряду с другими примесями. В отличие от чистых железоуглеродистых сплавов в ней, кроме железа и углерода, присутствуют постоянные примеси (марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород) и случайные примеси (хром, медь, никель и т. д.).

Углеродистые стали бывают низко- (до 0,3 % С), средне- (0,3—0,5 % С) и высокоуглеродистые (свыше 0,5 % С); доэвтектоидные (0,02—0,8 % С) с феррито-перлитной структурой, эвтектоидные (0,8 % С) с перлитной структурой и заэвтектоидные (0,8—2 % С), структура которых состоит из перлита и вторичного цементита.

Углеродистые стали по назначению делятся на: конструкционные стали, инструментальные стали и стали специального назначения (например, для изготовления котлов, конструкций мостов). Механические свойства углеродистых сталей зависят в основном от содержания углерода. С повышением его содержания увеличиваются твёрдость и прочность, уменьшаются пластичность и ударная вязкость. Углеродистые стали применяют в машиностроении, строительстве и т. д.

Углеродистые конструкционные стали[править]

Классификация по показателям качества[править]

Качество конструкционных углеродистых сталей определяется наличием в них вредных примесей фосфора (P) и серы (S). Фосфор придаёт стали хладноломкость (хрупкость). Сера (наиболее вредная примесь) — придаёт стали красноломкость. Содержание вредных примесей в зависимости от группы качества для конструкционных сталей следующее:

  • Обыкновенного качества (ДСТУ 2651:2005/ГОСТ 380–2005, ISO 1052—82)[3] — P и S до 0,05 % (маркировка Ст по ДСТУ или Fe по ISO).
  • Качественная — P и S до 0,035 % (маркировка сталь).

Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества[править]

Широко применяются при изготовлении конструкций массового назначения в строительстве и машиностроении как относительно дешёвые, технологичные и характеризующиеся необходимыми свойствами. В основном эти стали используются в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой.

По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества подразделяются на спокойные (сп), полуспокойные (пс), кипящие (кп). Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали:

  • спокойные — 0,12…0,03 % (Si),
  • полуспокойные — 0,05…0,17 % (Si),
  • кипящие — менее 0,07 % (Si).

В зависимости от дальнейшего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества делят на три группы: А, Б, В.

  • Стали группы А. Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются в изделии.
  • Стали группы Б. Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергающихся горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.
  • Стали группы В. Поставляются с регламентированными механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

Основные марки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

  • Ст — указывает на то, что сталь обыкновенного качества.
  • Первая цифра — номер по ДСТУ 2651:2005 (от 0 до 6) марки, зависит от химического состава стали (увеличение номера от 1 до 6 означает повышение содержания углерода в стали от 0,06…0,12 % до 0,38…0,49 %; для стали Ст0 содержание углерода не более 0,23 %).
  • Буква Г после первой цифры — повышенное содержание марганца (Mn) (служит для повышения прокаливаемости стали).
  • сп; пс; кп — степень раскисления стали.

Качественные углеродистые конструкционные стали[править]

Углеродистая качественная конструкционная сталь производится согласно ДСТУ 7809:2015[4].

Углеродистая качественная конструкционная сталь подразделяется на категории:

В обозначении марки стали цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Машиностроительные конструкционные стали используются для изготовления деталей машин, конструкций приборов. Автоматные конструкционные стали используются для неответственных деталей массового производства (мелкий крепёж и т. п.), изготавливаемых на станках-автоматах. Котельные конструкционные стали используются для изготовления котлов и сосудов, работающих под давлением и при температурах до 450 °C.

Углеродистые инструментальные стали[править]

Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03% и 0,035%, в высококачественной — 0,02% и 0,03% соответственно.

Выпускается согласно ДСТУ 3833-98 (ГОСТ 1435-99)[5] следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А, где цифрами указано содержание углерода в десятых долях процента (буква А в конце маркировки означает, что сталь высококачественная, а буква Г — что имеет повышенное содержание марганца). Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

Преимущество углеродистых инструментальных сталей заключается в основном в их дешевизне и достаточно высокой твёрдости (HRC 60…62) по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость (250 °С). При более высокой температуре твёрдость инструмента значительно снижается, и он теряет свои режущие свойства.

Из углеродистых инструментальных сталей изготавливают зубила, кернеры, напильники, шаберы, ножовочные полотна, метчики, зенкеры, развёртки и другие инструменты.

Примечания[править]

  1. ↑ ДСТУ ISO/TR 15349-1:2005 Сталь нелегована. Визначення низького вмісту вуглецю. Частина 1. Метод інфрачервоної спектроскопії після спалювання в електричній печі опору (з виділенням піку) (ISO/TR 15349-1:1998, IDT)
  2. ↑ Углеродистая стальрус.. — Онлайн-версия Большой российской энциклопедии (новая).
  3. ↑ ДСТУ 2651:2005 Сталь вуглецева звичайної якості. Марки.
  4. ↑ ДСТУ 7809:2015 Прокат сортовий, калібрований зі спеціальним обробленням поверхні з вуглецевої якісної конструкційної сталі. Загальні технічні умови.
  5. ↑ ДСТУ 3833-98 (ГОСТ 1435-99) Прутки, штаби та мотки з інструментальної нелегованої сталі. Загальні технічні умови

Литература[править]

  • Попович В. В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: [підручник для студ. вищ. навч. закл.] / В. В. Попович, В. В. Попович. — Львів: Світ, 2006. — 624 с. — ISBN 966-603-452-2.
  • Пахолюк А. П. Основи матеріалознавство і конструкційні матеріали: [підруч. для студ. вищ. навч. закл.] / А. П. Пахолюк, О. А. Пахолюк. — Львів: Світ, 2005. — 172 с. — ISBN 966-603-387-9.
  • Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів / [навч. посібник для учнів проф. навч. закл.] / Хільчевський В. В., Кондратюк С. Є., Степаненко В. О., Лопатько К. Г. К.: Либідь,2002. — 328 с. — ISBN 966-06-0247-2.

Ссылки[править]

Руниверсалис

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Руниверсалис» («Руни», руни.рф) под названием «Углеродистая сталь», расположенная по адресу:

—https://руни.рф/index.php/Углеродистая_сталь

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC BY-SA.

Всем участникам Руниверсалиса предлагается прочитать «Обращение к участникам Руниверсалиса» основателя Циклопедии и «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Углеродистая_сталь&oldid=2674782