Среднеуглеродистые стали марки

Среднеуглеродистая сталь, марки, свойства и особенности сплава

Среднеуглеродистая сталь — это сталь, которая не содержит легирующих элементов и имеющая в себе 0,25-0,6% углерода и постоянные примеси. Сплав относится разряду сталей обыкновенного качества, выплавляются в конвертерных печах с применением кислорода и являются не дорогими сталями в силу относительно не дорогостоящего производства. По своим механическим свойствам значительно уступают другим сплавам.

Также такая сталь относится к улучшаемым, т.е. необходима дополнительная термообработка, включающая в себя закалку и высокий отпуск. Среднеуглеродистая сталь поддается легированию, что придает ей особые механические свойства. Добавление марганца повышает прочность стали и вносит высокие упругие свойства, эти свойства приобретаются после закалки, отпуска и иногда нормализации. Добавление хрома и никеля повышает прочность, вязкость и другие технологические свойства. Сплавы этого класса имеют глубокую прокаливаемость.

Среднеуглеродистая сталь низколегированная применяется в области машиностроения после термообработки, закалки и отпуска. Некоторые марки с низким отпуском и после нормализации. Это позволяет изготавливать детали, работающие в условиях относительно большого трения, где есть высокие вибрационные и статические нагрузки. Среднеуглеродистая сталь конструкционная, успешно применяется для деталей машин, но ее необходимо подвергнуть улучшению. Изготавливают муфты торможения, работающие всухую, детали, подвергающиеся большим нагрузкам трения.

Так как сплав сохраняет высокую твердость и хорошую режущую способность долгое время, он применяется для производства режущих инструментов. Содержание кремния повышает прочность и одновременно снижает вязкость. В результате чего уменьшается прокаливаемость деталей. Данный тип сплава применяется для изготовления рессор и пружин. Наличие в среднеуглеродистой стали хрома и марганца также повышает прочность и износоустойчивость. Металл хорошо сваривается, поэтому используют для создания прочных сварных конструкций или деталей.

Марки среднеуглеродистой стали

Марки среднеуглеродистой стали регламентированы ГОСТами: ГОСТ 1050-75, ГОСТ 380-71.

Согласно установленным стандартам, все сплавы разделяются на группы:

  • А — поставляется по механическим свойствам;
  • Б — по химическому составу;
  • В – по механическим свойствам, однако с учетом отдельных требований по химическому составу.

Марки среднеуглеродистой стали для группы А имеют следующие наименования:

  • Ст. 0;
  • Ст. 1;
  • Ст. 2;
  • Ст. 3;
  • Ст. 4;
  • Ст. 5;
  • Ст. 6;
  • Ст. 7.

В случае если сплав является кипящим, указывается сокращение «кп», полуспокойный – «пс», при отсутствии сокращения следует принимать, что сталь является спокойной.

Марки среднеуглеродистой стали группы Б производятся конвертерным, бессемеровским и мартеновским способами.

При маркировке способ производства указывается буквенным сокращением:

  • «М» — мартеновский;
  • «Б» бессемеровским;
  • «К» конвертным.

Для бессемеровской стали группы Б принято выпускать только следующие марки: БСт. О, БСт. 3, БСт. 4, БСт. 5, БСт. 6.

Марки среднеуглеродистой стали группы В производят конвертерным и мартеновским способами. Для мартеновской стали группы В приняты в производству следующие марки: ВМСт. 2, ВМСт. 3, ВМСт. 4, ВМСт. 5. Для конвертерной стали группы В тех же марок принято обозначение буквой «К» (ВКСт. 2, ВКСт. 3).

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Сталь 08Х18Н10Т включена в класс легированных, жаропрочных и жаростойких сталей…

Классификация и особенности среднеуглеродистых марок стали

Среднеуглеродистые стали – марки с содержанием углерода в диапазоне 0,25…0,6%, часто их легируют хромом, никелем, марганцем, кремнием в суммарном количестве, не превышающем 3-5%. Сплавы с углеродом по нижнему и верхнему пределам сильно различаются по свариваемости и другим характеристикам. Среднеуглеродистые стали могут содержать измельчители зерна – ванадий, титан, ниобий, – суммарное количество которых не превышает 0,1%. Применяются после различных видов термической обработки – закалки и низкого отпуска, нормализации, улучшения, поверхностного упрочнения.

Наиболее распространенные марки среднеуглеродистых сталей

  • 40Г – конструкционная сталь. Характеризуется повышенным содержанием Mn. В сочетании с кремнием (0,37%) марганец обеспечивает высокую степень раскисления и спокойную разливку. Эта среднеуглеродистая сталь для улучшения прочностных характеристик подвергается закалке и отпуску.
  • 50 Г. Отличается сочетанием прочностных и упругих характеристик. Применяемые способы термообработки – закалка+отпуск, реже – нормализация.
  • 40ХН. Марка, отличающаяся высокой прочностью, упругостью, способностью к механообработке, глубокой прокаливаемостью.
  • 50ХФ. Пружинная сталь, востребованная при производстве пружин высокой ответственности. Содержание хрома и ванадия повышает свойства упругости.
  • 60, 60Г, 65, 65Г, 70, 70Г, 80, 85 применяются после закалки+отпуска, нормализации+отпуска, поверхностного упрочнения. Востребованы для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях трения, статического давления и вибраций.
  • У7, У8, У9, У10 – инструментальные стали с невысокой прокаливаемостью.

Особенности сварки среднеуглеродистых сталей

Повышенное содержание C – причина проблем при сварке, таких как:

  • вероятность образования кристаллизационных трещин;
  • появление хрупких структур и трещинообразование;
  • трудность получения одинаковой прочности шва и основного металла.

Устранить вероятные проблемы и получить качественное соединение помогут следующие мероприятия:

  • Снижение количества C в металле шва. Для решения этой задачи используют низкоуглеродистые электродные стержни и проволоку.
  • Обеспечение предварительного и сопутствующего обогрева шва. Подогрев обычно осуществляется до +250…+300°C. Это одна из мер по предотвращению образования хрупких закалочных структур. Чем выше содержание C, тем выше должна быть температура подогрева.
  • Модифицирование металла шовной области. Снизить долю основного металла и повысить долю электродного металла в шве можно путем использования сварочной проволоки маленького сечения и низкого сварочного тока. Хорошие результаты показывает сварка на постоянном токе прямой полярности.
  • Сварка стальных элементов значительной толщины горкой или каскадом и замедление охлаждения шва. Такие меры позволяют устранить условия для образования хрупких закалочных структур.
  • Сварка термоупрочненных марок ведется длинными валиками по ранее проложенным и уже остывшим валикам. Эта технология обеспечивает равную прочность металла шва и околошовной зоны.

Сварка под флюсом для среднеуглеродистых сталей не распространена, поскольку в данном случае она теряет главное преимущество – высокую производительность. Для выравнивания характеристик прочности и пластичности шва и основного металла применяют термообработку, обычно закалку+отпуск.

Классификация и особенности среднеуглеродистых марок стали

На сегодняшний день в мире существует множество вариаций металлических сплавов, используемые в промышленности. Сегодня речь пойдет об углеродсодержащей марке. Мы расскажем о ее преимуществах и недостатках, а также где применяется такой вид металла, и как можно достичь высококачественного сплава благодаря комбинации углерода с другими элементами.

Какие существуют среднеуглеродистые марки стали

С тех пор как в металлургии начали применять углерод, стало понятно, что содержание примеси углерода в сплаве не может превышать более 2%, так как свойства получаемого металла не будут отвечать требованиям, которые приемлемы в промышленности. Наиболее подходящие значения для такой стали — это 0,3-0,5 % углерода в составе.

Вся среднеуглеродистая сталь делится на две большие группы:

  • легированная;
  • нелегированная.

Легированные марки — это такой вид сплава, для которого используют добавки в виде марганца, хрома, никеля, кремния, общее содержание которых не превышает 5%. Добавление данных элементов придает продукту новые свойства, которые могут повысить прочность, пластичность или сделать сталь более универсальной для производства.

Получают среднеуглеродистую сталь разными методами:

  • в плавильной печи конвекторного типа;
  • в мартеновской печи;
  • в плавильной установке электрического типа.
Читайте также  Площадка текучести стали

В печи конвекторного типа дополнительно используется методика окисления, что в свою очередь неблагоприятно влияет на свойство марки.

Мартеновская печь — самый популярный метод выплавки, так как лишен недостатков, кроме сложности технологического процесса.

В плавильных установках электрического типа используется источник нагревания, который не вызывает возникновения окислительной среды, что придает стали лучшие свойства. Также при таком типе производства уменьшена концентрация водорода, что исключает появление в сплаве флокенов.

На данный момент существует несколько марок стали, содержащие среднее количество углерода:

  • 40Г — получают методом закаливания и отпуска с добавлением марганца и кремния, что дает возможность обеспечить высокую степень расплавки, а также повысить качество сплава;
  • 50Г — обладает высокой прочностью и упругостью, что достигается путем нормализации, закаливания и отпуска;
  • 40ХН — отлично поддается ковке, обладает хорошей прочностью и упругостью;
  • 50ХФ — получается путем образования сплава хрома и ванадия, что дает возможность применять такую сталь в изготовлении пружин;
  • 60, 65, 70 (Г) — изготавливают с помощью закалки с отпуском, поверхностного упрочнения и нормализации. Применяют в изделиях, которые подвержены трению, вибрации и повышенному давлению.

Отдельно стоит номенклатура, обозначаемая буквой “У” — это марки, которые применяются для изготовления различных инструментов.

Качества среднеуглеродистых марок стали

В зависимости от количества примесей, методов изготовления, качество стали может изменяться, что в свою очередь влияет на область применения такого материала.

Среднеуглеродистая сталь марки 40(Г) относится к качественному типу. Количество углерода не превышает 0,45%, также содержит такие элементы как: кремний, марганец, медь. Обладает высокой твердостью, ударной вязкостью, а также имеет хороший предел выносливости и длительный срок службы. Данные свойства позволяют изготавливать такие материалы: тонко- и толстолистовой прокат в листах, рулонах, фасонный и сортовой прокаты, трубы, крепежи, втулки роторы, диски.

Марка 50 — конструкционная сталь нелегированная, при добавлении марганца изготавливают легированный сплав 50(Г). Обладает более высокой твердостью чем 40(Г), предел значения температурной критической точки схож с предыдущим вариантом, свариваемость сплава ограничена, а её предел прочности высокий. Применяют для изготовления деталей сцепления, рессор, валов, а также других подвижных деталей механического транспортного средства.

Марка 40ХН — легированная среднеуглеродистая сталь, обладает повышенной прочностью. Из недостатков стоит отметить следующее — трудная свариваемость, флокеночувствительность, отпускная хрупкость. Как и предыдущую марку используют для изготовления валов, полуосей, коленвалов, а также болтов и реек.

Марка 50ХФ — легированная сталь, которая содержит элементы ванадия и хрома. Обладает высокой прочностью, не чувствительна к флокенам, мало склонна к отступной хрупкости. Из недостатков: данная марка не применяется для создания сварных конструкций. На основе сплава изготавливают пружины повышенной прочности и отвесные детали, подверженные высоким нагрузкам.

Марки 60-70 (Г) — легированный сплав, обладающий высокой прочностью и упругостью. При содержании марганца более 1% склонна к отпускной хрупкости. Малочувствительна к флокенам, а также не применяется для сварных конструкций. Применяется для изготовления деталей пружинного типа, тормозных барабанов, втулок, лент, скоб.

Существующая маркировка стали

Общепринятой классификацией в металлургии является маркировка стали буквами и цифрами, каждая из которых обозначает различные качества сплава.

  1. А — механические свойства.
  2. Б — химический состав.
  3. В — механические свойства с отдельными химическими качествами.

Если же в номенклатуре начальная буква отсутствует, марка по умолчанию относится к группе (А).

Далее идет сокращение Ст, что относит марку к углеродистой стали обыкновенного качества, после чего указывается количество углерода — числом от 1 до 6. Наличие в номенклатуре буквы Г свидетельствует о присутствии в сплаве марганца, что указывается исключительно после углерода.

Заканчивается маркировка обозначением степени раскисления:

  • кп — кипящая с низким уровнем раскисления;
  • пс — полуспокойная, со средним уровнем раскисления;
  • сп — спокойная, уровень раскисления минимален.

Соответственно, если в литературе встречается пример маркировки БСт1кп, это будет означать оптимальный химический состав, содержание углерода 1 и низкий уровень раскисления.

Классификация и особенности среднеуглеродистых марок стали

Содержание углерода в любой углеродистой стали не превышает 2%. Согласно стандартам классификации, среднеуглеродистые стали содержат 0,3-0,5% углерода. Кроме того, сталь делится и по другим признакам:

  • количество примесей;
  • способ производства;
  • степень раскисления.

Различные сочетания этих параметров формируют разные марки среднеуглеродистой стали. Физические свойства каждой марки определяют область ее применения. Стали с низкой степень раскисления (удаления оксидов железа из расплава) называются кипящими. Слитки таких сталей имеют множество пор и не применяются для изготовления ответственных узлов и деталей. Перед тем, как рассматривать свойства разных марок, познакомимся со свойствами среднеуглеродистых сталей в целом.

Свойства среднеуглеродистых сталей

В целом, среднеуглеродистые стали относятся к материалам обыкновенного качества, но в определенных условиях производства из них получают и качественные марки. Кроме углерода в их состав также входят постоянные примеси: кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P). Марганец и кремний вводят в состав специально, для удаления вредных сульфидов и оксидов железа. Фосфор и сера попадают в сталь из руды, топлива, флюсов и печных газов. Эти примеси также считаются вредными, потому что негативно влияют на кристаллическую структуру готового материала.

Примеси, добавленные умышленно в количестве, способном повлиять на свойства готовой стали, называются компонентами. Процесс добавления таких компонентов в расплав называется легированием, а полученные материалы — легированными.

Физические свойства среднеуглеродистых сталей зависят от количества различных легирующих элементов:

  • Алюминий (Al) используется для создания прочного наружного слоя при насыщении сталей азотом.
  • Хром (Cr) в небольших количествах положительно отражается на термообработке. Большое количество хрома снижает чувствительность материала к коррозии, но вместе с тем увеличивается зернистость металла.
  • Медь (Cu) улучшает стойкость к коррозии.
  • Свинец (Pb) положительно сказывается на механической обрабатываемости.
  • Молибден (Mo) увеличивает сопротивление ползучести стали, нагретой до значительной температуры. Вместе с тем улучшает свойства режущих инструментов, работающих при высоких температурах.
  • Никель (Ni) используется упрочнения и улучшения структуры стали. Преимущественно вводится в состав вместе с хромом, поскольку положительные эффекты обоих элементов дополняют друг друга, а отрицательные — уравновешивают.
  • Ванадий (V) обладает множеством положительных эффектов: увеличивает твердость стали; улучшает прокаливаемость; снижает образование крупных зерен при термообработке; улучается сопротивление усталости металла.

При необходимости вводимые элементы комбинируются для улучшения качества легирования. К примеру, хром и ванадий для получения прочной хромованадиевой стали.

Среднеуглеродистые марки стали производятся из чугунов и отличаются невысокой стоимостью. Это преимущественно конструкционные стали. Небольшая цена обусловлена простотой производства. Легирующие элементы повышают стоимость стали.

Кроме того, низкоуглеродистые стали относятся к улучшаемым материалам. Для получения необходимых механических свойств заготовки или готовые изделия подвергают закалке или отпуску по различным технологиям.

Обозначения среднеуглеродистых сталей

Среднеуглеродистые стали обыкновенного качества маркируются сочетанием цифр и букв. Первая буква А, Б или В, означает группу гарантированных свойств.

  • А — механических.
  • Б — химического состава.
  • В — механических свойств с учетом отдельных требований по химическому составу.
Читайте также  Из какой стали делают арматуру

Отсутствие буквы в начале марки предполагает принадлежность к группе А.

После группы гарантированных свойств указывается сокращение Ст, которое, собственно, и означает углеродистую сталь обыкновенного качества. За ним следует цифра от 1 до 6, отображающая содержание углерода.

Марки с повышенным содержанием марганца (0,8—1,1%) дополнительно обозначаются буквой Г после обозначения содержания углерода. Нормальное содержание марганца не отражается в маркировке.

Завершается маркировка обозначением степени раскисления:

  • кп — кипящая, с низким раскислением.
  • пс — полуспокойная с умеренным раскислением.
  • сп — спокойная.

Примеры

  • Б (гарантированный химический состав).
  • Ст (конструкционная углеродистая сталь).
  • 2 (номер 2 по содержанию углерода).
  • кп (кипящая, раскисленная только марганцем).
  • Поставляется с гарантированными механическими свойствами.
  • Ст (конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества).
  • 5 (номер 5 по содержанию углерода).
  • Г (с повышенным содержанием марганца).
  • пс (раскисленная марганцем и алюминием).
  • В (поставляется с гарантированными механическими свойствами и химическим составом)
  • Ст (конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества)
  • 3 (номер 3 по содержанию углерода)
  • сп (спокойная, полностью раскисленная).

Среднеуглеродистые конструкционные стали с меньшим содержанием вредных примесей (S, P и другие элементы) относятся к качественным сталям. Все стали такого класса поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Обозначаются словом «сталь», после которого указывается:

  1. Сотые доли процента содержания углерода. Для среднеуглеродистых сталей 30-50.
  2. Повышенное содержание марганца, обозначаемое буквой Г.
  3. Степень раскисления (кп, пс). Отсутствие префикса указывает на спокойную сталь.

Например, Сталь 50кп — среднеуглеродистая качественная конструкционная кипящая сталь с содержанием углерода в 0,5%.

Таким образом, среднеуглеродистые стали — это обширное семейство материалов, которые используются в строительстве, для создания узлов и деталей.

Какие виды и марки углеродистой стали существуют

Технические характеристики сталей напрямую зависят от количества и качества входящих в них элементов (углерода). Чем его больше, тем тверже сплав и выше его хрупкость. Углеродистые стали различной марки отличаются низким содержанием легирующих компонентов. Обычно каждый из них не превышает 1,5% и оказывает незначительное влияние на технические характеристики сплава.

Углеродистые стали выпускаются в виде проката и фасонного литья. Они широко применяются во всех отраслях промышленности и строительства, быту. Металлургические предприятия передают слябы и блюмсы на дальнейшую переработку в лист, профильный прокат, трубы различного диаметра.

Углеродистая сталь

Что собой представляют углеродистые стали

Углеродистые стали представляют собой сплав железа, в котором содержание углерода до 0,6%. Количество серы и фосфора зависит от качества металла. Легирующие элементы присутствуют в незначительном количестве. Качественные характеристики зависят от количества углерода, серы, фосфора, марганца и кремния.

  • твердость;
  • свариваемость;
  • прочность;
  • вязкость;
  • упругость.

Чем больше углерода, тем выше твердость, хрупкость и хуже свариваемость.

Общие характеристики

Углеродистая сталь делится на 3 группы по требованиям к химическому составу и механическим свойствам. Обозначение буквенное. Определяющим для группы является:

  • А — механические свойства;
  • Б — химический состав;
  • В — строго выдерживается химсостав и основные механические свойства.

Сплавы группы В проверяются на химию, и во время разлива с ковша берется образец для проверки механических характеристик — предел прочности на растяжение и изгиб, ударная вязкость. Твердость регулируется термообработкой.

Состав химических элементов

Основной элемент — железо. Отношение к группе определяется количеством углерода. Содержание неметаллических включений фосфора и серы ухудшает механические качества. Они способствуют красноломкости и хладоломкости, образованию трещин в горячем и холодном металле.

Коррозионная устойчивость обеспечивается низким содержанием углерода и добавлением хрома. Количество химических элементов в углеродистой стали марганца и кремния зависит от способа раскисления и класса качества. Марганец может присутствовать в пределах 1,2% в сплавах нормального качества, до 1,8% в высококачественных. Содержание кремния не превышает 0,3%.

Высококачественные стали группы В проверяют по свойствам и химическому составу. Допустимое количество неметаллических включений — 0,03–0,0018%.

От количества углерода зависит твердость стали, ее способность к закалке и свариванию.

Чем ниже показатель углерода, тем лучше варится металл. Ст 40Х требует подогрева перед сваркой, Ст 6 — нагрева до 700⁰ и послесварочного отпуска. Прокаливаемость наоборот. До Ст4 сплавы не калятся, не изменяют свою твердость. Сталь 40х может потрескаться при резком охлаждении в воде.

Нагрев стали

Классификация по степени раскисления

По степени раскисления углеродистые сплавы делятся на такие типы:

  • кипящие;
  • спокойные;
  • полуспокойные.

Кипящие сплавы обыкновенного качества сразу после внесения раскислителя выпускаются из печи. В отдельных случаях раскисление производится в ковше. В результате в под коркой образуется много воздушных пузырьков.

У инструментальных сплавов реакция раскисления начинается до разлива и полностью заканчивается при заливке в ковш.

Кипящие стали используют для производства слитков, слябов и блюмсов — проката крупного сечения. В дальнейшем происходит переплавка их на высококачественный металл в электрических печах или переделка на прокат меньшего диаметра — круг, квадрат. Воздух в процессе переработки выходит, зерно вытягивается вдоль, увеличивая механические свойства стали. Полуспокойные стали отличаются повышенной ковкостью.

Методы производства и различия по качеству

По методам производства сплавы делятся на три типа:

  • мартеновские;
  • конвекторные;
  • в электропечах.

Способ производства и разделение по качеству указывается в сертификате на металл и может обозначаться буквенно в конце маркировки. Например, ВД — электродуговой переплав, Ш — шлаковый переплав.

Мартеновские с наиболее низким качеством идет на переделку и прокат группы А. В электропечах производится сплав высокого и очень высокого качества.

Область применения

Из углеродистой стали изготавливают сварные конструкции зданий, водопроводные и газовые трубы, детали станков и автомобилей, прокат круглого и другого сечения для изготовления различных предметов, заборов, решеток.

Особенности маркировки

Маркировка углеродистых сталей имеет буквенно-цифровое значение и на торце проката обозначается определенным цветом. Ст в начале означает нормальное качество. Затем идет цифра, указывающая количество углерода и способ раскисления.

Для материала с повышенным качеством обозначение начинается со слова Сталь, затем углерод в сотых долях и буквенное обозначение легирующих элементов.

Высококачественные обозначаются в конце буквой А. Специальные, высокоуглеродистые, инструментальные — У, быстрорежущие — Р.

Маркированная углеродистая сталь

Как расшифровать маркировку сталей

Марку углеродистой стали и группу ее качества можно определить по типу маркировки. Каждая цифра и буква имеет свое значение и показывает требования к качеству, степень раскисления, наличие легирующих элементов.

Например, для сплава обычного качества:

  • Ст 2 кп — нормального качества с содержанием углерода 0,09–0,15%, кипящая, марганца 0,25 — 0,50%, кремния менее 0,05%;
  • Ст3Г пс — содержание углерода в пределах 0,14–0,22%, полуспокойная, марганца в пределах 0,80–1,1%, кремния не более 0,15%.

Углеродистые стали повышенного качества маркируются цифрами (содержание углерода в сотых долях) и буквами (легирующий элемент). Например:

  • 45 — 0,45% углерод;
  • 40ХН — углерода 0,4%, хрома и никеля менее 2%.

Расшифровка высокоуглеродистых марок имеет букву, указывающую тип материала, его применение и цифру — процент углерода в десятых долях. Инструментальные сплавы имеют обозначение У. Например:

  • У8 — инструментальная, 0,8% углерода;
  • У12 — содержание углерода 1,2%.
Читайте также  Условный предел текучести стали

Химический состав более точно можно определить по таблице в справочнике металлурга.

Прокат на торце маркируется цветной полосой:

  • красный — Ст3;
  • желтый — Ст2;
  • зеленый — СТ5;
  • синий — Ст6.

Для каждого типа стали имеется своя маркировка. Легированные могут содержать до 3 цветных полос.

Какие фирмы занимаются производством углеродистой стали

Крупнейшим производителем углеродистой стали является металлургический комбинат полного цикла Мечел. Он объединяет несколько крупных заводов, начиная от производства кокса и заканчивая различным прокатом. Кроме этого прокат производят металлургические комбинаты:

  • «Челябинский»;
  • «Украинская кузница» — Челябинская область;
  • «Ижсталь» — Удмуртия;
  • Белорецкий меткомбинат — Башкортостан.

Металлургическая промышленность по производству черного металла располагается поближе к месторождениям железной руды и угля. Для заводов цветного литья важнее источники электроэнергии.