Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества

• Конструкционная сталь
• Инструментальная сталь
• Магнитная сталь

По определению, конструкционной называется сталь, применяемая для выпуска строительных и машиностроительных изделий, деталей и механизмов различного оборудования. В зависимости от содержания в стали различных химических элементов, сталь подразделяется на несколько видов и групп. Сегодня многие компании предлагают купить конструкционную сталь, используемую в соответствии с основными свойствами и техническими особенностями. В нашем случае мы будем рассматривать конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества.

Стали первой группы (Группа А - поставляемая по механическим свойствам и применяемая в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства):

• Сталь Ст0
• Сталь Ст1
• Сталь Ст1кп
• Сталь Ст1пс
• Сталь Ст1сп
• Сталь Ст2кп
• Сталь Ст2пс
• Сталь Ст2сп
• Сталь Ст3кп
• Сталь Ст3пс
• Сталь Ст3Гпс
• Сталь Ст3сп
• Сталь Ст3Гсп
• Сталь Ст4кп
• Сталь Ст4пс
• Сталь Ст4сп
• Сталь Ст5пс
• Сталь Ст5Гпс
• Сталь Ст5сп
• Сталь Ст6пс
• Сталь Ст6сп

Стали второй группы (Группа Б - поставляемая по химическому составу и применяемая для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом):

• Сталь БСт0
• Сталь БСт1
• Сталь БСт1кп
• Сталь БСт1пс
• Сталь БСт1сп
• Сталь БСт2кп
• Сталь БСт2пс
• Сталь БСт2сп
• Сталь БСт3кп
• Сталь БСт3пс
• Сталь БСт3сп
• Сталь БСт3Гсп
• Сталь БСт3Гпс
• Сталь БСт4кп
• Сталь БСт4пс
• Сталь БСт4сп
• Сталь БСт5пс
• Сталь БСт5сп
• Сталь БСт5Гпс
• Сталь БСт6пс
• Сталь БСт6сп

Стали третий группы (Группа В - поставляемая по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке):

• Сталь ВСт2кп
• Сталь ВСт2пс
• Сталь ВСт2сп
• Сталь ВСт3кп
• Сталь ВСт3пс
• Сталь ВСт3Гпс
• Сталь ВСт3сп
• Сталь ВСт4кп
• Сталь ВСт4пс
• Сталь ВСт5пс
• Сталь ВСт5сп
• Сталь ВСт6пс
• Сталь ВСт6сп

Основные пункты производства углеродистых сталей по регламенту ГОСТ 380-2005

Углеродистая сталь обыкновенного качества в течение долгого времени активно и в солидном объеме применяется для возведения самых разных зданий и сооружений, изготовления всевозможных предметов и их элементов. Ее использование очень широко. Такое потребление рождает активный спрос на материал, что в свою очередь, позволяет выпускать продукцию из данного металла в очень больших количествах. Масштабное производство весьма существенно снижает себестоимость продукции, что делает ее еще более привлекательной.

Физические показатели свойств сплавов. Общие показатели, которыми обладают углеродистые стали общего назначения выглядят так:

• Коэффициент Пуансона: 0,24-0,28;

Модуль:

• Юнга – 20500 кг/мм²;
• сдвига – 8100 кг/мм²

Плотность:

• по СИ – 7800 кг/м³;
• по СГС – 7,8 г/см³;
• по МКСС – 796 тем/м³;

Допускаемые напряжения:

• на сжатие – 14 кг/мм²;
• на растяжение – 14 кг/мм².

Наличие, вид и доля добавок, входящих в сплав, определяется ГОСТом. В данном государственном стандарте закреплены различные технологии, применяемые для производства углеродистых сталей обычного качественного показателя. Согласно методике производства стали подразделяют на кипящие, полуспокойные и спокойные сплавы.

Маркировка углеродистых сталей

Металл маркируется, начиная с буквенного обозначения «Ст», последующие символы зависят от конкретного состава материала. После букв, обозначающих тип стали, пишутся цифры, указывающие непосредственно на марку, за которыми следуют остальные элементы маркировки. Различные виды углеродистой стали, о которых говорилось выше, обозначаются буквам «кп», «пс» и «сп» соответственно. В наименовании некоторых маркировок присутствует литера «Г». Это свидетельствует о наличие в составе материала небольшого количества марганца.

Общие сведения

Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения – это весьма популярный продукт, который применяют весьма активно в машиностроительной, строительной и хозяйственной сферах.

Из него выпускают различные изделия, используя разнообразные способы.

По методике холодной и горячей катки: листовой и профильный прокат.

Листовые изделия:

• тонколистовые;
• толстолистовые;
• широкополосные;
• ленты;
• проволока;
• метизы.

По технологии обжима на специальных станках:

• блюм;
• сляб;
• сутунка и другие.

Помимо описанных, используются технологии ковки, объемной штамповки, непрерывного литья, а также отливки для выпуска слитков.

Изготовление углеродистых сталей общего назначения подразделяется на три типа: А, Б, В.

Стали типа А

Механические свойства изделий из материалов этого типа полностью соответствуют принятым стандартам. Материал маркируется от Ст0 до Ст6. Количество и виды добавок в изделия такого типа может варьироваться и не указывается в государственном стандарте.

Сплавы типа Б

Металл изготавливается в соответствии с составом, установленным стандартом. Маркировки сплавов от БСт0 до БСт6. Для этого типа механические характеристики не очень важны, определяющим является доля и виды добавок, присутствующих в металле. Их доля строго регламентирована государственным стандартом.

Тип В

Для этого типа изделий четко регламентируются и точный состав, и характеристики. Параметры продукции сходны с принятыми для двух других типов.

Стали конструкционные

Различают 6 разновидностей конструкционных сталей обыкновенного качества. Принадлежность к определенному виду определяется методикой и степенью раскисления. Раскислением называется процесс вывода кислорода из сплава, влияющий на механические показатели конечного продукта.

Существует три степени раскисления, в результате которых получается три разновидности продукции: сплав кипящий – «кп», сплав полуспокойный – «пс», сплав спокойный – «сп».

Листовой прокат из конструкционных углеродистых сталей

Существует четыре класса точности листового проката из углеродистой стали обыкновенного качества: ОК300В; ОК360В; ОК370В; ОК400В, где:

• ОК – сталь обыкновенного качества;
• идущий далее цифровой код означает степень прочности, которая соответствует наименьшему показателю предела прочностного сопротивления по времени;
• В – обозначение параметра (прочности).

Листовой прокат, выпущенный горячим способом, в ходе обработки нагревается и затем нормализуется. Листовой прокат, выпущенный холодным способом, также проходит термообработку, после чего дрессируется. При наличии на предприятии завода-изготовителя поточной линии непрерывного проката разрешается обходиться без термообработки. Поверхность готового продукта должна быть ровной, гладкой, без изъянов и видимых дефектов. На ней не должно возникать:

• отслоений;
• пузырений;
• разрывов;
• трещин;
• включения посторонних тел и тому подобного.

Существует 4 типа качества отделки поверхности стального листа: I, II, III, IV.

Продукция из листового металла, которая впоследствии подлежит нагреванию, выпускается из сплавов типа Б и В с номерами 5, 6. Впоследствии она закаливается и отпускается при высокой температуре.

Добавки в углеродистые сплавы

Доля различных веществ в углеродистых сталях определяется государственным нормативом. Так, Si присутствует в различных типах сплавов в зависимости от меры раскисления в таких пропорциях:

• кипящие – до 0,05%;
• полуспокойные (Ст1пс, Ст2пс, Ст3пс и другие) – 0,05–0,15%;
• спокойные – 0,15–0,3%.

В сталях обыкновенного качества, маркируемого Ст0, такие вещества, как Si и Мп, отсутствуют.

Огромное значение имеет доля углерода в материале. ГОСТ определяет следующие его количества, в зависимости от маркировки сплава:

• Ст0 – до 0,23%;
• Ст1 – 0,06–0,12%;
• Ст2 – 0,09–0,15%;
• Ст3 – 0,14–0,22%;
• Ст4 – 0,18–0,27%;
• Ст5 – 0,28–0,37%;
• Ст6 – 0,38–0,49%.

Доля Mn в продукте определяется действующим нормативом и составляет:

• Ст1 и Ст2 – 0,25–0,5%;
• спокойные и полуспокойные сплавы маркировки Ст3 – 0,4–0,65%;
• кипящая сталь маркировки Ст3 – 0,3–0,6%;Ст4 – 0,4–0,7%;
• СтГсп и Ст3Гпс – 0,8–1,1%;
• полуспокойные и спокойные сплавы Ст5 и Ст6 – 0,5–0,8%;
• Ст5Гпс – 0,8–1,2%.

Доля N определяется государственным стандартом. Он присутствует в определенных пропорциях:

• в материалах, изготовленных в конверторных и мартеновских печах, – до 0,01%;
• в продукции электропечей – до 0,012%.

Углеродистую сталь, маркируемую Ст5сп, можно использовать для выпуска изделий и их частей, эксплуатируемых в температурном режиме до 420 градусов: в основном, это различные крепежные элементы.

Другие добавки, в т.ч. самопроизвольно попавшие в сплав и не придающие ему полезных свойств, допускаются в готовом продукте согласно государственному стандарту в таких пропорциях:

• P (кроме Ст0) – до 0,04%;
• S – не больше 0,05%, а в сплаве маркировки Ст0 – 0,06–0,07%;
• Cr, Ni, Cu – до 0,3% (для сплава маркировки Ст0 регламентация наличия подобных веществ в государственном нормативе отсутствует).

Для маркировки Ст5Гпс государственным стандартом четко определена доля углерода, значение которой лежит в интервале 0,2-0,3%. В углеродистых сталях обыкновенного качества с маркировкой 2, 3 и 4, являющихся кипящими и используемых с целью выпуска листового и профильного проката, допускается чтобы доля Si достигала 0,07%. В сталях с маркировкой Ст3, считающихся спокойными, полуспокойными и кипящими, нормативы на нижний предел доли углерода отсутствуют. Необходимо, чтоб физические свойства материалов полностью отвечали всем нормам, задокументированным в государственном нормативе.

Когда из углеродистых сталей с обычными качественными показателями Ст3, Ст4 и Ст5,являющимися спокойными, полуспокойными или кипящими, выпускается сортовой прокат с толщиной изделий до 1 см, согласно действующим нормам, принятым в государственном стандарте, доля Mn в сплаве может быть уменьшена на 0,1%.

Швеллер горячей катки выпускается из конструкционного сплава Ст3пс, имеющего в своем составе Mn, содержание которого лежит в интервале 0,4–0,65%.

В углеродистых сталях полуспокойной степени раскисления нормативом разрешено снижение доли Si, если они получены при добавлении Ti, Al или смеси этих металлов с ферритом кремния.

Во время производства сплава используется особый метод, именуемый скраб-методикой, в нем допускается присутствие до 0,35% Ni и Cr, а также до 0,4% Cu. В изделиях маркируемых Ст3, выпущенных по подобной методике, может присутствовать не больше 0,2% углерода.

Согласно нормативу, приемлемы следующие погрешности в количестве примесей в готовом продукте:

• S и P: материалы полуспокойного и спокойного видов раскисления – до +0,005%, кипящие – до +0,006%;
• углерод: материалы полуспокойного и спокойного видов раскисления – от –0,02 до +0,03%, кипящие – ±0,03%;
• Si: материалы полуспокойного и спокойного видов раскисления – от –0,02 до 0,03% (для кипящих видов раскисления погрешность по этому веществу не допустима);
• N: кипящие, полуспокойные и спокойные материалы – +0,02%;
• Mn: материалы полуспокойного и спокойного видов раскисления – от –0,03% до +0,05%, кипящие – от –0,04 до +0,05%.

Сферы использования конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества

Углеродистая сталь обыкновенного качества конструкционного типа общего назначения находит применение во многих отраслях народного хозяйства. Каждому типу сплава свойственны некоторые особенности, потому их применение может быть различным.

Ст0. Ее применяют для не слишком важных изделий и их элементов, таких как чехлы, обшивка, ограды, парапеты и тому подобное.

Ст1. Выполненные из нее предметы не слишком твердые, но при этом достаточно вязкие. Это позволяет применять ее для изготовления некоторых крепежных элементов.

Ст2 используется при выпуске не слишком значимых изделий и их частей, для которых необходима повышенная гибкость.

Ст3. Данный сплав подходит для изготовления несущих элементов сооружений и зданий. Их изготавливают сварным и другими методами. Этот материал находит применение в автомобильной промышленности, а также при изготовлении машин для сельского хозяйства. Его используют для выпуска рам, кузовов и их элементов, дисков для колес и других элементов автомашин. Сталь также применяется в строительной отрасли в качестве арматуры (для чего из нее изготавливают стержни) в жби-конструкциях.

Ст5. Данный материал применяют с целью изготовления изделий, которые впоследствии подвергают термообработке для улучшения их характеристик. Также из нее выпускают элементы механизмов для подъема грузов, работающие под средними нагрузками.

Ст6. Данный сплав находит применение в станкостроительной индустрии. Она вполне подходит для изготовления элементов станков различного назначения и инструментов, требующих особой прочности. Свойства материала в готовых изделиях улучшаются путем термической обработки.

Контроль качественных показателей и маркировка углеродистых сталей обыкновенного качества

Чтобы убедиться, что показатели конструкционного или другого сплава соответствуют регламентированным в государственном стандарте, применяются разнообразные методы. Способы контроля также определяются нормативами государственных стандартов.

Содержание Cr, Cu, N, Ni, As в углеродистой стали можно не измерять, если вы уверены, что завод-изготовитель должным образом контролирует качество продукции и ее соответствие действующим нормам. Если же необходимо произвести проверку, допустимо использовать методики, отличные от стандартизованных, если они обеспечивают необходимую точность полученных в ходе испытаний данных. Сплавы, выпущенные в соответствии с государственным стандартом, для облегчения их идентификации, имеют помимо буквенно-цифровой еще и цветовую дифференциацию, выполненную водостойкими красителями. Маркировка наносится по завершении производственного процесса.

Механические и эксплуатационные параметры

Свариваемость углеродистой стали общего назначения обыкновенного качества

• Конструкционная сталь
• Инструментальная сталь
• Магнитная сталь