Спрос на конструкционную сталь продолжает расти. Для производства строительных конструкций и механизмов промышленного назначения этот материал является незаменимым. Это обусловлено его прочностью, устойчивостью к разрушению и пластичностью.
Особенности конструкционной стали
Высокие требования прочности, предъявляемые к конструкциям и механизмам, требуют использования при их производстве материала с определенными характеристиками. Одним из материалов, с соответствующими физическими, химическими и механическими параметрами является конструкционная сталь. Она устойчива к постоянным и переменным нагрузкам, обладает определенной износостойкостью и антикоррозийными качествами. Для усиления или дополнения свойств материала может использоваться легирование.
Структура конструкционной стали включает железо, медь, марганец и другие элементы. Главным среди них является углерод. Он обеспечивает составу определенную прочность и наделяет его ключевыми особенностями. Количество углерода влияет на такие параметры стали:
- хладноломкость;
- устойчивость к внешним факторам и нагрузкам.
В зависимости от состава конструкционная сталь делится на несколько классов. Чем выше количество серы и фосфора в сплаве, тем ниже порог его хладноломкости и красноломкости.
Классификация сталей по содержанию фосфора и серы:
- до 0,05% - обыкновенного качества;
- до 0,035% - качественные;
- до 0,025% - высококачественные;
- до 0,015 % - особо качественные.
Классификация
Российские марки можно классифицировать по такому принципу:
- низколегированные углеродистые стали (ГОСТ 1050);
- низколегированные конструкционные стали с углеродом (ГОСТ 5058);
- среднелегированные (ГОСТ 4543);
- качественные стали по ГОСТ 14959;
- Специальные конструкционные стали – высоколегированные, со специальными характеристиками и антикоррозийной защитой.
Сталь можно отнести к категории конструкционных, при наличии в составе готового сплава определенного процента углерода. Минимальный показатель при этом регламентируется и составляет 0,05%, а верхняя граница не имеет жесткого ограничения и может составлять как 0,7%, так и 0,85%.
Для точного отнесения к конструкционным сталям можно использовать и такие параметры:
- Текучесть. Характеризует максимальное значение сжатия, при котором не происходит разрушение. Стали с большим значением относятся к конструкционным, с маленьким – к инструментальным.
- Концентрация примесей.
На производстве может использоваться и такая классификация для стали:
- углеродистая;
- низколегированная;
- легированная;
- автоматная;
- подшипниковая;
- пружинная;
- теплостойкая.
Применение
Конструкционная сталь является универсальным материалом, благодаря своим качественным характеристикам. Легированные стали применяются в машиностроительной отрасли, строительстве и на производстве. Низколегированные стали используются при изготовлении локомотивов, вагонов, другого жд транспорта и трамваев, инженерных сооружений и различных конструкций. Подшипниковая сталь предназначена для производства элементов, на которые возможно точечное воздействие – шарики, ролики, беговые дорожки и т.п. Из пружинной стали производят пружины и рессоры. Автоматная сталь востребована при изготовлении крепежей и мелких деталей.
Преимущества и недостатки конструкционной стали
Для получения стали с необходимыми характеристиками обязательно проводят термическую обработку, после которой конструкционный материал способен обеспечить такие характеристики:
- эффективное сопротивление пластическим деформациям;
- способность к сильному прокаливанию;
- использование мягких охладителей при термообработке исключает трещины и коробления;
- оптимальный запас вязкости;
- высокая хладноломкость.
Есть у материала и недостатки:
- подверженность обратимой отпускной хрупкости;
- увеличение мягкости после температурной обработки;
- потеря однородности в местах деформирования.
Выбор с учетом маркировки
Для точности выбора необходимо разбираться в правилах маркировки. Сочетание Ст указывает на принадлежность с тали к углеродистым обыкновенного качества. Номер марки отражается в цифрах от 0 до 6. Следующее обозначение – степень раскисления:
- сп – спокойные;
- пс – полуспокойные;
- кп – кипящие.
При маркировке углеродистых качественных сталей, указанной в названии значение говорит о количестве углерода. Степень раскиления указывается таким же образом, но в маркировке спокойных индекс сп не указывается.
При использовании литой макроструктуры указывается индекс Л. При наличии в составе определенных элементов, используется такое их обозначение:
- алюминий – Ю;
- бор – Р;
- ванадий – Ф;
- вольфрам – В;
- кобальт – К;
- кремний – С;
- марганец – Г;
- медь – Д;
- молибден – М;
- никель – Н;
- ниобий – Б;
- титан – Т;
- хром – Х.
Следующая за определенной буквой цифра говорит о проценте содержания вещества. если она отсутствует, значит содержание менее 1%.
Первая цифра в названии указывает количество углерода в легированной стали. Большая буква А в конце названия указывает на принадлежность к высококачественным сталям. Особо высококачественные стали маркируются буквой Ш. Низколегированные конструкционные стали маркируются буквой С и содержат число, отражающее предел текучести. При наличии в маркировке буквы Д сталь имеет антикоррозийные свойства, К – специальный химсостав, Т – усиленная прочность после термообработки.
