Благодаря оптимальным характеристикам прочности, пластичности, устойчивости к разрушениям, конструкционную сталь применяют для изготовления различных конструкций в промышленности и строительстве. Материал используют и для производства деталей для станков, в качестве заготовки для горячего проката, при изготовлении пружин, рессор и крепежных деталей. При выборе марки конструкционной стали следует учитывать состав и другие характеристики исходного материала.
Особенности
Главная эксплуатационная характеристика материала – стойкость к нагрузкам постоянного и переменного характера. Дополнительными свойствами также могут быть устойчивость к коррозии и износостойкость. Такими особенностями часто обладают углеродистые марки конструкционной стали. Дополнить или усилить свойства материала можно за счет легирования с использованием различных химических элементов, таких как железо, медь, кремний и углерод. Последний является самым значимым, так как способен изменять прочность стали и обеспечивать ключевые свойства материала. Количество углерода в составе также влияет на такие параметры:
- Стойкость к хладноломкости;
Устойчивость к производственным нагрузкам;- Переносимость атмосферных воздействий и т.д.
От количества в составе серы и фосфора зависит хладноломкость и красноломкость материала. По этому параметру углеродистая сталь делится на несколько классов:
- Обыкновенного качества – до 0,05%;
- Качественная – до 0,035%;
- Высококачественная – до 0,025%;
- Особо высококачественная – до 0,015%.
Разновидности конструкционной стали
Согласно российской классификации выделяют марки, соответствующие различным ГОСТ:
- ГОСТ 1050 – нелегированная углеродистая сталь;
- ГОСТ 5058 – низколегированная конструкционная сталь с углеродом.
- ГОСТ 4543 – среднелегированная сталь.
- ГОСТ 14959 – качественная рессорно-пружинная сталь.
- Специальные стали конструкционного типа. К ним относятся составы, обладающие высокой устойчивостью к коррозии и другими специальными характеристиками. Для их производства используются специальные ТУ, разработанные фирмами-изготовителями.
Отнесение стали к конструкционным выполняют на основе количества углерода в составе. И если с минимальным количеством вещества не возникает проблем, то определение максимального процента является затруднительным. Последний имеет плавающий характер и может составлять от 0,7 до 0,85%. Иногда такое количеств углерода может присутствовать и в составе инструментальной стали.
При определении максимальной концентрации углерода в составе определяют и другие параметры материала:
- Диапазон текучести. Он характеризует деформацию сжатия, при которой не происходит разрушение материала. При увеличенном диапазоне текучести сталь относят к типу конструкционных.
- Содержание примесей, включенных в состав при выплавке.
Согласно другой классификации конструкционные стали делят на:
- углеродистые;
- низколегированные;
- легированные;
- автоматные;
- подшипниковые;
- пружинные;
- теплоустойчивые.
Представленные в классификации материалы делятся по свойствам и сферам применения.
Применение конструкционной стали
Высокая функциональность материала обусловлена содержанием в нем оптимального количества углерода. Конструкционную легированную сталь используют в машиностроении и строительстве, а также в различных производственных циклах. Низколегированные составы востребованы при изготовлении локомотивов и вагонов, а также других видов жд транспорта, полевой и сельхоз техники, для строительства инженерных сооружений и т.д. Материал обладает высокой устойчивостью к неравномерным нагрузкам и перепадам температур.
Подшипниковая конструкционная сталь используется в производстве шариков, роликов и подшипников. Из пружинных марок производят рессоры и пружины, сильфоны и т.д.
Преимущества и недостатки
Достоинства материала проявляются только после его термической обработки, которая обеспечивает:
- увеличение способности к пластическим деформациям;
- снижение риска образования трещин и коробления за счет применения мягких охладителей;
- приобретение дополнительной вязкости;
- повышение хладноломкости.
К недостаткам конструкционной стали следует отнести:
- подверженность обратимой отпускной хрупкости;
- повышение мягкости;
- образование строчечной структуры, а также неоднородностей после ковки и проката;
- сложность резки;
- образование флокенов в материале, который легирован никелем.
Выбор материала по маркировке
Маркировка материала производится по сложной системе, в которой используется большое количество различных обозначений. В сталях стандартного качества присутствует маркировка «Ст», дополненная цифрами от 0 до 6. Они обозначают номер марки. Для обозначения степени раскисления используется такая маркировка:
- сп – спокойные;
- пс – полуспокойные;
- кп – кипящие.
Для каждой марки стали от 1 до 6 строго прописано процентное содержание углерода, марганца, серы, фосфора.
Для маркировки углеродистых качественных сталей используется система двухзначных чисел, которые отражают концентрацию углерода в материале.
При литой макроструктуре в названии используется обозначение «Л». При наличии в составе определенных компонентов, они отражены в маркировке:
- 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.
Цифровое значение после буквы отражает процентное содержание элемента в материале. Если цифра отсутствует, значит количество вещества менее 1 %. В самом начале маркировки указывают количество углерода в сотых долях процента для легированной стали. Буква «А» - означает высокое качество стали. В особо высококачественных материалах присутствует буква Ш. Маркировка автоматных сталей начинается с буквы А, строительных с С, подшипниковых с Ш.
В автоматных сталях присутствует повышенное содержание кальция, фосфора, селена, свинца, и других элементов. Обозначение веществ в стали проводится согласно требования ГОСТ 1414-75.
Для низколегированных конструкционных сталей используется обозначение с буквой «С» и цифровым значением, которое характеризует предел текучести материала. При наличии антикоррозионных свойств к аббревиатуре добавляется буква «Д», при наличии специального химического состава – буква «К», при использовании термообработки – «Т».
