Конструкционная сталь

Конструкционная сталь - это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и характеризуется определенными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько видов, каждый из которых делится на группы или категории.


1. Классификация конструкционных сталей

1.1. По показателям качества

Качество конструкционных углеродистых сталей определяется наличием в стали вредных примесей фосфора (P) и серы (S). Фосфор придает стали хладноломкости (хрупкость). Сера (вредная примесь) - придает стали червоноламкости. Содержание вредных примесей в зависимости от группы качества для конструкционных сталей следующий:

  • Обыкновенного качества (ДСТУ 2651:2005 / ГОСТ 380-2005, ISO 1052-82) [1] - P и S до 0,05% (маркировка В. по ГОСТ или Fe по ISO).
  • Качественная - P и S до 0,035% (маркировка Сталь).
  • Высококачественная - P и S до 0,025% (маркировка А в конце марки).
  • Особенно высококачественная - Р и S до 0,015% (маркировка Ш в конце марки).

1.2. По степени легирования

По степени легирования конструкционные стали подразделяются на: углеродистые и легированные. Конструкционные легированные стали бывают:

  • низколегированные;
  • легированные;
  • пружинно-рессорные;
  • теплостойкие;
  • кульковопидшипникови.

1.3. По назначению

Конструкционные стали классифицируются по назначению на:

  • строительные (арматурные);
  • машиностроительные, которые, в свою очередь, делятся на группы:
    • общего назначения
    • специального назначения

1.4. По сортаменту

Сортамент конструкционной стали регламентируется:

  • горячекатаной круглой - ГОСТ 2590-88;
  • горячекатаной квадратной - ГОСТ 2591-88;
  • горячекатаной шестигранной - ГОСТ 2879-88;
  • горячекатаной полосовой - ГОСТ 103-76;
  • кованой круглой и квадратной - ГОСТ 1133-88.

2. Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества

Широко применяются при изготовлении конструкций массового назначения в строительстве и машиностроении, как относительно дешевые, технологические и характеризующихся необходимыми свойствами. В основном эти стали используют в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно - перлитной структурой. Зависимости от дальнейшего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.


2.1. Стали группы А

Поставляются с определенными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не поддаются горячей обработке - ковкой, горячем штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

2.2. Стали группы Б

Поставляются с определенным 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 отделкой.

2.3. 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 ответственных деталей.

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

  • спокойны - 0,12 ... 0,03% (Si),
  • полуспокойной - 0,05 ... 0,17% (Si),
  • кипящие - менее 0,07% (Si).

2.4. Маркировка

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.

  • В - показывает, что сталь обыкновенного качества.
  • Первая цифра - номер по ГОСТ 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 прогартовуваности стали).
  • сп; пс; кп - степень раскисления стали.

3. Углеродистая качественная конструкционная сталь

Углеродистая качественная конструкционная сталь производится согласно ГОСТ 1050-88 [2].

Углеродистая качественная конструкционная сталь подразделяется на категории:

  • машиностроительную - 08, 10,20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58,60;
  • автоматную - А12, А20, А30;
  • котельную - 20К.

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 крепеж и др.), изготавливаются на станках-автоматах. Котельные конструкционные стали используются для изготовления котлов и сосудов, работающих под давлением и при температурах до 450 ? C.


4. Низколегированная качественная конструкционная сталь

Низколегированная качественная конструкционная сталь производится согласно ГОСТ 19281-89 [3]

Примеры марок низколегированной стали: 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ и т.д. Марки низколегированной стали 10ХНДП, 15ХНДП, 10ХСНД, 15ХСНД является атмосферно коррозионно (АКС), толщина металлоконструкций АКС за 20-30 лет работы уменьшается в 2-3 раза медленнее, чем толщина конструкций из обычной углеродистой стали.

Низколегированная качественная конструкционная сталь используется для изготовления корпусов вагонов (железнодорожных, метро, ​​трамвая), несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и других полевых машин, инженерных сооружений, работающих в условиях переменных динамических нагрузок и сезонных и суточных теплосмен.


5. Легированная качественная конструкционная сталь

Легированная качественная конструкционная сталь выпускается по ГОСТ 4543-71 [4].

В зависимости от химического состава и свойств легированная конструкционная сталь подразделяется на категории:

  • качественную (без букв) - 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ, 45Х, 40ХН, 40ХС;
  • высококачественную А - 25ХГС, 35ХГСА, 38ХА, 18Х2Н4МА, 36Х2Н2МФА;
  • особо высококачественную Ш - 30ХГС-Ш, 30ХГСА-Ш.

В обозначении марки две первые цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, стоящие после букв указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифры означает, что содержание этого элемента до 1,5% (по верхней границе). Легированная конструкционная сталь используется для изготовления различных ответственных деталей: втулок, шестерен, обойм, гильз, дисков, плунжеры и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости.


6. Теплостойкая качественная конструкционная сталь

Теплостойкая качественная конструкционная сталь изготовляется согласно ГОСТ 20072-74 [5].

Марки теплостойкой конструкционной стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х3МВФ, 15Х5М, 15ХМ.

Теплостойкая качественная конструкционная сталь используется для изготовления деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 600 ? C в течение длительного времени.

7. Шарико-подшипниковая качественная конструкционная сталь

Шарико-подшипниковая качественная конструкционная сталь выпускается по ГОСТ 801-79 [6].

Марки шарико-подшипниковой конструкционной стали: ШХ15, ШХ4, ШХ15СГ, ШХ20СГ.

В обозначении марок конструкционной стали буквы и цифры означают: Ш - подшипниковая; Х - легированная хромом; цифра - содержание хрома, СГ - легированная кремнием и марганцем.

Шарико-подшипниковая конструкционная сталь используется для изготовления деталей, работающих под воздействием сосредоточенной нагрузки и переменных напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения.


8. Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь

Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь выпускается согласно ГОСТ 14959-79 [7].

Марки рессорно-пружинной качественной конструкционной стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2, 60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.

Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь используется для изготовления пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов или аналогичных деталей.


Примечания

  1. ДСТУ 2651:2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.
  2. ГОСТ 1050-88 Прокат Сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.
  3. ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.
  4. ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия
  5. ГОСТ 20072-74 Сталь теплоустойчивая. Технические условия
  6. ГОСТ 801-79 Сталь подшипниковая. Технические условия.
  7. ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия.

Источники

  • Попович В. В. Технология конструкционных материалов и материаловедение: [учебник для студ. высш. уч. закл.] / В. Попович, В. Попович. - М.: Мир, 2006. - 624 с. - ISBN 966-603-452-2.
  • Пахолюк А. П. Основы материаловедение и конструкционные материалы: [учеб. для студ. высш. уч. зал.] / А. П. Пахолюк, А. Пахолюк. - М.: Мир, 2005. - 172 с. - ISBN 966-603-387-9.
  • Материаловедение и технология конструкционных материалов / [учеб. пособие для учащихся ПРФ. уч. зал.] / Хильчевский В.В., Кондратюк С.Е., Степаненко А., Лопатько К. Г. К.: Лыбидь, 2002. - 328 с. ISBN 966-06-0247-2.

См.. также