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.

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

БСт2кп:

• Б (гарантированный химический состав).
• Ст (конструкционная углеродистая сталь).
• 2 (номер 2 по содержанию углерода).
• кп (кипящая, раскисленная только марганцем).

Ст5Гпс:

• 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).

ВСт3сп:

• 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.