Все, что нужно знать о качестве углеродистой стали

О чем речь? Качество углеродистой стали – показатель, определяющий свойства металла и его дальнейшее использование. По этому признаку различают качественные и высококачественные (инструментальные) типы стальных сплавов.

На что обратить внимание? При выборе углеродистой марки важно читать нормативные документы, в которых прописаны отличительные особенности этого металла. Используйте ГОСТ 380-85 (углеродистая сталь обыкновенного качества), ГОСТ 380-88 (конструкционная), ГОСТ 1435-54 и ГОСТ 5952-51 (инструментальная). 

Общие сведения об углеродистой стали

Качество углеродистой стали зависит от состава сплава, условий обработки и температуры закалки. Инструментальная (конструкционная), или углеродистая, характеризуется отсутствием легирующих элементов. По уровню содержания углерода(С) она классифицируется на три типа: низкоуглеродистую (С до 0,25 %), среднеуглеродистую (С от 0,25 % до 0,6 %) и высокоуглеродистую (содержание С достигает 2%).

Для придания сплаву необходимой твердости и прочности он подвергается термообработке, после этого металл можно применять в критически важных конструкциях, например, при изготовлении различных инструментов.

Углеродистая сталь делится на три категории:

• обычного качества;
• качественная – фосфор и сера не более 0,035 %;
• высокого качества – с содержанием этих элементов до 0,025 %.

Углеродистая сталь, включающая железо и углерод с минимальным количеством примесей, является одним из наиболее популярных сплавов благодаря доступной цене и отличным характеристикам прочности. Данный материал отличается прекрасной свариваемостью и удобством в обработке. Используется при изготовлении котлов в машиностроении, трубопроводов, высококачественных инструментов и проволоки. Эта марка сплава широко применяется в строительной сфере.

Легированные типы формируются на базе углеродистых металлов, в которые добавляются определенные вещества для повышения их механических качеств и антикоррозийных свойств. К примеру, марганец и хром значительно улучшают эти характеристики.

Легирование, процесс включения этих добавок, не только меняет физико-химические свойства сплава, но и требует точного подсчета пропорций. Для того чтобы элементы оказывали заметное воздействие на металл, их количество в составе должно быть не менее 1 %. Стандарты по количественному содержанию элементов для различных типов соединений установлены в соответствующих ГОСТах.

Особенности состава углеродистых типов стали

Углеродистые стали различаются в зависимости от их предназначения:

• обычные – используются в различных областях;
• конструкционные – обладают повышенной прочностью и применяются в строительстве и машиностроении;
• инструментальные – благодаря своим уникальным свойствам находят применение при изготовлении инструментов.

Обычные типы стали, как правило, менее прочные по сравнению с конструкционными. Последние, в свою очередь, чаще всего уступают инструментальным по характеристикам из-за особенностей производства, в том числе вследствие более низкого содержания воздуха.

В инструментальных марках нет легирующих добавок, они содержат меньше основных химических примесей, вроде марганца, магния и кремния, по сравнению с обычными стальными сплавами.

Стальные соединения различаются по количеству углерода – ключевого элемента в составе. Выделяют:

• сплавы с высоким содержанием углерода – от 0,6 до 2 %;
• среднеуглеродистые – от 0,3 до 0,6 % углерода;
• низкоуглеродистые – содержание С до 0,25 %.

Углерод играет важную роль как в определении свойств углеродистых марок стали, так и в формировании их внутренней структуры. Сплавы с содержанием углерода до 0,8 % в основном состоят из феррита и перлита. При увеличении уровня С появляется дополнительная фаза – цементит.

Сталь с доминированием феррита в структуре известна хорошей пластичностью, однако не отличается прочностью. Напротив, сплав с более высоким содержанием цементита является более крепким, но хрупким. С увеличением количества углерода до 0,8–1 % соединение твердеет и прочнеет, но при этом теряет в пластичности и вязкости.

В состав углеродистой стали входят кремний, марганец, фосфор, сера, азот, кислород и водород, что характерно для любого стального сплава. Отдельные компоненты, например, Mn и Si, играют важную роль в процессе раскисления соединения во время производства и считаются полезными. P и S, напротив, считаются вредными примесями, ухудшающими свойства металла.

Несмотря на распространенное мнение о несовместимости углеродистых и легированных марок стали, их свойства могут быть значительно улучшены благодаря процессу микролегирования. Хотя такой способ не позволяют создать нержавейку, данные металлы эффективно повышают ее физико-механические и технологические свойства.

Классификация углеродистых марок стали

Классифицируют углеродистые марки по нескольким направлениям, разделяя их на категории. Разберем основные типы таких металлов:

1. По химическому составу (наличие и объем углерода в составе).
   Виды стали

   Содержание углерода

   Примеры марок

   Низкоуглеродистые

   от 0,02 до 0,25 %

   05кп, 08кп, 10, 15, 20, Ст0, Ст1, Ст2

   Среднеуглеродистые

   от 0,26 до 0,6 %

   25, 35, 45, 55, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6

   Высокоуглеродистые

   от 0,61 до 1,35 %

   58, 60, 65, 70, 75, 80, 85, У9, У12, У13
2. По технологии получения:
   • электрические УС;
   • мартеновские;
   • кислородно-конвертерные.
3. По области применения.
   Категория

   Группа

   Примеры марок

   Конструкционные

   Общего назначения

   Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст5

   Конструкционные

   Качественные

   05кп, 08кп, 10, 15, 20, 35, 45, 50, 55, 60

   Конструкционные

   Повышенной обрабатываемости

   А11, А20, А30, А35

   Инструментальные

   -

   У8, У10, У11, У12А

   Специальные или обычные

   Рессорно-пружинные

   65, 70, 75, 80, 85

   Специальные или обычные

   Для строительных конструкций

   С235, С285, С590К

   Специальные или обычные

   Подшипниковые

   ШХ4

   Специальные или обычные

   Для крановых рельсов

   К63
4. По степени раскисления:
   • спокойные;
   • кипящие;
   • полуспокойные.
5. По качеству:
   • металлы обыкновенного качества;
   • качественные;
   • высококачественные.

Три основных вида углеродистой стали по качеству

Качество углеродистой стали, используемой в производстве, определяет прочность и долговечность изготавливаемых конструкций. Эту марку классифицируют на три основных типа:

Обыкновенного качества

Обычная сталь, произведенная методом раскисления, является самым популярным материалом в своем роде. Данный вид углеродистого сплава отлично сваривается и выпускается в различных формах: от горячекатаного до холоднокатаного, включая сортовой и фасонный прокат, широкополосное и тонколистовое соединение.

Сталь углеродистая обыкновенного качества разных марок применяется:

• Ст0 – в производстве обшивок и арматуры;
• Ст1 – для изготовления швеллеров и балок, отличается гибкостью и высокой устойчивостью к деформациям;
• Ст2 – в производстве неответственных элементов конструкций из-за своей пластичности;
• Ст3 – при изготовлении металлопроката, в автомобильной промышленности из нее делают кузова и диски;
• Ст5 – в производстве болтов и гаек;
• Ст6 – для изготовления деталей, требующих повышенной прочности и износостойкости, применяется в дерево- и металлообработке.

В сферах строительства и машиностроения активно применяются конструкционные марки углеродистой стали обыкновенного качества. Они являются экономически выгодными и технологически удобными для создания изделий широкого спроса, обеспечивая необходимые характеристики.

Качественная

Металл должен соответствовать определенным стандартам, которые регулируют его химические и механические свойства. В частности, важно контролировать уровень присутствия вредных примесей:

• серы – не выше 0,04 %;
• фосфора – до 0,035 %.

Металлы с маркировкой «У» классифицируются как качественные и высококачественные. По стандарту ГОСТ 1435-99 качественная сталь находит применение при изготовлении инструментов, важных компонентов машиностроения, а также в производстве проволоки и точных измерительных приборов.

Высококачественную сталь применяют для изготовления различных изделий, охватывая обширный ассортимент:

• трубы и различные комплектующие в котлостроении;
• проволока, металлические листы и уголки;
• болты, гайки и другие изделия, выделяющиеся высокой пластичностью;
• конструктивные элементы для сварных соединений;
• патрубки, оси и шпильки;
• шестерни и муфты сцепления – используются в транспортных средствах (грузовиках, автобусах и различных видах машин);
• пружинные шайбы и кольца.

Инструментальная (высокого качества)

Сталь, обозначаемая от У7А до У13А, представляет собой материал высокого качества, при изготовлении которого необходимо соблюдать строгие стандарты по содержанию примесей. Максимально допустимое количество серы и фосфора не должны превышать 0,02 % и 0,03 % соответственно.

По объему содержания хрома, никеля и меди углеродистые марки стали классифицируют на пять различных типов:

• сталь высокого качества всех типов;
• качественные марки стали;
• специфические виды стали с маркировкой У10А и У12А;
• сплавы всех доступных марок;
• сталь от У7 до У13.

Маркировка углеродистой стали

Группы углеродистых типов стали в зависимости от их маркировки:

• категория А охватывает металлы, которые соответствуют определенным механическим характеристикам;
• категория Б – сплавы, строго соответствующие требованиям к химическому составу;
• категория В – продукция, соответствующая одновременно механическим, физическим и химическим параметрам.

Стандартная углеродистая сталь обозначается сначала буквами «Ст», за которыми идет номер, обозначающий марку металла, после этого указывается тип сплава. Выделяют:

• «КП» – кипящая сталь;
• «ПС» – полуспокойная;
• «СП» – спокойная.

В производстве стали для извлечения кислорода часто используют алюминий, который образует стойкий оксид Al₂O₃, выступающий в виде отдельной твердой фазы внутри жидкого металла. Для раскисления также применяют углерод, ферросилиций, ферромарганец, силикокальций и силикомарганец. После введения этих компонентов и заливки сплава в формы происходит активное выделение газов, сопровождающееся интенсивным кипением.

Структура и химический состав кипящих типов стали неравномерны, что приводит к снижению прочности. Это связано с наличием воздушных пузырей в металле, которые появляются во время прокатки и могут стать причиной расслоения материала во время вальцовки или штамповки.

Среди различных видов стали спокойная выделяется лучшими механическими качествами. Самой дешевой является кипящая, ее стоимость ниже из-за более простого процесса производства.

Когда вы видите префикс «У» в названии инструментальной стали, это означает, что она предназначена для изготовления инструментов. Буква информирует о содержании углерода в сплаве в десятых долях процента. Если перед названием соединения нет буквы, значит, оно входит в категорию А. Присутствие буквы «А» в маркировке подчеркивает, что сплав обладает улучшенными качественными характеристиками.

Углеродистые конструкционные типы стали обыкновенного качества с марками Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп и др. по ГОСТ 380-2005 включают примеси: серу не выше 0,05 %, фосфор – до 0,04 %.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.