Углеродистые конструкционные стали. Стали обыкновенного качества используются, главным образом, в металлоконструкциях при промышленном и жилищном строительстве

Стали обыкновенного качества используются, главным образом, в металлоконструкциях при промышленном и жилищном строительстве, мостостроении, а также для изготовления многих деталей, работающих при относительно низких нагрузках.

Стали группы А поставляют с гарантируемыми меха­ническими свойствами. Их используют для деталей и кон­струкций, в которых при изготовлении сохраняются ис­ходные свойства и термическая обработка не требуется.

Для сварных конструкций применяют стали группы В (например, сталь ВСт3), и основным технологическим требованием, предъявляемым к ним, является хорошая свариваемость (под свариваемостью понимают способ­ность стали образовать сварной шов с прочностью рав­ной прочности основного объема металла). Стали груп­пы В поставляют не только с гарантированными механи­ческими свойствами, но и с определенным составом. Для сталей группы Б гарантирован лишь химический состав.

Стали группы А часто выпускают для специ­ального назначения, которое отражается при маркировке. Например, стали для мостов Ст3-мост, либо для су­довых корпусов Ст1-с и др. Специальные требования к таким сталям оговариваются в ГОСТах.

В сельскохозяйственном машиностроении для хо­лодной штамповки деталей используют среднеуглеродистые стали (Ст3, Ст4). Для снижения износа дета­лей из этих марок, их часто подвергают цементации.

Детали, изготовленные из сталей группы Б, поставляемые с негарантируемыми механическими свойствами, иногда для повышения свойств подвергают термической обработке.

В продовольственном машиностроении из сталей ти­па Ст3, Ст5 изготавливают сварные корпуса сосудов и аппаратов, работающих под давлением, детали для оборудования свеклосахарного производства (пальцы, цепи элеватора, валы свекломоек), детали устройств мукомольной и хлебопекарной (ролики и т.д.), мясо- и маслоперерабатывающей промышленности.

Для изготовления легких рельсов, колес вагонов, различных валов и шестерен, крюков, крепежных дета­лей, используют стали с повышенным содержанием уг­лерода (Ст5, ВСт5, Ст6 и др.), с более высокими меха­ническими свойствами.

Углеродистые конструкционные качественные стали от сталей обыкновенного качества отличаются более вы­сокой чистотой (меньшее содержание серы, фосфора и других примесей). Кроме того, иногда в них вводят повышенное количество марганца (см. табл. 1).

Низкоуглеродистые качественные стали (05, 08, 08кп, 10, 15, 20) сочетают не очень высокую прочность с вы­сокой пластичностью, хорошей свариваемостью и штампуемостью.

Из них изготавливают различные малонагруженные детали (оси, втулки, валики). Из стали 08кп штампов­кой изготавливают детали, требующие глубокой вытяж­ки. Сталь 08кп широко применяют для подвергаемых эмалированию деталей различных аппаратов продоволь­ственного машиностроения, для изготовления емкостей, для жарки мясных и рыбных полуфабрикатов, выпечки хлебобулочных изделий.

Из сталей 08, 10, 20 изготавли­вают различные сварные конструкции. Для повышения механических свойств низкоуглеродистых качественных сталей применяют термическую обработку (закалку + низкий отпуск), а также цемента­цию и цианирование. В пищевой промышленности из этих сталей часто изготавливают теплообменные аппараты.

Среднеуглеродистые конструкционные стали (марки 35, 40...55), в зависимости от требуемых свойств, применя­ют как в нормализованном состоянии, так и после дру­гих видов термической обработки. Одним из этих видов является улучшение, позволяющее повысить и прочность и вязкость, но при этом снижается и порог хладноломко­сти. При конкретном назначении марок стали необходи­мо учитывать их прокаливаемость.

Из сталей этой группы изготавливают зубчатые коле­са, валы, шатуны и другие детали. Для повышения их поверхностной прочности применяют ТВЧ и лазерную закалку.

Таблица 1

Химический состав, режимы обработок и механические свойства углеродистых конструкционных сталей

Высокоуглеродистые конструкционные стали (марки 60, 70,...,85, а также 60Г, 65Г) сочетают высокую проч­ность (s_0,2 = 800 МПа, d = 3 %, y = 20…25 %) и износостойкость с высокими упругими свойствами. Эти свойст­ва достигаются закалкой (в воде или масле) и средним отпуском (400…430 °С) либо изотермической закалкой. Их используют как рессорно-пружинные. Пружины из­готавливают не только в термически обработанном со­стоянии, но также и из холоднотянутой проволоки (се­ребрянки). Для снятия напряжений рекомендуется отжиг при 250…300 °С.

После закалки и отпуска либо после поверхностной закалки ТВЧ или лазерной детали износостойки как при статических, так и при циклических нагрузках (ножи, пилы мясорезательных, овощеобрабатывающих и свеклорезательных машин, кулачки, ролики, пальцы, валы дробилок в сельскохозяйственном машиностроении и др.).

Общим недостатком всех углеродистых конструкционных сталей является недостаточная прокаливаемость и необходимость закалки с высокой скоростью. Поэтому в машиностроении углеродистые стали используют в основном лишь для деталей небольших сечений.