Содержание
Строительные и специальные стали
По своему химическому составу стали делятся на углеродистые (нелегированные), низколегированные и высоколегированные.
Все стали, в том числе и нелегированные, кроме углерода содержат другие элементы (легирующие добавки и примеси), количество которых в основном определяет свойства стали. В сталях для изготовления сварных конструкций особенно важно ограниченное содержание углерода.
Влияние химического состава стали и технологии производства на ее свойства хорошо изучено. Количество углерода и легирующих добавок возможно регулировать в очень узких пределах, благодаря чему однородность структуры и механические свойства стали гарантируются металлургическими заводами. Поэтому строительные правила допускают использование прочностных свойств стали при сравнительно небольшом коэффициенте безопасности против отказа.
Марки строительной стали
Кроме того, в строительстве применяют атмосферостойкие стали, нержавеющие стали и высокопрочные стали.
Физические свойства
- плотность (объемный вес) ?=7,85 кг/дм 3
- коэффициент линейного расширения ?t=12·10 -6 1/°C
- модуль упругости Е=2,1·10 6 кгс/см 2
Сортамент
Обычные строительные стали
Для применения строительных сталей важно знать их механические и технологические свойства.
Механические свойства
Диаграмма 1. О механических свойствах строительных сталей дает представление диаграмма ?—? , получаемая при испытании образца на растяжение.
Зона упругой работы: известно, что до предела упругости ?E относительное удлинение очень мало и пропорционально напряжению ?. Модуль упругости Е=?/? в этой зоне постоянен. До предела упругости $?E деформации обратимы, т. е. образец после разгрузки вновь принимает исходную длину. Выше предела упругости к упругому удлинению добавляется еще остаточное удлинение (результат пластических деформаций).
Под пределом текучести ?T при растяжении понимают то напряжение, при котором начинают проявляться пластические деформации. Если на диаграмме предел текучести выражен не отчетливо, что характерно для высокопрочных строительных сталей, то вместо него условно принимают напряжение, при котором остаточное относительное удлинение составляет 0,2%.
Зона пластической работы: если образец нагружать выше ?T то в нем появляются остаточные деформации, связанные с изменением объема. После разгрузки испытанный образец имеет длину, несколько большую, чем до первого нагружения, но прочность и упругость стали при этом не изменяются. Повторные нагружения выше предела текучести позволяют расширить зону упругой работы материала. При напряжении, значительно превышающем предел текучести, деформации нарастают при незначительном увеличении усилия до момента разрушения образца.
Относительное удлинение при разрыве очень велико. Оно составляет более 20% (см. табл. 1) и служит важнейшим критерием для оценки качества стали. Это свойство стали повышает надежность стальных конструкций. Большие деформации своевременно указывают на наличие чрезмерных напряжений. Следует также отметить, что некоторая перегрузка, или дополнительное воздействие, связанное с изменением температуры (в статически неопределимых системах), не приводит к появлению напряжений, существенно превышающих предел текучести, благодаря развитию пластических деформаций в отдельных сечениях элементов конструкции.
Допускаемые напряжения [?] устанавливают по величине предела текучести, т. е. напряжения, при котором возникают остаточные деформации. Для обеспечения необходимой при эксплуатации безопасности допускаемые напряжения принимают несколько меньшими предела текучести. Коэффициент безопасности по нормам ФРГ для элементов конструкций, работающих на растяжение и изгиб:
при действии основных нагрузок
при действии основных и дополнительных нагрузок
Расчет на прочность: пластические свойства стали, проявляющиеся при напряжении выше предела текучести, в некоторых случаях определяют дополнительные резервы несущей способности конструкций.
Они используются при расчете на прочность. При этом разрушение несущей конструкции рассматривается как граница отказа, который наступает тогда, когда пластические деформации пронизывают всю площадь поперечного сечения в одном или нескольких сечениях элемента (например, в неразрезных балках поперечные сечения над опорами и в середине пролетов). Чтобы избежать разрушения, необходимо соблюдать установленный нормами интервал безопасности, величина которого для различных случаев нагрузки различна.
Технологические свойства
Обозначение марок строительных сталей (табл. 1)
Эти обозначения качества необходимы для оценки пригодности применения стали в сварных конструкциях и для элементов, работающих на динамические нагрузки. Ответственность за выбор стали лежит на инженере-проектировщике, а также на предприятии, изготовляющем стальные конструкции.
Допускаемые напряжения
Специальные стали
Атмосферостойкие стали (WT-стали)
Диаграмма 2. Образование защитного слоя протекает в зависимости от климатических условий, в которых эксплуатируются стальные конструкции, от двух до четырех лет. Развитию ржавчины способствует смена сухости и влажности, а также и удаление окалины. В закрытых, не доступных наружному воздуху объемах этот процесс протекает медленно. Поэтому в закрытых помещениях, как правило, атмосферостойкая сталь не применяется. В очень агрессивной среде, как, например, в непосредственной близости от моря или в некоторых промышленных зонах, атмосферостойкая сталь ведет себя, как обычная сталь, и защитный слой на ней не образуется. В процессе коррозии с поверхности стали отделяются пластинки ржавчины — наиболее интенсивно в первый год, как это показывает диаграмма 2. Ржавчина смывается дождем, что может привести к окрашиванию конструкций из некоторых строительных материалов, например бетона, кирпичной кладки, естественного камня. На других материалах, например на стекле, пластмассе, образуется крепко удерживающийся налет. С большинства строительных материалов следы ржавчины удаляют соответствующими химикатами (по указанию завода-изготовителя). Уже при конструировании следует учитывать возможность коррозии стали.
Атмосферостойкие строительные стали применяются как для несущих конструкций, так и для фасадов. Они могут быть использованы для тех же конструкций, что и обычные строительные стали. Под плотно прилегающими, пластичными или упругими искусственными материалами, такими, как шпаклевка для швов или под уплотняющими профилями, сталь не ржавеет.
Атмосферостойкие стали имеют обозначение WT 37-2, WT 37-3 и WT 52-3. Они обладают теми же прочностными свойствами, что и обычные стали соответствующих марок. Для сварки используют электроды из атмосферостойкой стали.
Разница в ценах атмосферостойкой и обычной строительной стали приблизительно равна стоимости антикоррозионной защиты с двух сторон листа толщиной 10 мм путем окраски по двум слоям грунтового покрытия. Применение WT-стали в конструкциях из толстостенных профилей дороже, чем из тонкостенных.
Атмосферостойкие стали не требуют ухода. Повреждение защитных слоев восстанавливается само собой. Сталь в зависимости от состава легирующих элементов имеет цвета от темно-коричиевого до фиолетового, что дает возможность добиться отличного цветового воздействия.
Нержавеющие стали
Из-за высокой стоимости нержавеющие стали находят применение в строительстве лишь в ограниченном количестве: в качестве закладных деталей в наружных стенах, в местах, недоступных для осмотра и восстановления противокоррозионной защиты, а также в виде тонких листов и профилей на фасадах, для окон, дверей, поручней перил и т. д.
Высокопрочные строительные стали (мелкозернистые строительные стали)
Повышенные пределы текучести этих высокопрочных сталей используются только в элементах, работающих на растяжение, или в сжатых малой длины. Во всех случаях, когда расчет на устойчивость является решающим, применение дорогой высокопрочной стали для сжатых элементов оказывается невыгодным. Поэтому при проектировании в одной конструкции иногда применяют несколько различных марок стали. В высоких зданиях, например, часто применяют для колонн нижних этажей высокопрочные стали, а для колонн верхних этажей — обычные строительные стали.
Конструкционная сталь,её классификация и особые свойства
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;
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%.
О чем говорит маркировка сталей
Расшифровать марку стали довольно просто, необходимо только владеть определенными сведениями. Конструкционные стали, обладающие обыкновенным качеством и не содержащие легирующих элементов, маркируют буквосочетанием «Ст». По цифре, идущей после букв в названии марки, можно определить, сколько в таком сплаве углерода (исчисляется в десятых долях процента). За цифрами могут идти буквы «КП»: по ним становится ясно, что данный сплав не до конца прошел процесс раскисления в печи, соответственно, он относится к категории кипящего. Если название марки не содержит таких букв, то сталь соответствует категории спокойной.
Прежде чем приступить к рассмотрению марок тех сталей, которые включают легирующие добавки, следует разобраться в том, как данные добавки обозначаются. Маркировка легированных сталей может включать такие буквенные обозначения:
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.
Примеры маркировки сталей различных видов
Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.
Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали. К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%. Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.
20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром. Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента. За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.
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.
Как расшифровать маркировку сталей?
Чтобы расшифровка обозначения различных видов сталей не вызывала затруднений, следует хорошо знать, какими они бывают. Отдельные категории сталей имеют особенную маркировку. Их принято обозначать определенными буквами, что позволяет сразу понять и назначение рассматриваемого металла, и его ориентировочный состав. Рассмотрим некоторые из таких марок и разберемся в их обозначении.
Конструкционные стали, специально предназначенные для изготовления подшипников, можно узнать по букве «Ш», данная литера ставится в самом начале их маркировки. После нее в названии марки идет буквенное обозначение соответствующих легирующих добавок, а также цифры, по которым узнают количественное содержание этих добавок. Так, в сталях марок ШХ4 и ШХ15, кроме железа с углеродом, содержится хром в количестве 0,4 и 1,5%, соответственно.
Буквой «К», которая стоит после первых цифр в названии марки, сообщающих о количественном содержании углерода, обозначают конструкционные нелегированные стали, используемые для производства сосудов и паровых котлов, работающих под высоким давлением (20К, 22К и др.).
Качественные легированные стали, которые обладают улучшенными литейными свойствами, можно узнать по букве «Л», стоящей в самом конце маркировки (35ХМЛ, 40ХЛ и др.).
Некоторую сложность, если не знать особенностей маркировки, может вызвать расшифровка марок строительной стали. Сплавы данной категории обозначают буквой «С», которую ставят в самом начале. Цифры, следующие за ней, указывают на минимальный предел текучести. В таких марках также используются дополнительные буквенные обозначения:
- литера Т – термоупрочненный прокат;
- буква К – сталь, отличающаяся повышенной коррозионной устойчивостью;
- литера Д – сплав, характеризующийся повышенным содержанием меди (С345Т, С390К и др.).
Нелегированные стали, относящиеся к категории инструментальных, обозначают буквой «У», она проставляется в начале их маркировки. Цифра, идущая за данной буквой, выражает количественное содержание углерода в рассматриваемом сплаве. Стали данной категории могут быть качественными и высококачественными (их можно определить по букве «А», она проставляется в конце названия марки). В их маркировке может содержаться буква «Г», что означает повышенное содержание марганца (У7, У8, У8А, У8ГА и др.).
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.
Машиностроительная конструкционная сталь общего назначения
Эти разновидности сплавов могут быть средне- и малоуглеродными, низко- и среднелегированными, их главные свойства – вязкость, надежность и эластичность.
В большинстве конфигураций конструкционные стали, назначение которых отвечать потребностям машиностроения в качественном металле, относятся к перлитным сплавам (доэвтектоидным). В их составе никель и молибден, улучшающие вязкость. Реализуются в виде необработанных листов или с закалкой, благодаря чему укрепляется верхний слой.
Марки
1.1. В зависимости от назначения сталь подразделяется на три группы:
А – поставляемую по механическим свойствам;
Б – поставляемую по химическому составу;
В – поставляемую по механическим свойствам и химическому составу.
1.2. В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяют на категории:
группы А – 1, 2, 3;
группы В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Примечание. Указанные категории не распространяются на сталь толщиной менее 4 мм.
1.3. Сталь изготовляют следующих марок:
группы А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
группы Б – БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
группы В – ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
1.4. Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 по степени раскисления изготовляют кипящей, полуспокойной и спокойной, с номерами 5 и 6 – полуспокойной и спокойной.
Полуспокойная сталь с номерами марок 1 – 5 производится с обычным и повышенным содержанием марганца.
Стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют.
–
1.4. (Измененная редакция, ИУС 6
–
74).
1.4.1. Степень раскисления всех групп выбирается предприятием-изготовителем, если она не указана в заказе.
1.5. Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, а по требованию заказчика сталь марок БСт1, Бст2, БСт3 второй категории всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, поставляется с гарантией свариваемости.
(Измененная редакция, ИУС 6
–
74).
1.5.1. Свариваемость обеспечивается технологией изготовления и соблюдением всех требований по химическому составу, предъявляемых к стали группы Б и В.
1.5.2. Поставка стали группы Б с гарантией свариваемости оговаривается в заказе и в сертификате.
1.5.3. Сталь с содержанием углерода в готовом прокате более 0,22 % применяется для сварных конструкций при условиях сварки, обеспечивающих надежность сварного соединения.
Пп. 1.5.1 – 1.5.3. (Измененная редакция, ИУС 6-74).
1.6. Обозначение марок стали при заказе, клеймении, в сертификате, на чертежах и в другой документации – буквенно-цифровое.
1.6.1. Буквы Ст означают «сталь», цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава стали и механических свойств, например: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3.
1.6.2. Буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали; группа А в обозначении марки стали не указывается, например: БСт3, ВСт3, Ст3.
1.6.3. Для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера марки добавляют индексы: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная, например: Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, БСт3сп, ВСт3сп.
1.6.4. Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер соответствующей категории, например: Ст3пс2, БСт3кп2, ВСт4пс2.
1.6.5. Первую категорию в обозначении марки стали не указывают, например: БСт3кп, ВСт3пс.
1.6.6. При заказе стали необходимой категории без указания степени раскисления в обозначении марки стали номер марки и категорию отделяют друг от друга тире, например: Ст3-2, БСт3-2.
1.6.7. Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца к обозначению марки стали после номера марки ставят букву Г, например: Ст3Гпс, ВСт3Гпс, ВСт3Гпс3.
1.6.8. При клеймении допускается применять буквы и цифры одной высоты.
При горячем клеймении проката маркировка стали может указываться без обозначения группы и категории стали с указанием их в сертификате. Группы и категории стали наносятся по соглашению сторон.
(Измененная редакция, ИУС 6-74).
1.6.9.
(Исключен, ИУС 6-74).
1.6.10. Сталь марки БСт3сп (в слитках и слябах), предназначенная для переката на листовой прокат, поставляемая по группе В категорий 4 – 6, должна отвечать требованиям п. 2.4.5.
(Введен дополнительно, ИУС 6-74).
Обработка
Материал хорошо поддается обработке механическими способами. На качество сварки влияет содержание углерода. Для данного материала процентное содержание этого компонента не превышает 0,25%. Это объясняет легкосвариваемость сплава. Шов получается прочным, без внутренних пустот. Внутри, на поверхности не образуется трещин. Для получения высокого качества соединения, проводя сварочные работы, не нужно выполнять дополнительных операций — проковки шва, предварительного нагрева соединяемых поверхностей.
От показателя пластичности зависит возможность использования металл для холодной прокатки. Относительное удлинение на растяжение — до 24%. Размер площадки текучести — до 2,4%. Эти показатели показывают, что этот сплав можно эффективно обрабатывать штамповкой, гибкой. Чтобы работать с толстолистовым металлом, нужно предварительно разогревать заготовки. Так будет проще обрабатывать, на металлических поверхностях не будут образовываться трещины. Тонкий лист может треснуть при гибке. Чтобы этого не произошло, нужно нагреть материал, увеличить радиус изгиба.
Сталь с235 не содержит дорогих добавок, имеет низкую цену. Ее можно применять в разных направлениях, но нельзя забывать про сниженный показатель прочности, твердости.
Классификация и химический состав сталей для строительных конструкций
Требования к сталям строительным регламентирует ГОСТ 27772-88* «Прокат для строительных стальных конструкций». Документ определяет сортамент сплавов, приводит классификацию, правила производства, приёмки и применения металла.
Согласно ГОСТ, стали делятся на 2 основных вида по составу:
Углеродистые
Количество химического элемента углерода определяет прочность стальной конструкции. Чем его больше, тем крепче металл. Углеродистые сплавы делятся на 3 группы:
- Строительные низколегированные стали с содержанием углерода менее 0,25%;
- Среднеуглеродистые содержат 0,25-0,60% углерода;
- Высокоуглеродистые имеют в составе более 0,60% химического элемента.
Применяются металлы с разным количеством углерода в изготовлении строительных конструкций нормальной напряженности.
Легированные
Для повышения прочности в сплав железа вводят различные металлы в разных количествах. Этот процесс называется легирование. По количеству добавок различают 3 группы сплавов:
- Низколегированная – до 2,5% дополнительных металлов;
- Среднелегированная – около 2,5-10% добавок;
- Высоколегированная – более 10% примесей.
Строительные стали с добавками (легированные) считаются наиболее качественными, чем углеродистые. Они применяются для изготовления ответственных конструкций в строительстве, в космической отраслях, в машиностроении и на железной дороге.
Выбор типа стали определяется ГОСТом и конструктивными расчётами.
Классификация сталей
Содержание
- Классификация сталей Классификация сталей по химическому составу
- Классификация сталей по структуре
- Классификация сталей по назначению
- Классификация сталей по качеству
- Классификация сталей по степени раскисления
Классификация сталей
- по химическому составу;
- по структуре;
- по назначению;
- по качеству;
- по степени раскисления.
Классификация сталей по химическому составу
По химическому составу стали подразделяют на:
– углеродистые | (классификация по содержанию углерода) – низкоуглеродистые (до 0,2 %) – среднеуглеродистые (0,2–0,45 %) – высокоуглеродистые (содержащие более 0,5 %) |
– легированные | (классификация по сумме легирующих элементов) – низколегированные (до 2,5 %) – среднелегированные (2,5–10,0 %) – высоколегированных (более 10,0 %) |
При определении степени легирования содержание углерода во внимание не принимают, марганец и кремний считаются легирующими элементами при их содержании более 1 и 0,8 % соответственно.
Классификация сталей по структуре
Структура стали
– менее устойчивый классификационный признак, так как зависит от скорости охлаждения (толщины стенки отливок), степени легирования, режима термообработки и других изменяющихся факторов, но структура готового изделия позволяет объективно оценивать его качество.
Стали по структуре классифицируют в состояниях после отжига и нормализации.
В отожженном состоянии стали подразделяют на:
- доэвтектоидные
– имеющие в структуре избыточный феррит - эвтектоидные
– структура которых состоит из перлита - заэвтектоидные
– в структуре которых имеются вторичные карбиды, выделяющиеся из аустенита - ледебуритные
– в структуре которых содержатся первичные (эвтектические) карбиды - аустенитные
- ферритные
После нормализации стали подразделяют на следующие структурные классы:
- перлитный
- аустенитный
- ферритный
Классификация сталей по назначению
Конструкционные
– стали, предназначенные для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций.
Конструкционные стали подразделяются на:
- обыкновенного качества;
- улучшаемые;
- цементируемые;
- автоматные;
- высокопрочные;
- рессорно-пружинные.
Инструментальные
– стали, применяемые при изготовлении режущих и измерительных инструментов.
Инструментальные стали подразделяются на подгруппы по изготовлению:
- для режущего инструмента;
- для измерительного инструмента;
- для штампово-прессовой оснастки.
Специального назначения
– стали с особыми физическими и механическими свойствами.
Стали специального назначения подразделяются на:
- нержавеющие (коррозионно-стойкие);
- жаростойкие;
- жаропрочные;
- износостойкие;
- магнитные;
- немагнитные и т.д.
Классификация сталей по качеству
По качеству стали классифицируются на:
- обыкновенного качества
– содержащие до 0,06 % серы и 0,07 % фосфора; - качественные
– содержащие до 0,035 % серы и 0,035 % фосфора; - высококачественные
– содержащие не более 0,025 % серы и 0,025 % фосфора; - особо высококачественные
– содержащие не более 0,015 % серы и 0,025 % фосфора.
Под качеством понимается совокупность свойств стали, определяемых металлургическим процессом ее производства (способ выплавки). Однородность химического состава, строение и свойства стали зависят от содержания вредных примесей и газов.
Классификация сталей по степени раскисления
По степени раскисления стали классифицируют на:
- спокойные (сп);
- полуспокойные (пс);
- кипящие (кп).
Раскислением
называют процесс удаления кислорода из жидкой стали.
Спокойные стали раскисляют марганцем, алюминием и кремнием в плавильной печи и ковше. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделения, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины.
Дендритная ликвация вызывает анизотропию механических свойств. Пластические свойства стали в поперечном (по отношению к направлению прокатки или ковки сечении значительно ниже, чем в продольном.
Зональная ликвация приводит к тому, что в верхней части слитка содержание серы, фосфора и углерода увеличивается, а в нижней – уменьшается. Это приводит к значительному ухудшению свойств изделия из такого слитка, вплоть до отбраковки.
Кипящие стали раскисляют только марганцем, что недостаточно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании слитка частично реагирует с углеродом и выделяется в виде газовых пузырей окиси углерода, создавая впечатление «кипения» стали.
Кипящая сталь практически не содержит неметаллических включений продуктов раскисления. Эти стали выплавляют низкоуглеродистыми и с очень малым содержанием кремния (менее 0,07 %), но с повышенным количеством газообразных примесей. При прокатке слитков газовые пузыри, заполненные окисью углерода, завариваются. Листовой прокат из такой стали предназначен для изготовления деталей кузовов автомобилей вытяжкой, имеет хорошую штампуемость в холодном состоянии.
Полуспокойные стали по степени их раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями. Частично их раскисляют в плавильной печи и в ковше, а окончательно – в изложнице за счет содержащегося в металле углерода. Ликвация в слитках полуспокойной стали меньше, чем в кипящей, и приближается к ликвации в слитках спокойной стали.
Литература
- Материаловедение / Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 320 с.
- Материаловедение / О.В. Травин, Н.Т. Травина. М.: Металлургия. 1989. 384 с.
- Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
- Материаловедение / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 240 с.
- Справочник молодого токаря-револьверщика / Е.О. Пешков. М., Высшая школа, 1966. 179 с.
- Справочная книга сварщика / А.М. Китаев, Я.А. Китаев. М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.
- Материалы в приборостроении и автоматике: Справочник / Под ред. Ю.М. Пятина. – М.: Машиностроение, 1982. – 528 с.
- Общетехнический справочник / Под общ. ред. Е.А. Скороходова. – М.: Машиностроение, 1989. – 512 с.
Маркировка строительных сталей
Марка указывает на основные показатели материала. Углеродистая и легированная стали имеют разные обозначения, поэтому рассмотрим их по отдельности.
Расшифровка углеродистых сталей
Расшифровать марку сплава с углеродом просто:
- «Ст» – это обозначение стали строительной;
- Цифра указывает количество углерода в сплаве в десятых процента;
- Буквы «кп», «пс», «сп» в конце обозначения указывают на кипящий тип раскисления (см. далее). Отсутствие дополнительных букв говорит о том, что сталь спокойная.
Соотношение марки стали и количества углерода представлено в таблице:
Содержание серы в углеродистых сплавах – не менее 0,045%, фосфора – не менее 0,055%.
Маркировка легированных сплавов
Поскольку в легированных сталях присутствуют различные химические элементы, необходимо идентифицировать их:
Пример марки строительных сталей с легирующими добавками: 16Г2АФ. Расшифровывается обозначение следующим образом:
- 16 – содержание углерода в сплаве. В нашем случае – 0,16%. Если в наименовании одна цифра, её следует принимать как сотую процента;
- Г – наличие марганца 2%;
- А – азот, около 1%;
- Ф – ванадий, около 1%.
Наименований легированных строительных сталей множество.
Обозначение конструкционной стали
ГОСТ 27772-88* приводит обозначение металлов для изготовления фасонного проката, которые обозначаются буквой «С» (Сталь строительная) и цифрами. Чтобы понять, что скрывается за этими значениями, приведём соответствие легированных, углеродистых и принятых строительных сталей:
Основная классификация строительных сталей
Легированные и углеродистые – основная классификация сплавов. Дополнительно металл можно разделить на группы по отдельным ключевым признакам.
- 1) Обычные (sy 2 ) – это низкоуглеродистые в диапазоне (С235. С285) с разной степенью раскисления. Характерна средняя стойкость к коррозии, хрупкость при отрицательных температурах;
- 2) Повышенной прочности (29 кН/см 2 ≤sy 2 ). Такие сплавы обладают хорошими показателями текучести, пластичности, сжатия.
По степени раскисления:
- Кипящая (кп), раскисленная кремнием от 0,12 до 0,3% или алюминием до 0,1 % – хрупкая, подверженная скорому разрушению и старению;
- Полуспокойная (пс) раскисляется кремнием 0,05. 0,15%, более устойчива в эксплуатации;
- Спокойная (сп)– самая дорогая, хорошо сваривается, выдерживает любые нагрузки.
- Для холодной штамповки;
- Цементируемые;
- Улучшаемые;
- Высокопрочные;
- Жаростойкие;
- Жаропрочные;
- Рессорно-пружинные;
- Шарикоподшипниковые;
- Автоматные;
- Коррозионно-стойкие;
- Износостойкие сплавы.
Основные виды и марки сталей, применяемых в строительстве
В строительстве в основном применяют углеродистые стали обыкновенного качества, качественные конструкционные углеродистые стали и низколегированные конструкционные стали.
Углеродистые стали обыкновенного качества
содержат углерод в количестве 0,06 – 0,62 %, а также примеси кремния и марганца в нормальных концентрациях. При обозначении марок стали могут быть указаны: группы поставки (А – по механическим свойствам, Б – химическому составу, В – механическим свойствам с дополнительными требованиями по химическому составу); метод производства (М – мартеновский, Б – бессемеровский, К – кислородно-конверторный); дополнительные индексы (сп – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь, кп – кипящая сталь). В группе А обозначение способа производства часто опускается, однако имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии дополнительного индекса подразумевается сталь спокойная.
Углеродистую сталь обыкновенного качества группы А
изготавливают марок: Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4, Ст 5, Ст 6, Ст 7; сталь
группы Б
– тех же марок, что и сталь группы А, но перед маркой стали ставят букву Б (например, Б Ст 0, Б Ст 1 кп); сталь
группы В
– В Ст 2, В Ст 3, В Ст 4 и В Ст 5. По мере увеличения номера повышаются содержание углерода в стали, ее прочность и твердость, но снижаются пластичность и ударная вязкость.
Качественная конструкционная углеродистая сталь
поставляется по химическому составу и механическим свойствам и выплавляется в мартенах и кислородных конверторах. Установлены марки этой стали: 05 кп, 08 кп, 08 пс, 10 кп, 10 пс, 15 кп, 15 пс, 15, 20 кп, 20 пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60. Две цифры в марках показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.
В маркировке легированной стали
указывают названия легирующих добавок и их содержание. Приняты буквенные обозначения легирующих элементов: С – кремний (при концентрации выше нормальной), Г – марганец (концентрации выше нормальной), Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Т – титан и др. Первые две цифры марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра в начале марки обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1 % и выше. Цифры, следующие за буквами, показывают среднее содержание данного элемента в процентах; если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1 %. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше серы и фосфора. Например, 35 Х Н 3 М А – это легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода 0,35 %, хрома и молибдена – около 1 %, никеля – 3 %; Г 13 – это легированная сталь с содержанием углерода 1 % и выше, марганца – 13 %.
Низкоуглеродистые и низколегированные стали широко применяют для изготовления металлических конструкций мостов, опор, транспортных галерей, элементов каркаса зданий и сооружений, армирования железобетонных конструкций и др. Элементы металлических конструкций получают в горячем или холодном состоянии различными способами: прокатом, ковкой, волочением, штамповкой, прессованием (металлических порошков). После этого часто производят термическую или механическую обработку стали с целью ее упрочнения.
К термической обработке стали
относят: а) закалку, б) отпуск, в) отжиг, г) нормализацию, д) обработку холодом, е) химико-термическую обработку (цементацию, азотирование, хромирование). Для низкоуглеродистых сталей термическая обработка повышает предел прочности на 20- 25 %, что снижает расход стали на 13-18 %. Экономическую эффективность металлических конструкций повышают, применяя высокопрочные стали (600-1000 МПа). Для этого их легируют карбидообразующими элементами (например, хромом, молибденом, вольфрамом, ниобием).
Соединение элементов в конструкцию производят с помощью сварки, клепки, болтов. Сваркой
называют процесс получения неразъемных соединений металлических изделий с применением местного нагрева.
По виду энергии
различают сварку химическую (газовую, термитную) и электрическую (дуговую, контактную);
по состоянию металла в зоне сварки
– пластическую (нагрев металла до пластического состояния) и сварку плавлением;
по способу подачи металла и осуществления сварки
– ручную, полуавтоматическую и автоматическую. В строительстве наиболее распространены
электродуговая
сварка плавлением и
электроконтактная
сварка в пластическом состоянии (стыковая, точечная, шовная или роликовая).
Газовая
сварка применяется для соединения элементов из чугуна, цветных металлов, строительных деталей малой толщины.
Классификация и химический состав сталей для строительных конструкций
В основу классификации по структурному признаку положено наличие известной взаимосвязи между химическим составом стали и ее структурой после горячей прокатки или нормализации, хорошо описываемой термокинетическими и изотермическими диаграммами распада переохлажденного аустенита. Различают стали четырех классов: феррито-перлитного, феррито-бейнитного, бейнитного и мартенситного. Каждому классу стали соответствует вполне определенный уровень основных свойств изготовленного из нее проката после горячей прокатки, нормализации или термического улучшения. Однако наиболее распространенной классификацией сталей для строительных конструкций в отечественных и зарубежных стандартах является классификация по уровню основных механических свойств в готовом прокате, главным образом по пределу текучести и ударной вязкости при отрицательных климатических температурах, характеризующих, как было показано выше, сопротивление металла хрупкому разрушению. В ГОСТ 27772 стандартизовано по прочности 10 классов стали:
- стали обычной прочности — С235, С245, С255, С275, С285;
- стали повышенной прочности — С345, С375, С440, С590;
- стали высокой прочности — С390, где С — сталь строительная; цифры — предел текучести проката, Н/мм2.
Наряду с пределом текучести для проката из стали каждого класса нормируют и другие механические свойства. Одновременно с основными механическими свойствами ГОСТ 27772 регламентирует также химический состав стали для проката каждого класса прочности. Необходимо отметить, что регламентация указанным стандартом химического состава становится его серьезным недостатком по следующей причине. В последние годы разработаны и внедряются на металлургических заводах различные схемы упрочнения проката в потоке станов, которые обеспечивают значительно более высокие показатели прочности и хладостойкости. Так, например, прокат из стали С255 (СтЗсп) после ДТУ полностью соответствует или даже превышает уровень требований к прокату из стали С345 (09Г2С). Однако поставка такого проката по ГОСТ 27772 требует дополнительных, иногда достаточно длительных согласований с Заказчиком. Прокат из сталей повышенной прочности по ГОСТ 19281 классифицируется аналогично ГОСТ 27772. Для проката каждого класса прочности нормируются механические свойства при растяжении и ударная вязкость при отрицательных климатических температурах (хладостойкость). В ГОСТ 19181 в отличие от ГОСТ 27772 даны только общие рекомендации по базовому химическому составу и маркам низколегированных сталей, обеспечивающих изготовление проката требуемых класса прочности и категории хладостойкости, которые приводятся в качестве справочного материала. По таким принципам разработаны и современные зарубежные стандарты на стальной прокат для металлических конструкций: DIN 17100 и DIN 17102, ISO 630, EU 10025, ASTM A633/A633V, JIS 6S128 и др. Несколько иная классификация принята для сталей, применяющихся в магистральных трубопроводах высокого давления, которая в основном определяется спецификой их эксплуатации. Современные системы магистральных трубопроводов являются сложными дорогостоящими строительными сооружениями, которые должны обеспечивать надежную и бесперебойную эксплуатацию при транспортировке энергоносителей. Отказ любого из последовательно соединенных звеньев этой системы (труба, фитинги, арматура, детали труб и др.) приводит к остановке транспорта газа и нефтепродуктов. На каждую тысячу километров трубопровода диам. 1420 мм, помимо 1-2 тыс. км заводских сварных швов, приходится 150 км монтажных швов, а площадь поверхности труб, покрываемых изоляцией, превышает 4 км2. В настоящее время протяженность магистральных трубопроводов большого диаметра, по которым транспортируется газ, нефть и нефтепродукты, составляет около 220 тыс. км, а их металлоемкость превышает 75 млн тонн. При этом более 50 % трубопроводов изготовлены из труб диам. 1020, 1220 и 1420 мм. Кроме высоких показателей прочности и пластичности, металл труб, сварные швы и околошовная зона должны иметь повышенные характеристики вязкости, которые определяют при отрицательных температурах на образцах с различной остротой надреза, а также на крупномасштабных полнотолщинных образцах ДВТТ с гарантией доли вязкой составляющей в изломе при температуре —20° С. Такие стали должны иметь низкое содержание серы и относительно невысокое содержание перлита в структуре (10-15 %), которое определяется содержанием углерода в стали. Требования к трубам регламентированы Строительными нормами и требованиями СНиП 2.05.06 (Россия). Требования к трубам и сталям, из которых они свариваются, производимым зарубежными фирмами, основываются, как правило, на стандарте Американского нефтяного института (API) и поставляются по спецификациям: SLX — прямошовные трубы и SLS — спиральношовные трубы. В зависимости от условий эксплуатации трубопроводов их изготавливают из низколегированной стали с обычным содержанием перлита (до 0,22% С), малоперлитной (до 0,12% С) и бесперлитной (до 0,05% С). В последнее время в России и за рубежом уделяют повышенное внимание разработкам нового класса сталей для труб с специфическими условиями эксплуатации — стойких к сульфатному и водородному растрескиванию. Эти разработки выполнены в связи с необходимостью транспортировки продуктов с повышенным содержанием агрессивных компонентов (H2S, СО2 и др.). Для этих целей за рубежом организовано производство высокопрочных сталей (Х80, Х100) с сверхнизким содержанием углерода (<0,05 % С) с бейнитной структурой, так называемые СНУБ стали. К сталям этого типа предъявляются весьма жесткие требования по содержанию примесей: не более 0,006 (0,002)% S; 0,010% Р; 0,003% O2, 0,00015% Н; 0,004% N. Требования к трубам устанавливают в зависимости от их диаметра, рабочего давления, климатических условий эксплуатации, агрессивности окружающей среды и транспортируемого продукта. За рубежом основной расчетной характеристикой трубопровода является предел текучести. Соответственно в обозначении стали содержится предел текучести в фунтах/дюйм2. Пределы текучести определяют при остаточных деформациях 0,2; 0,5 и 1 %. Номинальная толщина стенки труб является интегральной величиной, рассчитанной исходя из рабочего давления и допусков на коррозию. В заключение подчеркнем, что эксплуатационная надежность строительных конструкций и сооружений — это прежде всего удовлетворение высоких требований, предъявляемых к качеству металла и конструктивно-технологическим решениям при проектировании и изготовлении металлических конструкций. Качество металла в основном определяется его химическим составом, технологией производства, структурой и механическими свойствам Очевидно, что постоянно повышающиеся требования потребителей к качеству проката массового назначения явились стимулом для совершенствования существующих и создания новых металлургических процессов на всех переделах, начиная от получения высококачественного чугуна с низким содержанием вредных примесей и кончая особо тщательным контролем готового проката современными физическими методами. Противоречивость, а часто и взаимоисключаемость предъявляемых к сталям требований (например, .одновременное повышение прочности, пластичности, вязкости и свариваемости) вынуждают металловедов пересматривать основополагающие принципы разработки высокопрочных свариваемых экономнолегированных сталей массового назначения, а технологов создавать новые металлургические процессы, позволяющие реализовать новые разработки.
Популярные марки стали и их применение
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода. В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
Основные стандарты производства сталей:
- углеродистая сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380-88);
- сталь конструкционная (ГОСТ 1414-75);
- углеродистая качественная конструкционная сталь (ГОСТ 1050-88);
- инструментальная углеродистая сталь (ГОСТ 1435-90);
- легированная конструкционная сталь (ГОСТ 4543-71);
- сталь низкоуглеродистая качественная (ГОСТ 9045-80);
- сталь конструкционная низколегированная (19281-89).
- качественная калиброванная сталь (ГОСТ 1051-73);
- подшипниковая сталь (ГОСТ 801-78)
- сталь арматурная низколегированная (ГОСТ 5781-82);
- сталь конструкционная легированная (ГОСТ 4543-71);
- сталь инструментальная легированная (ГОСТ 5950-73);
- высоколегированные стали и сплавы коррозийностойкие, жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-72);
- сталь конструкционная легированная высококачественная специального назначения (ГОСТ 11268-76) и некоторые другие.
Химический состав углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества
Наиболее популярные марки стали
Ст 0 – неответственные строительные конструкции, прокладки, шайбы, кожухи. Ст 1 – малонагруженные детали металлоконструкций. Свариваемость хорошая. Ст 2 – детали металлоконструкций – рамы, оси, ключи, валики, цементируемые детали. Свариваемость хорошая. Ст 3 — детали металлоконструкций, рамы тележек, крюки кранов, цементируемые детали с высокой твердостью поверхности и невысокая прочность сердцевины. Ст 4 – валы, тяги, крюки, оси, болты (невысокие требования к прочности). Ст 5 – звездочки, зубчатые колеса, валы, оси (повышенные требования прочности). Ст 6 – шпиндели, муфты, валы (высокая прочность). 08КП, 10 – детали, изготавливаемые холодной штамповкой и холодной высадкой, крепеж, цементируемые детали. 15, 20 – малонагруженные детали (пальцы, упоры, оси, шестерни) работающие на износ. 30, 35 – траверсы, тяги, рычаги, диски, звездочки, валы. 40, 45 – детали повышенной прочности, подвергаемые термообработке (коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, храповики, муфты, плунжеры). 50, 55 – зубчатые колеса, прокатные валки, шпиндели, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры. 60 – детали с высокими прочностными свойствами (прокатные валки, пружинные кольца, пружины и диски сцепления, пружины амортизаторов). 09Г2С – для паровых котлов, аппаратов и емкостей, работающих под давлением при температуре -70…+450*С, для ответственных листовых сварных конструкций, в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении. 10ХСНД – для сварных конструкций и фасонных профилей в судостроении, вагоностроении, химического машиностроения. 15ХСНД – детали вагонов, строительных свай, профили судостроения. Обладает повышенной коррозионной стойкостью. 40Х – детали, работающие на средних скоростях при средних давлениях (зубчатые колеса, валы шлицевые). 18ХГТ – детали, работающие на больших скоростях при высоких давлениях и ударных нагрузках (зубчатые колеса, кулачковые муфты, втулки). 30ХГСА – высокопрочные детали, ответственные сварные конструкции. 08Х18Н10 – детали, работающие в агрессивной среде при повышенных температурах. 08Х18Н10Т – для сварных конструкций в разных отраслях промышленности. 65…80, 65Г, 50ХФА, 60С2А – рессоры, пружины. У8А – накатные ролики, зенковки, стамески. У10А – метчики, надфили, калибры гладкие. ХГС – валки холодной прокатки, матрицы, пуансоны. ХВГ – измерительный, режущий инструмент. Х12, Х12ВМ – для холодных штампов. 4ХС – штампы горячей высадки. А12, А20 – сложнопрофильные мелкие детали (шестерни, шпильки, кольца, винты). А30, А40Г – труднообрабатываемые детали, работающие при высоких нагрузках. ШХ15 – шарики диаметром до 150мм, ролики диаметром до 23мм, плунжеры.
Конструкционные стали
Любая сталь, как правило представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.
Свойства конструкционных строительных сталей определяются в основном механическими и технологическими характеристиками. К механическим относятся предел прочности, относительное удлинение, твердость, ударная вязкость;
к технологическим —
жидкотекучесть, свариваемость, ковкость
и др.
Для конструкционных сталей используются в основом углеродистые (0,10…0,20% С) и низколегированные (Si, Mn, Сг и др.) (ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-72). Они, как правило, обыкновенного качества и поставляются по механическим свойствам.
Конструкционные стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном, без дополнительной термической обработки. Так марки стали 14Г2, 18Г2, 16ГС, 10Г2С1, 14ХГС и 15ХСНД нужны для изготовления металлических конструкций, а стали 18Г2С, 25Г2С и 35ГС -железобетонных конструкций.
Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Данные в таблице 1 ниже.
Конструкционные стали | Инструментальные стали | Марки с особыми свойствами |
10ХСНД,20Х2Н4А ,15ХМ,20ХМ | У7,У8, У10; У7А; У8А; У10А; У12А | ЭИ69 (45Х14Н14В2М) ЭИ602 (ХН75МБТЮ) |
Марки стали | Массовая доля элементов, % | ||||||||
ГОСТ 4543 | DIN | ANFOR | Другие | C | Si | Mn | Cr | Ni | Другие |
15Х | 15Cr3 (1.7015) | 18C3 | 5015 (ASTM) | 0,12-0,18 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,70-1,00 | <0,30 | |
40Г | 40Mn4 (1.1157) | 40M5 | 15OM36 (B,S) | 0,37-0,45 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | <0,30 | ||
20Г | C21 (1.0432) | A105 (ASTM) | 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | ||||
40Г2 | 36Mn5 (1.1167) | 154B41H (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 1,40-1,80 | ||||
40Х | 42Cr4 (1.7045) | 5140 (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | |||
18ХГ | 16MnCr5 (1.7131) | 16MC5 | 5115 (ASTM) | 0,15-0,21 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | 0,90-1,20 | ||
20MnCr5 (1.7147) | 0,15-0,21 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | 0,90-1,20 | |||||
18ХГТ | 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,80-1,10 | 1,00-1,30 | Ti 0,03-0,09 | ||||
38ХГМ | 42CrMo4 (1.7225) | 42CD4 | 4140 (ASTM) | 0,34-0,40 | 0,17-0,37 | 0,60-0,90 | 0,80-1,10 | Mo 0,15-0,25 | |
27ХГР | 709M40 (B,S) | 0,25-0,31 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | 0,70-1,00 | ||||
38ХС | 0,34-0,42 | 1,00-1,40 | 0,30-0,60 | 1,30-1,60 | |||||
30ХМА | 25CrMo4 (1.7218) | 25CD4 | 4130 (ASTM) | 0,26-0,33 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,80-1,10 | Mo 0,15-0,25 | |
30Х3МФ | 31CrMoV9 (1.8519) | 0,27-0,34 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 2,30-2,70 | Mo 0,20-0,30 | |||
40ХФА | 41CrMo4 (1.7223) | 4142 (ASTM) | 0,37-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | V 0,10-0,18 | ||
40ХН | 40NiCr6 (1.5711) | 3140 (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,45-0,75 | 1,00-1,40 | ||
12ХН3А | 655M13 (B,S) | 0,09-0,16 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 0,60-0,90 | 2,75-3,15 | |||
30ХГСА | 0,28-0,34 | 0,90-1,20 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | |||||
15ХГН2ТА | 0,13-0,18 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | 0,70-1,00 | 1,40-1,80 | Ti 0,03-0,09 | |||
40Х2Н2МА | 40CrNiMo6 (1.6565) | 4340 (ASTM) | 0,35-0,42 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 1,25-1,65 | 1,35-1,75 | Mo 0,20-0,30 | |
818M40 (B,S) | |||||||||
18Х2Н4МА | X19NiCrMo4 (1.2764) | 0,14-0,20 | 0,17-0,37 | 0,25-0,55 | 1,35-1,65 | 4,00-4,40 | Mo 0,30-0,40 | ||
38Х2Н2МА | 34CrNiMo6 (1.6582) | 4337 (ASTM) | 0,33-0,40 | 0,17-0,37 | 0,25-0,50 | 1,30-1,70 | 1,30-1,70 | Mo 0,20-0,30 | |
817M40 (B,S) | |||||||||
38Х2МЮА | 41CrA1Mo7 (1.8509) | 40CAD6.12 | 0,35-0,42 | 0,20-0,45 | 0,30-0,60 | 1,35-1,65 | Mо 0,20; Al 0,7-1,1 |
15Х | AFNOR | |
15Х | 15Cr3 (1.7015) | 18C3 |
Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничения (кроме химикотермически обработанных деталей). Не склонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна.
Применение:
цементируемые детали — валы, пальцы, шестерни, валики, к которым предъявляются требования высокой поверхностной тв„рдости при невысокой прочности сердцевины.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
40Х
ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE |
40Х | 41Cr4 (1.7035) | 5135; 5140 |
Общая характеристика:
сталь склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительна. Трудно сваривается, необходим подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,82х10 кг/м
Применение:
для изготовления креп„жных деталей, работающих при температуре не выше 425°С. Оси, валы, шестерни, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, рейки, шпиндели, оправка, полуоси и другие детали повышенной прочности.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделко й поверхности.
ГОСТ 4543-71 |
18ХГТ |
Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничений контактной и дуговой сваркой (кроме химикотермически обработанных деталей). Нефлокеночувствительна, малосклонна к отпускной хрупкости.
Применение:
улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, работающие под действием ударных нагрузок, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная прочность.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 |
38ХС |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая. При ручной, дуговой и контактной сварке необходим подогрев и последующая термообработка. Нефлокеночувствительна, имеет склонность к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,6х10 кг/м
Применение:
валы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, к которым предъявляются требования повышенной прочности, упругости и износостойкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 | DIN | ASTM |
30ХМА | 30CrМо4 (1.7216) | 4130 |
Общая характеристика:
сталь хромомолибденовая, имеет ограниченную свариваемость ручной и автоматической дуговой сваркой под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Флокеночувствительность незначительная. Не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
валы, шестерни, шпильки, фланцы, диски, штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE/ASTM |
40ХН | 40NiCr6 (1.5711) | 3140 |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, ручная и дуговая сварка под флюсом. Возможна электрошлаковая сварка. Обладает повышенной флокеночувствительностью и склонностью к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,83х10кг/м
Применение:
валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла. Оси, валы, зубчатые кол„са, валы экскаваторов, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования к повышенной прочности и вязкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 | AISI/SAE/ASTM |
12ХН3А | 655М13 |
Общая характеристика:
сталь хромоникелквая с ограниченной свариваемостью. Ручная и автоматическая дуговая сварка под флюсом. Склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при твердости НВ 183-187 удовлетворительная. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
кулачковые муфты, шестерни, валы, поршневые пальцы и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE | B S |
40Х2Н2МА | 40CrNiMo6 (1.6565) | 4340 | 818M40 |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, теплоустойчивая до 450°С. флокеночувствительная, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает сквозной прокаливаемостью в прутках до 50 мм. При ручной дуговой сварке требуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
тяжелонагруженные детали — коленчатые валы, шатуны, шестерни, кулачковые муфты, работающие при динамических нагрузках при температуре до 450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
18Х2Н4МА (ВА)
ГОСТ 4543-71 | DIN |
18Х2Н4МА(ВА) | Х19NiCrMo4 (1.2764) |
Общая характеристика:
сталь хромоникельмолибденовая (вольфрамовая). Трудносвариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Плотность при 20°С — 7,95х10 кг/м
Применение:
применяется в цементованном и улучшенном состоянии для изготовления ответственных деталей с требованиями высокой прочности, вязкости и износостойкости. Хорошо выдерживает вибрационные и динамические нагрузки. Может использоваться в диапазоне температур от -70 до +450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат и кованые прутки круглого, квадратного и полосового сечения. Калиброванные и шлифованные прутки. Прутки со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 | DIN |
38Х2МЮА | 41CrAlMo7 (1.8509) |
Общая характеристика:
сталь коррозионностойкая в атмосферных условиях после азотирования. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительная. Для сварных конструкций не применяется, теплоустойчива до 500°С. Плотность при 20°С — 7,71х10 кг/м
Применение:
штоки клапанов паровых турбин, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, плунжеры. Азотируемые детали, работающие при температуре 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
Конструкционные легированные стали
Марки стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
ГОСТ 1414-75 | DIN | Другие стандарты | C | Si | Mn | Cr | Ni | S | P | другие |
Конструкционная | ||||||||||
А12 | 9SMn28 (1.0715) | 230M07 (B,S) | 0,08-0,16 | 0,15-0,35 | 0,70-1,10 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,2 | 0,08-0,15 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 |
АС14 | 0,10-0,17 | 0,12 | 1,00-1,30 | 0,25 | 0,25 | 0,15-0,30 | 0,10 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 | ||
АС35Г2 | 35SPb20 (1.0756) | 0,32-0,39 | 0,17-0,37 | 1,35-1,65 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,13 | 0,04 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 | |
ТУ 14-136-344-98 | ||||||||||
АВ19ХГН | 0,16-0,21 | 0,17-0,37 | 0,70-1,10 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | 0,035 | 0,035 | Bi 0,12-0,20; Cu 0,30 | ||
АВ35Г2 | 0,32-0,39 | 0,17-0,37 | 1,35-1,65 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,13 | 0,04 | Bi 0,12-0,20; Cu 0,25 | ||
АВ14 | 0,10-0,17 | 0,12 | 1,0-1,30 | 0,25 | 0,25 | 0,15-0,30 | 0,10 | Cu 0,25; Bi 0,12-0,20 | ||
X8CrNiS 18,9 (1.4305) | 303 (AISI) | 0,12 | 1,0 | 2,0 | 17,0-19,0 | 8,0-10,0 | 0,28-0,35 | 0,06 | Mo 0,50; W 0,20; Cu 0,30; V 0,20; Ti 0.20 |
А12 |
Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 850. Не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием — HB 167-217. Флокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
оси, валики, втулки, зубчатые кол„са, шестерни, пальцы, винты, болты и другие малонагруженные мелкие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, и к которым предъявляются требования по качеству поверхности и точности размеров
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный и калиброванный прокат круглого сечения, сталь круглая со специальной отделкой поверхности, сталь круглая с обточенной поверхностью.
ГОСТ 4543-71 |
АС14 |
Общая характеристика:
сталь сернистомарганцовистая свинецсодержащая высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций
Применение:
предназначена для обработки на станках и автоматах, а также для обработки давлением в горячем состоянии с последующей обработкой резанием.
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный, калиброванный и обточенный прокат круглого сечения и сталь круглая со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 4543-71 |
АВ35Г2 |
Общая характеристика:
сталь конструкционная высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций. К образованию флокенов не чувствительна; к отпускной хрупкости не склонна.
Применение:
изготовление деталей автомобилей методом холодной механической обработки.
Виды поставляемой продукции:
калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений Состояние поставки: в отожж„нном и нагартовано-отпущенном с предварительной нормализацией состояниях.
DIN 17440 | ASTM 582 |
X10CrNiS 18.9 | 303 |
Общая характеристика:
применяется для такой службы, которая требует оптимальной обрабатываемости, высокотемпературной устойчивости и сопротивляемости коррозии; введение свинца повышает износостойкость при трении, предотвращает налипание, наволакивание металла.
Применение:
изготовление крепежа и деталей в автоматических устройствах
Виды поставляемой продукции:
горячекатанные прутки O12-70 мм
Состояние поставки:
обточенные в закал„нном состоянии
Рессорно-пружинные и теплоустойчивые
Марки стали | Массовая доля элементов, % | ||||||
ГОСТ 14959-79 | DIN | SAE/AISI | C | Si | Mn | Cr | другие |
65Г | Ck67 (1.1231) | 1070 | 0,62-0,70 | 0,17-0,37 | 0,90-1,2 | <0,25 | |
55С2А | 55Si7 (1.5026) | 9255 | 0,53-0,58 | 1,5-2,0 | 0,60-0,9 | <0,30 | |
60С2А | 60Si7 (1.5027) | 9260 | 0,58-0,63 | 1,6-2,0 | 0,60-0,9 | <0,30 | |
60С2Г | 60SiMn (1.5142) | 0,55-0,65 | 1,8-2,2 | 0,70-1,0 | <0,30 | ||
50ХФА | 51CrV4 (1.8159) | 0,46-0,54 | 0,17-0,37 | 0,50-0,8 | 0,80-1,1 | V 0,10-0,20 | |
60С2ХА | 60SiCr7 (1.7108) | 9262 | 0,56-0,64 | 1,4-1,8 | 0,40-0,7 | 0,70-1,0 | |
60С2Н2А | 0,56-0,64 | 1,4-1,8 | 0,40-0,7 | 0,3 | Ni 1,40-1,70 | ||
70С2ХА | 71Si7 (1.5029) | 0,65-0,75 | 1,40-1,70 | 0,40-0,6 | 0,20-0,4 |
Примечание: P и S 0,035% для качественной стали, P и S 0,025% для высококачественной стали 65Г | AISI/SAE/ASTM | |
65Г | Ck65 (1.1230) | 1065 |
Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, малочувствительна к флокенообразованию, склонна к отпускной хрупкости при содержании Mn1%, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,81х10кг/м. Модуль нормальной упругости при 20°С — 215 Гпа. Удельная тепло„мкость при 20-100°С — 490 Дж/(кг·°С)
Применение:
пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
Виды поставляемой продукции:
в горячекатаном состоянии (без термообработки) с твердостью не более НВ285; в высокоотпущенном состоянии — не более НВ241
ГОСТ 14959-79 | DIN | AAISI/SAE |
60С2А | 60Si7 (1.5027) | 9260 |
Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 800. Сечения до 250мм охлаждаются на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы гровера и др.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат горячекатаный и кованый, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности.
ГОСТ 14959-79 | DIN | AISI/SAE |
50ХФА | 50CrMo4 (1.7228) | 4150 |
Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, отличается малой склонностью к росту зерна, не чувствительна к флокенообразованию, малосклонна к отпускной хрупкости, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,80х10 кг/м на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
ответственные клапанные пружины и рессоры автомобилей; сальники, пружины для секционных колец поршней; пружины, работающие при температурах до 300°С; пружины, подвергающиеся в процессе работы многократным переменным нагрузкам при длительном цикле работы.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного и прямоугольного сечений, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, кованый сорт.
ГОСТ 20072-74 |
15Х5М |
Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая мартенситного класса. Трудносвариваемая, чувствительна к флокенообразованию, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает повышенной коррозионной стойкостью в серосодержащих средах. Температура начала интенсивного окалинообразования 650°С. Плотность при 20°С — 7,75х10 кг/м
Применение:
корпуса и внутренние элементы аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговые трубы, детали насосов, задвижки, крепеж с весьма длительным сроком работы (от 50000 до 100000 часов) при температурах до 600°С.
Виды поставляемой продукции:
поставляется в термообработанном состоянии (отожж„нный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) с твердостью не более НВ217
ГОСТ 20072-74 |
12Х1МФ |
Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая перлитного класса. Температура начала интенсивного окалинообразования 600°С. Сталь ограниченно свариваемая: рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,8х10 кг/м
Применение:
трубы пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; детали цилиндров газовых турбин; пруты, болты, шпильки и другие крепежные детали, работающие длительно (50-100 тысяч часов) при температуре до 510°С.
Виды поставляемой продукции:поставляется в термообработанном состоянии (отожж„нный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) или без термической обработки.
Источник https://stroim-domik.ru/article/153-stroimaterialy-stal-i-metally/stroitelnye-i-specialnye-stali
Источник https://separett.su/stal-i-obrabotka/klassifikaciya-stroitelnyh-stalej.html
Источник https://xn--80ajpcdmecotc9jg.xn--p1ai/obrabotka/klassifikaciya-stroitelnyh-stalej-2.html