1. УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые конструкционные втали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-88). Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок:

Буквы в марке стали обозначают «сталь», цифры — условный номер марки (с увеличением номера возрастает в стали содержание углерода), кроме того, предусматривает стали с повышенным содержанием марганца

В зависимости от условий и степени раскисления различают стали: 1) спокойные ; 2) полуспокойные ; 3) кипящие . В их составе разное массовое содержание кремния и кислорода: в спокойных в полуспокойных и в кипящих — не более Спокойные стали получают полным раскислением стали ферромарганцем, ферросилициумом, алюминием в печи, а затем в ковше. Они застывают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только ферромарганцем и до затвердевания в них содержится повышенное количество При застывании в изложнице взаимодействует с углеродом стали, образуя который выделяется в виде пузырьков, создавая впечатление, что металл кипит.

Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. В процессе выплавки они меньше очищаются от вредных примесей. Массовая доля серы должна быть не более фосфора — не более и азота — не более

Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений.

С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности и текучести и снижается пластичность Наиболее распространенная сталь имеет а Чем больше толщина проката, тем ниже

Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Стали в состоянии поставки широко применяют в строительстве для сварных, клепаных и болтовых

конструкций, реже для изготовления малонагруженных деталей машин (валы, оси, зубчатые колеса и т. д.).

Кипящие стали содержащие повышенное количество кислорода, имеют порог хладноломкости на 30— 40 °С выше, чем стали спокойные . Поэтому для ответственных сварных конструкций, а также работающих при низких климатических температурах применяют спокойные стали

С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Поэтому стали с более высоким содержанием углерода применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Стали, предназначенные для сварных конструкций, должны обладать малой чувствительностью к термическому старению, а стали, подвергаемые холодной правке и гибке, — малой склонностью к деформационному старению.

Стали обыкновенного качества нередко имеют специализированное назначение (мосто- и судостроение, сельскохозяйственное машиностроение и т. д.) и поступают по особым техническим условиям.

Механические свойства стали обыкновенного качества могут быть значительно повышены, а порог хладноломкости понижен закалкой в воде с прокатного нагрева. Закалку проводят сразу по выходе сортового проката (различные профили, прутки, листы и трубы и др.) из клети прокатного стана. Охлаждение осуществляют в специальных устройствах с форсунками — спрейерами, в которых вода подается под высоким давлением, что обеспечивает интенсивное охлаждение. Низкоуглеродистые стали и другие обладают малой устойчивостью переохлажденного аустенита (высокой критической скоростью закалки), поэтому после закалки мартенсит не образуется.

Однако быстрое охлаждение вызывает сильное переохлаждение аустенита, что уменьшает количество свободного феррита и приводит к образованию тонкой ферритно-цементитной структуры (троостит, сорбит). После закалки следует отпуск, чаще самоотпуск за счет теплоты, сохранившейся при неполном охлаждении при закалке. После упрочнения сортового проката временное сопротивление возрастает в раза при сохранении высокой пластичности и понижении порога хладноломкости. Одновременно повышается и предел выносливости. Термическая обработка с прокатного нагрева позволяет сэкономить 10-50 % металла для изготовления конструкций, дает экономию энергетических ресурсов и позволяет в ряде случаев заменить легированные стали термически упрочненными углеродистыми сталями.

Качественные углеродистые стали. Эти стали (ГОСТ 1050-74) выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по химическому составу и структуре:

содержание а также меньшее количество неметаллических включений, регламентированные макро- и микроструктура.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Низкоуглеродистые стали (содержание углерода обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Эти стали без термической обработки применяют для малонагруженных деталей. Тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь используют для холодной штамповки изделий.

Стали чаще применяют без термической обработки или в нормализованном состоянии.

Низкоуглеродистые качественные стали используют и для ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин, упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродистые стали (0,3-0,5 % С) 30, 35, 40, 45, 50, 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения. Эти стали в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность при более низкой пластичности Стали в отожженном состоянии хорошо обрабатываются резанием. Наиболее легко обрабатываются доэвтектоидные стали со структурой пластинчатого перлита. После улучшения стали 40, 45, 50 имеют следующие механические свойства: Прокаливаемость сталей невелика; критический диаметр после закалки в воде не превышает 10—12 мм мартенсита). В связи с этим их следует применять для изготовления небольших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокаливаемости. Для повышения прокаливаемости стали добавочно легируют марганцем

Стали с высоким содержанием углерода обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами; применяют их после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготовляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и т. д.