Углеродистые конструкционные качественные стали

Качественные конструкционные углеродистые стали по ГОСТ 1050-88 (см. табл.5) изготавливают и поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Эти стали обладают более высокими механическими свойствами, более надежны в сварных конструкциях и при низких температурах, так как содержат меньше вредных примесей S и P, которые придают сталям значительную красноломкость и хладноломкость.

Гарантируются такие механические свойства, как пределы прочности и текучести, относительное удлинение, ударная вязкость и

твердость. Эти гарантируемые свойства, позволяют при проектировании и создании конструкций сделать правильный выбор нужной марки стали для выполнения прочностного расчета и обеспечения надежности и долговечности конструкций.

Качественные стали, согласно ГОСТ 1050-88, обозначают словом «Сталь» и числом, указывающим содержание углерода в сотых долях процента, например: Сталь 20 (0,20%), Сталь 45 (0,45%) и т.д.

Металлургические заводы изготавливают горячекатаный и кованый сортовой прокат (полосы, кругляк, квадрат, шестигранник), фасонный прокат (уголки, швеллера, двутавры), поковки и трубы из марок сталей 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58 и 60 диаметром или толщиной до 250 мм, а также прокат, калиброванный со специальной отделкой поверхности.

По степени раскисления выпускают стали: кипящую – кп; полуспокойную – пс; спокойную сп, этот индекс в марке не указывается.

Стали 11кп и 18кп защищают от коррозии плакированием поверхности тонким слоем чистого алюминия.

Полуспокойной выпускают стали марок 08пс, 10пс, 15пс, 20пс. Они предназначены для изготовления листового проката для холодной штамповки

Особенностями химического состава углеродистых конструкционных качественных сталей являются содержание в них углерода не более 0,65% при малом интервале гарантируемого содержания ( 0,08%).

Механические свойства углеродистой конструкционной качественной стали по ГОСТ 1050-88

Таблица 5

Марка стали	Содержание углерода в %	Механические свойства образцов
Нормализованных	Ударная вязкость ан, в кг · м/см2	Твердость НВ не более
Предел теку-чести σт, кгс/мм2	Предел проч-ности σв кгс/мм2	Относи-тельное удлинение δ в %	Относи-тельное сужение ψ в %	горячекатанных	отожженных
Не менее
Прокат (по ГОСТ 1050-88) при диаметре или толщине до 80 мм
Сталь   05кп 08кп 08пс 10кп 10пс 11кп 15кп 15пс 18кп 20кп 20пс 58(55пп)	0,06 0,05-0,12 0,05-0,11 0,05-0,12 0,07-0,14 0,07-0,14 0,07-0,14 0,05-0,12 0,12-0,19 0,12-0,19 0,12-0,19 0,12-0,20 0,17-0,24 0,17-0,24 0,17-0,24 0,22-0,30 0,27-0,35 0,32-0,40 0,37-0,45 0,42-0,50 0,47-0,55 0,52-0,60 0,55-0,63 0,57-0,65	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - - - - - -

Маркировка конструкционных углеродистых качественных сталей за рубежом

Россия Сталь10 Сталь15 Сталь30 Сталь60

Германия С10(Ск10) С15(Ск15) С30(Ск30) С60(Ск60)

Россия Сталь08 Сталь10 Сталь20 Сталь60

США 1008 1010 1020 1060

Россия Сталь08 Сталь10 Сталь20 Сталь60

Франция С08 С 10 С 20 С 60

Россия Сталь10 Сталь20 Сталь40 Сталь50

Япония S10С S20С S40С S50С

Инструментальные углеродистые качественные

И высококачественные стали.

Инструментальные углеродистые сталипредназначены для изготовления из них режущих инструментов для обработки металлов, дерева и пластмасс, а так же, изготовления мерительного и штамповочного инструмента.

Они должны обладать высокой твердостью и износостойкость. Это обеспечивается более высоким содержанием в них углерода – от 0,7% до 1,2%, и лучшей очисткой от серы и фосфора – это такие высококачественные стали, как У7А….А12А.

Инструментальные углеродистые стали согласно ГОСТ 1435-99 обозначают словом «Сталь», заглавной буквой «У» - углеродистая и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента. Например: Сталь У7, Сталь У12А (высококачественная).

Эти стали по ГОСТ 1435-99 получают горячекатаными, коваными, калиброванными, в виде слитков, листов, ленты, проволоки и другой продукции.

Марки сталей, механические свойства, химический состав, твердость образцов после закалки указаны в таблице 6.

Таблица 6

Марка стали	Массовая доля химических элементов в %	Предел прочности σв, кгс/мм2	Относительное удлинение, %	Твердость образцов после закалки в воде
С	Мn	S, не более	P, не более	t 00C , закалки	HRC
У7 У8 У8Г У9 У10 У12 У7А У8А У8ГА У9А У10А У12А	0,65-0,74 0,75-0,84 0,80-0,90 0,85-0,94 0,95-1,09 1,10-1,29 0,65-0,74 0,75-0,84 0,80-0,90 0,85-0,94 0,95-1,09 1,10-1,29	0,17-0,33 0.17-0,33 0,33-0,58 0,17-0,33 0,17-0,33 0,17-0,33 0,17-0,28 0,17-0,28 0,33-0,58 0,17-0,28 0,17-0,28 0,17-0,28	0,028 0,028 0,028 0,028 0,028 0,028 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018	0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,0,25 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025			800-820 780-800 780-800 770-800 770-800 760-790 800-820 780-800 780-800 770-800 770-800 760-790

Теплостойкость инструментальных углеродистых качественных сталей не превышает 200 ⁰С. При нагревании выше этой температуры они теряют свою твердость, а, следовательно, режущие свойства и износостойкость инструмента. Высокую твердость сталям придает большое содержание в них углерода. Буква «Г» в марке стали указывает на повышенную массовую долю марганца, что еще более увеличивает твердость стали;

Выпускаемые высококачственные стали марок У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У12А – с лучшей очисткой от серы и фосфора, обладают повышенной теплостойкостью на 30…50 ⁰С, т.е., до 250⁰ С, что увеличивает надежность и долговечность инстумента.

Чугуны.

Чугуны содержат углерода более 2,14%. Чугун менее прочен, чем сталь, но обладает малой усадкой и хорошей жидкотекучестью при литье, он износостоек хорошо обрабатывается резанием. Это делает серые чугуны с графитовыми включениями пригодными для применения в машиностроении и строительном производстве. Из него литьем изготовляют фасонные отливки.

Структура чугуна и его основные свойства зависят от того, в свободном или связанном состоянии находится углерод. Соответственно, в изломе чугуны имеют белый или серый цвет и подразделяются на две группы: белые и серые

Чугуны серые, ковкие и высокопрочные.Их получают при медленном охлаждении. В них, практически, весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в виде графита. Металлическая основа всех чугунов – серых, ковких и высокопрочных – может быть ферритной, ферритно-перлитной или перлитной, т.е. по структуре, не отличающейся от стали. Сам чугун отличается от стали наличием графитовых включений.

Ферритная основа в виде белых пятен обладает пониженной твердостью и прочностью, легко обрабатывается резанием. Количество связанного углерода в феррите менее 0,1 %.

Ферритно-перлитная основа состоит из феррита и перлита. Количество связанного углерода (цементита) менее 0,8%. Перлит придает сплаву значительную прочность и твердость. Под микроскопом обнаруживаются черные включения графита на фоне белых пятен феррита и серых перлита.

Перлитная основа содержит 0,8 % связанного углерода, обладает наивысшей прочностью и достаточно хорошо обрабатывается резанием. Перлит имеет вид ряби из чередующихся серых и темных полосок.

В изломе эти чугуны имеют серый цвет и отличаются друг от друга геометрической формой графитовых включений (прожилки, хлопья, шарики). Эти чугуны обладают хорошими литейными свойствами.

В серых чугунах (ГОСТ 1412-85) при медленном охлаждении графит выделяется в виде прожилок, или чешуек различного размера, расположенных между кристаллами (зернами) стали. Они играют роль трещин, острых надрезов, концентраторов напряжений. Такой чугун обладает наименьшей прочностью. Обозначается, например: СЧ 10; СЧ 30; СЧ 45; где «СЧ» - означает «серый чугун», а числа 10; 30; 45 – соответственно, предел прочности при растяжении, измеряемый в кгс/мм². Например, СЧ 10, = 10 кгс/мм (100МПа); СЧ 30, =30 кгс/мм (300 МПа) и т.д. При микроанализе графит обнаруживается в виде черных прожилок на фоне светлой металлической основы.