Углеродистые качественные стали

В машиностроении применяют углеродистые качественные стали, поставляемые по ГОСТ 1050-88. содержание серы и фосфора в них допускается в пределах 0,03 – 0,04 % каждого из элементов. Маркируются эти стали двузначными цифрами 05, 08, 10, 15, 20, …, 75, 80, 85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

К углеродистым сталям относятся так же стали с повышенным содержанием марганца (0,7 – 1,0 %) марок 15Г, 20Г, …, 70Г, имеющих повышенную прокаливаемость (до 25-30мм).

Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексом соответственно «пс» и «кп». Низкоуглеродистые стали 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп отличаются малой прочностью и высокой пластичностью в холодном состоянии. Они легко штампуются из-за малого содержания углерода и незначительного количества кремния, что их делает очень мягкими. Их используют в автомобилестроении для изготовления деталей сложной формы.

Спокойные стали 08, 10 применяют в отожженном состоянии для конструкций невысокой прочности – емкости, трубы и т.д.

Стали марок 10, 15, 20 отличаются высокой пластичностью, хорошо свариваются, куются, штампуются. Они подвергаются цементации. Прочность этих сталей недостаточна высока. Из них делают мелкие детали простой формы: оси, валики, шпильки, гайки, втулки, трубы.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г и 50Г в нормализованном состоянии отличаются повышенной прочностью, но соответственно меньшей вязкостью и пластичностью. В зависимости от условий работы деталей из этих сталей к ним применяют различные виды термической обработки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и др. Эти стали применяют для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и деталей, испытывающих циклические нагрузки.

Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85, а также с повышенным содержанием марганца 60Г, 65Г и 70Г в основном используют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.

Автоматные стали

Эти стали отличаются хорошей обрабатываемостью резанием за счет повышенного содержания серы и фосфора. Оба этих элемента повышают стойкость инструмента. Автоматные стали маркируют буквой А (автоматная) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв «АС». Чтобы не проявлялась красноломкость, в сталях увеличено количество марганца. Добавление в автоматные стали свинца, селена и теллура позволяет в 2-3 раза сократить расход режущего инструмента.

Стали А11, А12, А20 используют для крепежных деталей и изделий сложной формы, не испытывающих больших нагрузок, но к ним предъявляются высокие требования по точности размеров и чистоты поверхности.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие напряжения.

Свинецсодержащие стали широко применяют для изготовления деталей двигателя.

Инструментальные углеродистые стали. Инструментальной углеродистой называется сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твердостью и прочностью и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную.

Углеродистые стали (ГОСТ 1435-90) производят качественные – (У7, У8, У9, …, У13) и высококачественные – (У7А, У8А, У9А,…, У13А).

Буква А в марке показывает, что сталь углеродистая, а цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки показывает что сталь высококачественная. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. За счет невысокой твердости в состоянии поставки углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку, и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента.

Стали У7 и У7А используют для инструментов и изделий, подвергающихся толчкам и ударам и требующих высокой вязкости при умеренной твердости (зубила, молотки, инструменты по дереву и т.д.).

У8 и У8А – для инструментов и изделий, требующих повышенной твердости и достаточной вязкости (кернеры, матрицы, ножи и ножницы по металлу, отвертки и т.д.).

У9, У9А – для инструментов, требующих высокой твердости при наличии некоторой вязкости.

У10, У10А – для инструментов, не подвергающихся сильным толчкам и ударам и требующих высокой твердости при незначительной вязкости (фрезы, метчики, развертки, строгальные резцы и т.д.).

У11, У11А, У12, У12А – для инструментов, требующих высокой твердости (напильники, шаберы, фрезы, сверла, острый хирургический инструмент, пилы по металлу и т.д.). У13,

У13А – для инструментов, которые должны иметь исключительно большую твердость – бритвы, шаберы, волочильный инструмент и др.

Недостатком инструментальной углеродистой стали является потеря прочности при нагреве выше 200ºС (отсутствие теплостойкости). Инструмент, изготавливаемый из этих сталей, принимают для обработки сравнительно мягких материалов при небольших скоростях резания.

При маркировке легированных сталей используют буквы русского алфавита для обозначения легирующего элемента:

А – азот П – фосфор Б – ниобий Р – бор В – вольфрам Т – титан Г – марганец У – углерод Д – медь Ф – ванадий Е – селен Х – хром К – кобальт Ц – цирконий М – молибден Ю – алюминий.

Цифры с левой стороны букв обозначают среднее содержание углерода: если две цифры, то в сотых долях процента, если одна, то в десятых. Если цифра отсутствует, то это значит, содержание углерода в стали составляет около 1%.

Цифры после букв (справа) обозначают содержание легирующего элемента, выраженное в целых процентах. Если содержание легирующего элемента 1-1,5 % и менее, то цифра после буквы не ставится. Например, 60С2 содержит 0,6 % С и 2,0 % кремния, 7Х3 содержит 0,7 % С и 3 % хрома.

Буква «А» в конце обозначения марки – высококачественная сталь. Пример Все инструментальные легированные и с особыми свойствами стали всегда высококачественные, и буква А в их маркировке не ставится. «Ш» в конце – особовысококачественная сталь, 30ХГСА-Ш.

Буква «А», обозначающая легирование азотом, всегда стоит в середине маркировки.16Г2АФ – 0,015 – 0,025 % азота.

В маркировке сталей в начале иногда ставят буквы, указывающие на их применение:

А – автоматные стали (А20 содержит 0,15-0,20 % С);

АС – автоматная легированная свинцом (АС35Г2 содержит 0,35 % С, 2 % марганца и свинец менее 1%);

Р – быстрорежущие стали (Р18 содержит 17,5-19 % вольфрама);

Ш – шарикоподшипниковые стали (ШХ15 содержит 1,3-1,65 % хрома);

Э – электротехнические стали (Э11 содержит 0,8-1,8 % кремния).