Низьковуглецева сталь: склад і властивості

Низьковуглецева сталь зустрічається повсюдно. Її популярність заснована на фізичних, хімічних властивостях і невисокої вартості. Цей сплав широко застосовується в промисловості та будівництві. Розглянемо докладніше цей вид сталі.

Склад

Сталь – залізо, збагачене вуглецем в процесі плавки. Для вуглецевих виплавок характерно наявність вуглецю, який визначає основні властивості металу, і домішок: фосфору (до 007%), кремнію (до 035%), сірки (до 006%), марганцю (до 08%). Так, низьковуглецева сталь містить не більш 025% вуглецю. Що стосується інших добавок, марганець і кремній служать розкисленню (видалення кисню з рідкого металу, що зменшує крихкість при гарячій деформації). А ось підвищений відсоток сірки може призвести до розтріскування сплаву при термічній обробці, фосфору – при холодній.

Способи отримання

Виробництво низьковуглецевого сплаву можна розкласти на декілька етапів: завантаження в піч чавуну і брухту (шихти), термічне вплив до стану плавлення, видалення з маси домішок. Далі може відбуватися розливання сталі або додаткова обробка: шлаком або вакуумом та інертними газами. Для виконання таких процесів користуються трьома способами:

Мартенівські печі. Найпоширеніше обладнання. Процес плавки відбувається протягом декількох годин, що дозволяє відстежувати лабораторіям якість одержуваного складу.

Конвекторні печі. Проводиться за рахунок продування киснем. Слід зазначити, що сплави, отримані таким способом, не відрізняються високою якістю, так як містять більшу кількість домішок.

Індукційні і електропечі. Процес виробництва йде з застосуванням шлаку. Таким способом отримують високоякісні та спеціалізовані сплави.

Розглянемо особливості класифікації сплавів.

Види

Низьковуглецева сталь може бути трьох видів:

Звичайної якості. В таких сплавах вміст сірки не перевищує 006%, фосфору 007%.

Якісна . У складі наявність: сірки до 004%, фосфору до 0035%.

Високоякісна. Вміст сірки до 0025%, фосфору до 0025%

Особливої якості. Низький вміст домішок: сірки до 0015%, фосфору - до 0025%.

Як вже говорилося раніше, чим менше домішок, тим краще якість сплаву. Сталь низьковуглецевий ГОСТ 380-94 звичайної якості ділиться ще на три групи:

А. Визначається своїми механічними властивостями. Форма поставки споживачеві найчастіше зустрічається у вигляді багатопрофільного і листового прокату.

Б. Основні показники - хімічний склад та властивості. Оптимальні для механічного впливу під тиском термічним фактором (кування, штампування).

Ст. Для таких видів сплавів важливі такі властивості: технічні, технологічні, фізичні, хімічні і, відповідно, склад.

По процесу розкислення сталі ділять на:

Спокійні. Процес затвердіння відбувається спокійно. Гази при такому процесі не виділяються. Усадка відбувається в середині злитка.

Напівспокійну. Проміжний вид стали між спокійними і киплячими складами.

Киплячі. Затвердіння відбувається з виділенням газу. Усадкова раковина прихованого типу.

Основні властивості

Низьковуглецева сталь відрізняється високою пластичністю, легко деформується в холодному стані і в гарячому. Відмінною рисою такого сплаву є хороша зварюваність. В залежності від додаткових елементів властивості сталі можуть змінюватися. Найчастіше низьковуглецеві сплави застосовуються в будівництві та промисловості. Це зумовлено невисокою ціною і хорошими міцнісними якостями. Такий сплав ще називають конструкційним. Властивості низьковуглецевої сталі зашифровані в маркуванні. Нижче ми розглянемо її особливості.

Особливості маркування

Звичайна низьковуглецевий сталь має літерне позначення СТ і цифрове. Число слід ділити на 100 тоді буде зрозуміло процентний вміст вуглецю. Наприклад, СТ15 (вуглець 015%). Розглянемо маркування і розшифруємо позначення:

Перші літери або їх відсутність свідчить про приналежність до тієї чи іншої групи якості. Це можуть бути Б або В. Якщо немає букви, означає сплав належить до категорії А.

Ст означає слово «сталь».

Цифрове позначення – зашифроване процентний вміст вуглецю.

кп, пс – позначає киплячий або полуспокойний сплав. Відсутність позначення говорить про те, що спокійна сталь (сп).

Літерне позначення і цифрове після нього розкривають, які домішки входять до складу, і їх процентний вміст. Наприклад, Г – марганець, Ю – алюміній, Ф – ванадій.

Для якісних низьковуглецевих сталей у маркуванні не ставиться буквене позначення «Ст». Також застосовується кольорове позначення. Наприклад, низьковуглецева сталь марки 10 має білий колір. Сталі спеціального призначення можуть позначатися додатковими літерами. Наприклад, «До» - застосовується в котлобудуванні; Осо – використовується для виготовлення вагонних осей і т. д.

Випускаються вироби

Можна виділити кілька груп сталевої продукції:

Листова сталь. Підвиди: товстолистова (ГОСТ 19903-74), тонколистова (ГОСТ 19904-74), широкополостная (ГОСТ 8200-70), смугова (ГОСТ 103-76), рифлена (ГОСТ 8568-78)

Кутові профілі. Рівнополочні (ГОСТ 8509-93), нерівнополочні (ГОСТ 8510-86).

Швелери (ГОСТ 8240-93).

Двотаври. Балки двотаврові звичайні (ГОСТ 8239-89), Балки двотаврові широкополочні (ГОСТ 26020-83 СТО АСЧМ 20-93).

Труби.

Профільований настил.

До цього переліку додають вторинні профілі, які утворюються за рахунок зварних робіт і механічної обробки.

Сфери застосування

Область використання низьковуглецевої сталі достатня широка і залежить від маркування:

Ст 013Гсп. Широке застосування в будівництві. Наприклад, дріт арматурна з низьковуглецевої сталі,

05кп, 0808кп, 08ю. Хороша для штампування і холодної витяжки (висока пластичність). Застосовуються в автомобілебудуванні: кузовні деталі, паливні баки, змійовики, частини зварних конструкцій.

1015. Застосовуються для деталей, що не піддаються високим навантаженням. Труби для котлів, штампування, муфти, болти, гвинти.

18кп. Характерне застосування – конструкції, які виробляють з допомогою зварювальних робіт.

2025. Широко використовується для виробництва кріпильних матеріалів. З'єднувальні муфти, штовхачі клапанів, рами та інші деталі сільськогосподарських машин.

3035. Осі, на які йде мала навантаження, зірочки, шестерні і т. д.

404550. Деталі, що мають середні навантаження. Наприклад, колінчасті вали, фрикційні диски.

60-85. Деталі, що піддаються високому навантаженні. Це можуть бути рейки для залізниці, колеса для кранів, ресори, шайби.

Як видно, вироблений асортимент великий – це не тільки дріт з низьковуглецевої сталі. Також це деталі складних механізмів.

Низьколегована і низьковуглецевий сталь: відмінності

Для поліпшення яких-небудь характеристик сплаву додаються легуючі елементи. Сталі, які містять в чебе низька кількість вуглецю (до чверті відсотка) і легуючих добавок (загальний відсоток - до 4 %) називаються низьколегованими. Такий прокат зберігає високі зварні якості, але при цьому посилюються різні властивості. Наприклад, міцність, антикорозійні характеристики і так далі. Як правило, обидва види застосовуються в зварних конструкціях, які повинні витримувати температурний діапазон від мінус 40 до плюс 450 градусів Цельсія.

Особливості зварювання

Зварювання низьковуглецевих сталей має високі показники. Тип зварювання, електроди і їх товщину підбирають на основі наступних технічних даних:

З'єднання неодмінно має бути міцно скріплена.

Не повинно бути дефектів швів.

Хімічний склад шва повинен виконуватися відповідно до нормативів, зазначених в Гості.

Зварні з'єднання повинні відповідати умовам експлуатації (стійкість до вібрацій, механічного впливу, температурного режиму).

Можуть використовуватися різні види зварювання від газової до зварювання в середовищі вуглекислого газу плавким електродом. При доборі враховують високу плавкость низьковуглецевих і низьколегованих сплавів. Що стосується конкретно сфери застосування, то низьковуглецеві прокат використовується в будівництві і машинобудуванні. Марка стали підбирається на основі необхідних на виході фізичних і хімічних властивостей. Наявність легуючих елементів може поліпшити одні властивості (стійкість до корозії, температурних перепадів), але й погіршити інші. Хороша зварюваність - ще одна перевага таких сплавів. Отже, ми з'ясували, що собою представляють вироби з низьковуглецевої і низьколегованої сталі.