Низьковуглецевий сталь: склад і властивості

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

склад

Сталь - залізо, збагачене вуглецем в процесі плавки. Для вуглецевих виплавок характерна наявність вуглецю, який визначає основні властивості металу, і домішок: фосфору (до 0,07%), кремнію (до 0,35%), сірки (до 0,06%), марганцю (до 0,8% ). Так, низьковуглецевий сталь містить не більше 0,25% вуглецю. Що стосується інших добавок, марганець і кремній служать раскислению (видалення кисню з рідкого металу, що зменшує крихкість при гарячій деформації). А ось підвищений відсоток сірки може привести до розтріскування сплаву при термічній обробці, фосфору - при холодній.

способи отримання

Виробництво низкоуглеродистого сплаву можна розкласти на кілька етапів: завантаження в піч чавуну і брухту (шихти), термічний 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 продувки киснем. Слід зазначити, що сплави, отримані таким способом, не відрізняються високою якістю, так як містять більшу кількість домішок.
Індукційні та електропечі. Процес виробництва йде із застосуванням шлаку. Таким способом виходять високоякісні і спеціалізовані сплави.

Розглянемо особливості класифікації сплавів.

види

Низьковуглецевий сталь може бути трьох видів:

Звичайної якості. У таких сплавах вміст сірки не перевищує 0,06%, фосфору 0,07%.
якісна. У складі наявність: сірки до 0,04%, фосфору до 0,035%.
Високоякісна. Вміст сірки до 0,025%, фосфору до 0,025%
Особливої якості. Низький вміст домішок: сірки до 0,015%, фосфору - до 0,025%.

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 і властивості. Оптимальні для механічного впливу тиском під термічним фактором (кування, штампування).
В. Для таких видів сплавів важливі такі властивості: технічні, технологічні, фізичні, хімічні і, відповідно, склад.

За процесу розкислення стали 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 киплять складами.
Киплячі. Затвердіння відбувається з виділенням газу. Усадочна раковина прихованого типу.

Основні властивості

Низьковуглецевий сталь відрізняється високою пластичністю, легко деформується в холодному стані і в гарячому. Відмінною рисою такого сплаву є хороша зварюваність. Залежно від додаткових елементів властивості стали можуть змінюватися. Найчастіше низьковуглецеві сплави застосовуються в будівництві і промисловості. Це обумовлено невисокою ціною і хорошими показниками міцності якостями. Такий сплав ще називають конструкційним. Властивості низьковуглецевої стали зашифровані у 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 0,15%).

Розглянемо маркування і розшифруємо позначення:

Перші букви або їх відсутність говорить про приналежність до тієї чи іншої групи якості. Це можуть бути Б або В. Якщо немає літери, значить сплав належить до категорії А.
Ст позначає слово «сталь».
Цифрове позначення - зашифроване процентний вміст вуглецю.
кп, пс - позначає киплячий або напівспокійних сплав. Відсутність позначення говорить про те, що сталь спокійна (сп).
Літерне позначення і цифрове після нього розкривають, які домішки входять до складу, і їх процентний вміст. Наприклад, Г - марганець, Ю - алюміній, Ф - ванадій.

Відео: Як легко перевірити твердість сталі

Для якісних низьковуглецевих сталей в маркуванні не ставиться буквене позначення «Ст». Також застосовується колірне позначення. Наприклад, низьковуглецевий сталь марки 10 має білий колір. Стали спеціального призначення можуть позначатися додатковими буквами. Наприклад, «К» - застосовується в котлостроеніі- ОСВ - використовується для виготовлення вагонних осей і т. Д.

вироби, що випускаються

Можна виділити кілька груп сталевої продукції:

Відео: Виробництво чорних металів. Сталь, чавун ...

Листова сталь. Підвиди: толстолистовая (ГОСТ 19903-74), тонколистовая (ГОСТ 19904-74), широкосмугового (ГОСТ 8200-70), смуговий (ГОСТ 103-76), рифлена (ГОСТ 8568-78)
Уголковие профілі. Рівнополочні (ГОСТ 8509-93), з різними полками (ГОСТ 8510-86).
швелери (ГОСТ 8240-93).
Двутаври. 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.

Сфера застосування

Область використання низьковуглецевої сталі достатня широка і залежить від маркування:

Ст 0, 1, 3Гсп. Широке застосування в будівництві. Наприклад, дріт арматурна з низьковуглецевої сталі,
05кп, 08, 08кп, 08Ю. Хороша для штампування і холодної витяжки (висока пластичність). Застосовуються в автомобілебудуванні: кузовні деталі, паливні баки, змійовики, частини зварних конструкцій.
10, 15. Застосовуються для деталей, що не піддаються високим навантаженням. Труби для котлів, штампування, муфти, болти, гвинти.
18кп. Характерне застосування - конструкції, які виробляють за допомогою зварювальних робіт.
20, 25. Широко використовується для виробництва кріпильних матеріалів. Сполучні муфти, штовхачі клапанів, рами та інші деталі сільськогосподарських машин.
30, 35. Осі, на які йде мале навантаження, зірочки, шестерні та т. Д.
40, 45, 50. Деталі, які відчувають середні навантаження. Наприклад, колінчаті 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 низьковуглецевої сталі. Також це деталі складних механізмів.

Низьколегована і низьковуглецевий сталь: відмінності

Для поліпшення будь-яких характеристик сплаву додаються легуючі елементи. Стали, 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:

Відео: Визначення марки сталі за іскрою.

З`єднання неодмінно має бути міцно скріплене.
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, температурним режимом).

Можуть використовуватися різні види зварювання від газової до зварювання в середовищі вуглекислого газу, що плавиться. При підборі враховують високу плавкость низьковуглецевих і низьколегованих сплавів.

Що стосується конкретно сфери застосування, то низковуглеродний прокат використовується в будівництві та машинобудуванні. Марка сталі підбирається на основі необхідних на виході фізичних і хімічних властивостей. Наявність легуючих елементів може поліпшити одні властивості (стійкість до корозії, температурних перепадів), але і погіршити інші. Хороша зварюваність - ще одна перевага таких сплавів.