Легированные конструкционные стали
Конструкционно легированная сталь в своем составе содержит несколько химических веществ. К ним можно отнести марганец, никель, а также хром. Но они могут содержать не все три компонента, а только один химический показатель. Именно поэтому произошло разделение: на низколегированную сталь, где число различных добавок не дошло превышать свыше 2.5%; на средне легированную сталь, где показатель примесей можно увеличить только до 10%, высоколегированную сталь, в которой добавочные элементы могут быть свыше 10%.
Применение качественной конструкционной углеродистой стали
Область применения достаточно широка. Основными потребителями сплавов являются машиностроительная и строительная отрасли. Одним из достоинств считается хорошая свариваемость.
Как следует из названия, «конструкционная» — значит использующаяся для строительных металлоконструкций. Другое название – арматурные стали.
Рассматривая основные марки качественных сталей, использующиеся промышленными предприятиями можно разделить по назначению.
- Качественные низкоуглеродистые стали 05-10. Основное их назначение изготовление ответственных и качественных конструкций с помощью сварки (повышение количества углерода способствует понижению свариваемости). Небольшое количество углерода после сварочных работ не провоцирует образование трещин как горячем, так и в холодном состоянии.
- Качественные низкоуглеродистые стали 12-20. Основное их назначение изготовление элементов конструкций и деталей, которые не ответственные, малонагруженные, в последствии цементируемые. Обрабатываются резанием, холодной штамповкой, сложной вытяжкой. Требования к поверхности: износостойкость, высокая твердость при мягкой сердцевине. Изготавливаются машиностроительные элементы (вал, ось, болт, муфта, вилка, рычаг, фланцы и прочие), а также элементов котлового оборудования, работающего при высоком давлении и температурах от -40°С до 450°С (трубопровод, тройник, соединительный фланец и прочие).
- Качественные среднеуглеродистые стали 25-35. Детали, изготовленные из данного материала, работают при средних нагрузках и с невысокими напряжениями. После химико-термического воздействия обладают высокой прочностью поверхностного слоя, износостойкостью, но с незначительной прочностью сердцевины детали (гайка, винт, собачка, крюк, кулачок, звездочка и прочие).
- Качественные среднеуглеродистые стали 40-45. После термической обработки изделия из данного материала хорошо переносят средние нагрузки (вал, шестерня, шатун и прочие). Для получения заготовок используется метод горячей объемной штамповки. Подвергаются всем способам термической обработки. У всех среднеуглеродистых сталей после закалки и следующего за ним высокого отпуска внутренней структурой становится отпускной сорбит. В связи с чем повышается вязкость с пластичностью, а это низкая чувствительность у концентраторов напряженности. При увеличении диаметра изделия снижается его прокаливаемость.
- Качественные среднеуглеродистые стали 50-55. Детали из этих сталей являются высоконагруженными элементами механизмов и агрегатов (муфта, шестерня, кольцо пружинное и прочие).
- Качественные высокоуглеродистые стали 60-80 (Г). Изготавливаются детали, подвергающиеся постоянным напряжениям сжатия, которые эксплуатируются в условиях трения (эксцентрик, рессора, пружина и прочие), а также работающие при больших нагрузках динамических и статических (торсион, крестовина).
- Качественные котельные стали 12К-22К. Применение нашли при изготовлении деталей, работа котрых сопряжена с повышенными температурами и высоким давлением. Для улучшения свариваемости в состав вводится титан, а раскисление производится за счет алюминия. Из нее изготавливают сосуды и котлы, работающие с турбинами, камерами сгорания на суднах и паровых агрегатах.
- Сталь автоматная. Широко применяется при промышленном производстве крепежных изделий для автомобилей и узлов, работающих при статических нагрузках (болт, гайка, шпилька).
Низколегированная конструкционная сталь
Низколегированная сталь нашла свое применение в производстве вагонов, подвижных составов, локомотивов, в технике для сельскохозяйственного и промышленного назначения. Любые изделия из низколегированной стали способны выдерживать очень большие и тяжелые нагрузки. Они не имеют какие-либо ограничения.
У легированной стали маркировка может быть следующей: две цифры (содержание углерода), буквы без цифр (легирующий элемент), буква и цифра (легирующий элемент в процентах) и буква в конце маркировки (показатель очень высокого качества стали).
Дополнительная классификация конструкционной стали
В промышленности широко применяются следующие категории стали:
- Легированные конструкционные стали. Обладают наибольшей конструктивной прочностью благодаря добавлению легирующих элементов.
- Теплоустойчивые. Отличаются повышенной рабочей температурой и используются для изготовления котлов, паропроводов, а также в различных отраслях промышленности, где повышенная температура является постоянным фактором. Для придания теплостойкости сталь легируют добавками хрома, ванадия или молибдена.
- Подшипниковые. Наличие высоких локальных нагрузок предъявляет повышенные требования к стали. Подшипниковая сталь легируется хромом для обеспечения высокой статистической грузоподъемности.
Углеродистые конструкционные стали
Углеродистую конструкционную сталь можно также разделить на несколько условных разновидностей: автоматная, строительная и котельная. Из автоматной стали делают крепежные элементы. Она не подходит для сварочных работ, и все детали обрабатываются на специальных станках. Котельная сталь нужна для производства котлов, сосудов и других емкостей, которые предназначены выдерживать слишком высокие температурные режимы. Машиностроительная сталь используется при производстве автомобильной технике.
У углеродистой стали может быть следующей маркировка: ст. (обозначение стали), СП/ПС/КП (степень раскисления), буква Г (марганец — повышенное содержание). Примером может служить сталь 08ПС, Ст2пс, Ст3сп5, Ст20, Ст35, Ст40, Ст45, Ст3пс и другие.
Выбор конструкционной стали по ее маркировке
Конструкционные металлы маркируются по сложной системе, включающей в себя множество обозначений. Рассмотрим ее подробнее.
Углеродистая сталь обыкновенного качества стандартно обозначается сочетанием букв «Ст» и цифры от 0 до 6 – они отражают номер марки. Затем идет описание степени раскисления: в спокойных сталях – «сп», полуспокойных – «пс» и кипящих «кп».Причем в конструкционной стали марки 0 степень раскисления не указывается, зато отражается содержание в ней фосфора (не более 0,07 %), серы (не более 0,06 %) и углерода (не более 0,23 %). Марки от 1 до 6 могут быть полуспокойными, а от 1 до 4 –кипящими. Доля С, Мn, Si, S, P в них строго прописана.
Согласно ГОСТу 1050–88 маркировка углеродистых качественных сталей включает двузначное число, говорящее о концентрации в нем углерода (в сотых долях процента): 0, 8, 10, 20, …60. Из такого обозначения очевидно, что, например, сталь 20 содержит 0,20 % углерода.
Углеродистые конструкционные стали тоже бывают спокойные, полуспокойные и кипящие, но перед первыми индекс не ставится. Так, можно встретить обозначения полуспокойных металлов: 08 пс, 10 пс, 20 пс, и кипящих: 08 кп, 10 кп, 20 кп.
Литая макроструктура углеродистых сталей обозначается заглавной буквой «Л» (сталь 60 Л).
Определяет маркировку легированных конструкционных сталей ГОСТ 4532–71. Так, она должна содержать буквенно-цифровое обозначение, отражающее химический состав материала:
- алюминий – Ю;
- бор – Р;
- ванадий – Ф;
- вольфрам – В;
- кобальт – К;
- кремний – С;
- марганец – Г;
- медь – Д;
- молибден – М;
- никель – Н;
- ниобий – Б;
- титан – Т;
- хром – Х.
Цифра, стоящая после буквы, обозначает приблизительную долю легирующих компонентов в сплаве. Если ее нет, значит, таких веществ в материале содержится не более 1 %.
Цифра, расположенная в самом начале маркировки, обозначает количество углерода в легированном материале (в сотых долях процента). Так, запись «30ХН3А» означает, что в данном сплаве содержится порядка 0,30 % С, около 1 % Сr и 3 % Ni. Заглавная «А» в конце записи отражает высокое качество стали. Особо высококачественные стали (которые получаются, например, путем электрошлакового переплава) маркируются буквой Ш – 30ХГС-Ш.
Некоторые группы конструкционных сталей содержат дополнительные обозначения в начале маркировки. Так, автоматные начинаются с буквы «А», строительные – с «С», подшипниковые – с «Ш» (ШХ15).
Автоматные стали характеризуются повышенной концентрацией кальция, селена, серы, теллура и фосфора. Согласно ГОСТу 1414–75 увеличенное содержание некоторых веществ должно обозначаться соответствующей буквой: кальций – «Ц», селен –«Е», сера – «А», свинец – «С». Двузначное число, стоящее перед буквами А, АС или АЦ говорит о концентрации углерода (в сотых долях процента). Например, автоматные стали с повышенным содержанием кальция – АЦ20, …, АЦ30ХН; селена – А35Е, А40ХЕ; серы – А11, А20,…, А40; свинца – АС14, АС40, …, АС45Г2.
Низколегированные конструкционные стали обозначают буквой «С» и числом, отражающим предел текучести (мегапаскаль), например, С235, С285,…, С590. В конце записи могут стоять заглавные «Д» – обозначающая усиление антикоррозийных свойств, «К» – отражающая специальный химический состав, или «Т» – говорящая об усилении прочности материала за счет термообработки.
Требования, которые выдвигает потребитель к свойствам конструкционной стали (химическим, физическим или механическим) выполняются за счет специфического состава сплава, подбора методик термического воздействия и способов упрочнения поверхности, а также качества металлургической обработки. Такой материал может быть представлен на рынке в формате проката, труб и пр.
Стоимость изделий из конструкционной стали в основном зависит от состава сплава и размеров детали.
Разновидности конструкционных сталей по типу назначения
Все конструкционные стали полежат разделению на машиностроительные и арматурные типы. Арматурные стали особенно популярны и пользуются большим спросом ввиду того, что их сварка отличается надежностью, легкостью и простотой. Можно услышать в кругах, что арматурные стали называют еще строительными. Это связано с их активным применением в строительных и производственных объемных работах. Сплавы разделяют на типы общего назначения и специального.
При производстве любого типа конструкционной стали, в ее сплав добавляется обязательно различные химические элементы и компоненты. Очень часто, в некоторые марки стали, могут входить составы, которые считаются вредными и опасными. К опасным элементам прежде всего, можно отнести химические компоненты: серу, фосфор. Именно он делают стальную продукцию слишком податливой и ломкой.
Общая характеристика качественных углеродистых сталей
Основными отличиями качественных сталей от сталей обыкновенного качества являются:
- малое количество снижающих качество примесей: серы с фосфором;
- узкий диапазон количества углерода;
- увеличенное количество марганца или кремния.
Сталь поставляется от производителя с гарантией заявленного состава химических элементов и присущих им механических свойств.
Говоря о характеристиках качественных сталей следует выделить самые значимые:
- высокая прочность;
- пластичность;
- вязкозть ударная.
Изменение структуры стальных слитков в процессе твердения
Но для улучшения эксплуатационных характеристик сотрудники институтов и лабораторий экспериментируют над химическим составом, способами повышения прочности и твердости поверхностей, методами термической обработки, способами плавки и разливки металла. Механические свойства углеродистых качественных сплавов зависят от химического состава.
Свойства присущие углеродистым сплавам:
- Низкоуглеродистым – низкая прочность при высокой пластичности. Используются при производстве и изготовлении деталей и узлов со сложной конструкцией и небольшими нагрузками.Свойства присущие углеродистым сплавам:
- 15-20 – для неответственных деталей, которые не нуждаются в дополнительной термической обработке или подвергнутые нормализации.
- Среднеуглеродистые – для изготовления деталей, для которых предъявляются требования высокой твердости, но с пониженной пластичностью. Изделия, для которых необходима термическоя обработка: закалка поверхностного слоя, улучшению, нормализации. Для облегчения обработки резанием среднеуглеродистые стали подвергаются отжигу.
- Высокоуглеродистые, а также с дополнительно введенным марганцем – обладают высокими показателями упругости и стойкости к износу. Поэтому из нее изготавливают пружинные изделия.
- Автоматные – используются для обработки на автоматизированных станках. Фосфор и сера в большем количестве способствуют образованию мелкой стружки, что положительно сказывается на обрабатываемости, стойкости инструмента, но страдает шероховатость обрабатываемых поверхностей.
Скачать ГОСТ 1050-88
Машиностроительные типы
Характеристики по общему назначению
Конструкционные сплавы, общего назначения делятся на две основные группы. Первая — среднелегированная и низколегированная. Вторая группа — среднеуглеродистая и малоуглеродистая.
При производстве сплава общего значения подвергается строгой проверке. Происходит контроль продукции и испытания на многие показатели. Особое внимание уделяется пластичности материала, проверяется прочность и надежность, материал проходит испытание на ударную вязкость. В зависимости от классификации металла, сферы его применения могут учитываться и другие не менее важные показатели. Их очень много и их также проверяют по некоторым важным характеристикам и свойствам.
Если рассматривать первую группу среднелегированных низколегированная, то они изготавливаются для машиностроителей. Такие сплавы относят к доэвтектоидным перлитным сталям. Для вязкости в этих марках используют никель и молибден. К таким сталям относят 40ХН2СМА, 40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФА, 25Х2ГНТРА, ЗОХГСН2А, 08Х15Н5Д2Т
Конструкционные сплавы, которые производятся для машиностроительной отрасли могут подразделяться с учетом метода их упрочнения. Таким образом, такую сортовую сталь можно подразделить на сплав с упрочнением верхнего слоя, без обработки и с упрочнением по всему объему.
Многие конструкционные стали применяются без термообработки. То есть они производятся и отпускаются потребителям в обычных листах металла. Для такой продукции есть одно важное условие – минимальное количество углерода и кремния. Именно небольшое количество кремния и углерода обеспечивают отличную стяжку материалу в холодном виде. То есть конструкционная сталь легко поддается нужной деформации. Среди этих сталей распространены такие марки как Ст3сп5, 08пс, 08Ю, Ст20, Ст30, Ст40 и другие
Если происходит выпуск качественной сортовой стали, то в свою очередь она должна пройти несколько вариантов термообработки: закалку, после которой можно проводить отпуск продукции, стандартную закалку металла с обязательным отпуском (наиболее эффективная сварка готовой продукции), и последний вариант нормализацию.
Конструкционные стали
Любая сталь, как правило представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.
Свойства конструкционных строительных сталей определяются в основном механическими и технологическими характеристиками. К механическим относятся предел прочности, относительное удлинение, твердость, ударная вязкость;
к технологическим —
жидкотекучесть, свариваемость, ковкость
и др.
Для конструкционных сталей используются в основом углеродистые (0,10…0,20% С) и низколегированные (Si, Mn, Сг и др.) (ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-72). Они, как правило, обыкновенного качества и поставляются по механическим свойствам.
Конструкционные стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном, без дополнительной термической обработки. Так марки стали 14Г2, 18Г2, 16ГС, 10Г2С1, 14ХГС и 15ХСНД нужны для изготовления металлических конструкций, а стали 18Г2С, 25Г2С и 35ГС — железобетонных конструкций.
Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Данные в таблице 1 ниже.
Табл.1
| Конструкционные стали | Инструментальные стали | Марки с особыми свойствами |
| 10ХСНД,20Х2Н4А ,15ХМ,20ХМ | У7,У8, У10; У7А; У8А; У10А; У12А | ЭИ69 (45Х14Н14В2М) ЭИ602 (ХН75МБТЮ) |
| Марки стали | Массовая доля элементов, % | ||||||||
| ГОСТ 4543 | DIN | ANFOR | Другие | C | Si | Mn | Cr | Ni | Другие |
| 15Х | 15Cr3 (1.7015) | 18C3 | 5015 (ASTM) | 0,12-0,18 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,70-1,00 | <0,30 | |
| 40Г | 40Mn4 (1.1157) | 40M5 | 15OM36 (B,S) | 0,37-0,45 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | <0,30 | ||
| 20Г | C21 (1.0432) | A105 (ASTM) | 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | ||||
| 40Г2 | 36Mn5 (1.1167) | 154B41H (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 1,40-1,80 | ||||
| 40Х | 42Cr4 (1.7045) | 5140 (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | |||
| 18ХГ | 16MnCr5 (1.7131) | 16MC5 | 5115 (ASTM) | 0,15-0,21 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | 0,90-1,20 | ||
| 20MnCr5 (1.7147) | 0,15-0,21 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | 0,90-1,20 | |||||
| 18ХГТ | 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,80-1,10 | 1,00-1,30 | Ti 0,03-0,09 | ||||
| 38ХГМ | 42CrMo4 (1.7225) | 42CD4 | 4140 (ASTM) | 0,34-0,40 | 0,17-0,37 | 0,60-0,90 | 0,80-1,10 | Mo 0,15-0,25 | |
| 27ХГР | 709M40 (B,S) | 0,25-0,31 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | 0,70-1,00 | ||||
| 38ХС | 0,34-0,42 | 1,00-1,40 | 0,30-0,60 | 1,30-1,60 | |||||
| 30ХМА | 25CrMo4 (1.7218) | 25CD4 | 4130 (ASTM) | 0,26-0,33 | 0,17-0,37 | 0,40-0,70 | 0,80-1,10 | Mo 0,15-0,25 | |
| 30Х3МФ | 31CrMoV9 (1.8519) | 0,27-0,34 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 2,30-2,70 | Mo 0,20-0,30 | |||
| 40ХФА | 41CrMo4 (1.7223) | 4142 (ASTM) | 0,37-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | V 0,10-0,18 | ||
| 40ХН | 40NiCr6 (1.5711) | 3140 (ASTM) | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,45-0,75 | 1,00-1,40 | ||
| 12ХН3А | 655M13 (B,S) | 0,09-0,16 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 0,60-0,90 | 2,75-3,15 | |||
| 30ХГСА | 0,28-0,34 | 0,90-1,20 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | |||||
| 15ХГН2ТА | 0,13-0,18 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | 0,70-1,00 | 1,40-1,80 | Ti 0,03-0,09 | |||
| 40Х2Н2МА | 40CrNiMo6 (1.6565) | 4340 (ASTM) | 0,35-0,42 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 1,25-1,65 | 1,35-1,75 | Mo 0,20-0,30 | |
| 818M40 (B,S) | |||||||||
| 18Х2Н4МА | X19NiCrMo4 (1.2764) | 0,14-0,20 | 0,17-0,37 | 0,25-0,55 | 1,35-1,65 | 4,00-4,40 | Mo 0,30-0,40 | ||
| 38Х2Н2МА | 34CrNiMo6 (1.6582) | 4337 (ASTM) | 0,33-0,40 | 0,17-0,37 | 0,25-0,50 | 1,30-1,70 | 1,30-1,70 | Mo 0,20-0,30 | |
| 817M40 (B,S) | |||||||||
| 38Х2МЮА | 41CrA1Mo7 (1.8509) | 40CAD6.12 | 0,35-0,42 | 0,20-0,45 | 0,30-0,60 | 1,35-1,65 | Mо 0,20; Al 0,7-1,1 | ||
| 15Х | AFNOR | |
| 15Х | 15Cr3 (1.7015) | 18C3 |
Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничения (кроме химикотермически обработанных деталей). Не склонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна.
Применение:
цементируемые детали — валы, пальцы, шестерни, валики, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
40Х
| ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE |
| 40Х | 41Cr4 (1.7035) | 5135; 5140 |
Общая характеристика:
сталь склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительна. Трудно сваривается, необходим подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,82х10 кг/м
Применение:
для изготовления крепежных деталей, работающих при температуре не выше 425°С. Оси, валы, шестерни, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, рейки, шпиндели, оправка, полуоси и другие детали повышенной прочности.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделко й поверхности.
18ХГТ
| ГОСТ 4543-71 |
| 18ХГТ |
Общая характеристика:
сталь сваривается без ограничений контактной и дуговой сваркой (кроме химикотермически обработанных деталей). Нефлокеночувствительна, малосклонна к отпускной хрупкости.
Применение:
улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, работающие под действием ударных нагрузок, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная прочность.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
38ХС
| ГОСТ 4543-71 |
| 38ХС |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая. При ручной, дуговой и контактной сварке необходим подогрев и последующая термообработка. Нефлокеночувствительна, имеет склонность к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,6х10 кг/м
Применение:
валы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, к которым предъявляются требования повышенной прочности, упругости и износостойкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
30ХМА
| ГОСТ 4543-71 | DIN | ASTM |
| 30ХМА | 30CrМо4 (1.7216) | 4130 |
Общая характеристика:
сталь хромомолибденовая, имеет ограниченную свариваемость ручной и автоматической дуговой сваркой под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Флокеночувствительность незначительная. Не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
валы, шестерни, шпильки, фланцы, диски, штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и сталь со специальной отделкой поверхности.
40ХН
| ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE/ASTM |
| 40ХН | 40NiCr6 (1.5711) | 3140 |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, ручная и дуговая сварка под флюсом. Возможна электрошлаковая сварка. Обладает повышенной флокеночувствительностью и склонностью к отпускной хрупкости. Плотность при 20°С — 7,83х10кг/м
Применение:
валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла. Оси, валы, зубчатые колеса, валы экскаваторов, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования к повышенной прочности и вязкости.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт круглого и квадратного сечений, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные обточенные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
12ХН3А
| ГОСТ 4543-71 | AISI/SAE/ASTM |
| 12ХН3А | 655М13 |
Общая характеристика:
сталь хромоникелквая с ограниченной свариваемостью. Ручная и автоматическая дуговая сварка под флюсом. Склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при твердости НВ 183-187 удовлетворительная. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
кулачковые муфты, шестерни, валы, поршневые пальцы и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
40Х2Н2МА
| ГОСТ 4543-71 | DIN | AISI/SAE | B S |
| 40Х2Н2МА | 40CrNiMo6 (1.6565) | 4340 | 818M40 |
Общая характеристика:
сталь трудносвариваемая, теплоустойчивая до 450°С. флокеночувствительная, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает сквозной прокаливаемостью в прутках до 50 мм. При ручной дуговой сварке требуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,85х10 кг/м
Применение:
тяжелонагруженные детали — коленчатые валы, шатуны, шестерни, кулачковые муфты, работающие при динамических нагрузках при температуре до 450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, кованый сорт, полосовой прокат, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, шлифованные прутки и прутки со специальной отделкой поверхности.
18Х2Н4МА (ВА)
| ГОСТ 4543-71 | DIN |
| 18Х2Н4МА(ВА) | Х19NiCrMo4 (1.2764) |
Общая характеристика:
сталь хромоникельмолибденовая (вольфрамовая). Трудносвариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительна. Плотность при 20°С — 7,95х10 кг/м
Применение:
применяется в цементованном и улучшенном состоянии для изготовления ответственных деталей с требованиями высокой прочности, вязкости и износостойкости. Хорошо выдерживает вибрационные и динамические нагрузки. Может использоваться в диапазоне температур от -70 до +450°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат и кованые прутки круглого, квадратного и полосового сечения. Калиброванные и шлифованные прутки. Прутки со специальной отделкой поверхности.
38Х2МЮА
| ГОСТ 4543-71 | DIN |
| 38Х2МЮА | 41CrAlMo7 (1.8509) |
Общая характеристика:
сталь коррозионностойкая в атмосферных условиях после азотирования. Не склонна к отпускной хрупкости, флокеночувствительная. Для сварных конструкций не применяется, теплоустойчива до 500°С. Плотность при 20°С — 7,71х10 кг/м
Применение:
штоки клапанов паровых турбин, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, плунжеры. Азотируемые детали, работающие при температуре 450-500°С.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного сечений, полосовой прокат, кованый сорт, калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений, прутки шлифованные и со специальной отделкой поверхности.
Конструкционные легированные стали
| Марки стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| ГОСТ 1414-75 | DIN | Другие стандарты | C | Si | Mn | Cr | Ni | S | P | другие |
| Конструкционная | ||||||||||
| А12 | 9SMn28 (1.0715) | 230M07 (B,S) | 0,08-0,16 | 0,15-0,35 | 0,70-1,10 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,2 | 0,08-0,15 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 |
| АС14 | 0,10-0,17 | 0,12 | 1,00-1,30 | 0,25 | 0,25 | 0,15-0,30 | 0,10 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 | ||
| АС35Г2 | 35SPb20 (1.0756) | 0,32-0,39 | 0,17-0,37 | 1,35-1,65 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,13 | 0,04 | Cu 0,25; Pb 0,15-0,30 | |
| ТУ 14-136-344-98 | ||||||||||
| АВ19ХГН | 0,16-0,21 | 0,17-0,37 | 0,70-1,10 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | 0,035 | 0,035 | Bi 0,12-0,20; Cu 0,30 | ||
| АВ35Г2 | 0,32-0,39 | 0,17-0,37 | 1,35-1,65 | 0,25 | 0,25 | 0,08-0,13 | 0,04 | Bi 0,12-0,20; Cu 0,25 | ||
| АВ14 | 0,10-0,17 | 0,12 | 1,0-1,30 | 0,25 | 0,25 | 0,15-0,30 | 0,10 | Cu 0,25; Bi 0,12-0,20 | ||
| X8CrNiS 18,9 (1.4305) | 303 (AISI) | 0,12 | 1,0 | 2,0 | 17,0-19,0 | 8,0-10,0 | 0,28-0,35 | 0,06 | Mo 0,50; W 0,20; Cu 0,30; V 0,20; Ti 0.20 | |
| А12 |
Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 850. Не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием — HB 167-217. Флокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
оси, валики, втулки, зубчатые колеса, шестерни, пальцы, винты, болты и другие малонагруженные мелкие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, и к которым предъявляются требования по качеству поверхности и точности размеров
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный и калиброванный прокат круглого сечения, сталь круглая со специальной отделкой поверхности, сталь круглая с обточенной поверхностью.
АС14
| ГОСТ 4543-71 |
| АС14 |
Общая характеристика:
сталь сернистомарганцовистая свинецсодержащая высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций
Применение:
предназначена для обработки на станках и автоматах, а также для обработки давлением в горячем состоянии с последующей обработкой резанием.
Виды поставляемой продукции:
сортовой горячекатаный, калиброванный и обточенный прокат круглого сечения и сталь круглая со специальной отделкой поверхности.
АВ35Г2
| ГОСТ 4543-71 |
| АВ35Г2 |
Общая характеристика:
сталь конструкционная высокой обрабатываемости резанием. Не применяется для сварных конструкций. К образованию флокенов не чувствительна; к отпускной хрупкости не склонна.
Применение:
изготовление деталей автомобилей методом холодной механической обработки.
Виды поставляемой продукции:
калиброванный прокат круглого и шестигранного сечений Состояние поставки: в отожженном и нагартовано-отпущенном с предварительной нормализацией состояниях.
1.4305
| DIN 17440 | ASTM 582 |
| X10CrNiS 18.9 | 303 |
Общая характеристика:
применяется для такой службы, которая требует оптимальной обрабатываемости, высокотемпературной устойчивости и сопротивляемости коррозии; введение свинца повышает износостойкость при трении, предотвращает налипание, наволакивание металла.
Применение:
изготовление крепежа и деталей в автоматических устройствах
Виды поставляемой продукции:
горячекатанные прутки O12-70 мм
Состояние поставки:
обточенные в закаленном состоянии
Рессорно-пружинные и теплоустойчивые
| Марки стали | Массовая доля элементов, % | ||||||
| ГОСТ 14959-79 | DIN | SAE/AISI | C | Si | Mn | Cr | другие |
| 65Г | Ck67 (1.1231) | 1070 | 0,62-0,70 | 0,17-0,37 | 0,90-1,2 | <0,25 | |
| 55С2А | 55Si7 (1.5026) | 9255 | 0,53-0,58 | 1,5-2,0 | 0,60-0,9 | <0,30 | |
| 60С2А | 60Si7 (1.5027) | 9260 | 0,58-0,63 | 1,6-2,0 | 0,60-0,9 | <0,30 | |
| 60С2Г | 60SiMn (1.5142) | 0,55-0,65 | 1,8-2,2 | 0,70-1,0 | <0,30 | ||
| 50ХФА | 51CrV4 (1.8159) | 0,46-0,54 | 0,17-0,37 | 0,50-0,8 | 0,80-1,1 | V 0,10-0,20 | |
| 60С2ХА | 60SiCr7 (1.7108) | 9262 | 0,56-0,64 | 1,4-1,8 | 0,40-0,7 | 0,70-1,0 | |
| 60С2Н2А | 0,56-0,64 | 1,4-1,8 | 0,40-0,7 | 0,3 | Ni 1,40-1,70 | ||
| 70С2ХА | 71Si7 (1.5029) | 0,65-0,75 | 1,40-1,70 | 0,40-0,6 | 0,20-0,4 | ||
| Примечание: P и S 0,035% для качественной стали, P и S 0,025% для высококачественной стали 65Г | AISI/SAE/ASTM | |
| 65Г | Ck65 (1.1230) | 1065 |
Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, малочувствительна к флокенообразованию, склонна к отпускной хрупкости при содержании Mn1%, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,81х10кг/м. Модуль нормальной упругости при 20°С — 215 Гпа. Удельная теплоемкость при 20-100°С — 490 Дж/(кг·°С)
Применение:
пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
Виды поставляемой продукции:
в горячекатаном состоянии (без термообработки) с твердостью не более НВ285; в высокоотпущенном состоянии — не более НВ241
60С2А
| ГОСТ 14959-79 | DIN | AAISI/SAE |
| 60С2А | 60Si7 (1.5027) | 9260 |
Общая характеристика:
температура ковки, °С: начала — 1200, конца — 800. Сечения до 250мм охлаждаются на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы гровера и др.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат горячекатаный и кованый, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности.
50ХФА
| ГОСТ 14959-79 | DIN | AISI/SAE |
| 50ХФА | 50CrMo4 (1.7228) | 4150 |
Общая характеристика:
сталь рессорно-пружинная, отличается малой склонностью к росту зерна, не чувствительна к флокенообразованию, малосклонна к отпускной хрупкости, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С — 7,80х10 кг/м на воздухе, 251-350мм — в яме. Для сварных конструкций не применяется. Нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости.
Применение:
ответственные клапанные пружины и рессоры автомобилей; сальники, пружины для секционных колец поршней; пружины, работающие при температурах до 300°С; пружины, подвергающиеся в процессе работы многократным переменным нагрузкам при длительном цикле работы.
Виды поставляемой продукции:
сортовой прокат круглого, квадратного и прямоугольного сечений, прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, кованый сорт.
15Х5М
| ГОСТ 20072-74 |
| 15Х5М |
Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая мартенситного класса. Трудносвариваемая, чувствительна к флокенообразованию, не склонна к отпускной хрупкости. Обладает повышенной коррозионной стойкостью в серосодержащих средах. Температура начала интенсивного окалинообразования 650°С. Плотность при 20°С — 7,75х10 кг/м
Применение:
корпуса и внутренние элементы аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговые трубы, детали насосов, задвижки, крепеж с весьма длительным сроком работы (от 50000 до 100000 часов) при температурах до 600°С.
Виды поставляемой продукции:
поставляется в термообработанном состоянии (отожженный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) с твердостью не более НВ217
12Х1МФ
| ГОСТ 20072-74 |
| 12Х1МФ |
Общая характеристика:
сталь теплоустойчивая перлитного класса. Температура начала интенсивного окалинообразования 600°С. Сталь ограниченно свариваемая: рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Плотность при 20°С — 7,8х10 кг/м
Применение:
трубы пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; детали цилиндров газовых турбин; пруты, болты, шпильки и другие крепежные детали, работающие длительно (50-100 тысяч часов) при температуре до 510°С.
Виды поставляемой продукции: поставляется в термообработанном состоянии (отожженный, отпущенный или нормализованный с высоким отпуском) или без термической обработки.
Легированные и автоматные
Автоматные сплавы содержат больше фосфора и серы или специально легируются теллуром, селеном, свинцом. Такие элементы повышают скорость резания и устойчивость к износу. В массовом производстве автоматную сталь применяют для изготовления продукции на автоматических станках.
Из легированных сплавов делают наиболее важные конструкционные составляющие и те, которые будут подвергаться самым высоким нагрузкам. Для легирования добавляют марганец, молибден, бор, ванадий, никель, хром.
Углеродистые качественные
Марки низкоуглеродистых составов, которые используют для производства элементов холодной штамповкой:
- 08;
- 08КП;
- 08ПС.
Как цементируемые, годятся марки 10, 15, 20 и 25. Для рессор, проволоки и пружин нужны марки 60-85. Из них получаются изделия с высокой устойчивостью к износу и упругостью. Для производства автомобильных частей берут сплавы 30-50, они содержат повышенные концентрации марганца.
Преимущества и недостатки
Достоинства материала проявляются только после его термической обработки, которая обеспечивает:
- увеличение способности к пластическим деформациям;
- снижение риска образования трещин и коробления за счет применения мягких охладителей;
- приобретение дополнительной вязкости;
- повышение хладноломкости.
К недостаткам конструкционной стали следует отнести:
- подверженность обратимой отпускной хрупкости;
- повышение мягкости;
- образование строчечной структуры, а также неоднородностей после ковки и проката;
- сложность резки;
- образование флокенов в материале, который легирован никелем.
Классификация углеродистых сталей по степени раскисления
Спокойные
Такие сплавы обладают наиболее однородной структурой. Для раскисления используют алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые практически полностью удаляют находящие в расплаве газы. Сочетание практически полного отсутствия газов с мелкозернистой структурой, обусловленной наличием остаточного алюминия, обеспечивает хорошее качество металла. Эти марки подходят для изготовления деталей, изделий и конструкций ответственного назначения. Основной недостаток – высокая стоимость.
Кипящие
Это наиболее дешевая и наименее качественная группа. Из-за использования минимального количества добавок для раскисления в материале присутствуют растворенные газы, которые являются причиной неоднородности структуры, химического состава, а следовательно механических свойств. Такие металлы обладают плохой свариваемостью, поскольку из-за присутствия газов высока вероятность образования трещин на швах.
Полуспокойные
Группа занимает промежуточное положение по стоимости и характеристикам. В отливке образуется гораздо меньше газовых пузырьков, по сравнению с кипящими сталями. При прокатке внутренние дефекты в основной массе устраняются. Такие материалы часто применяются в качестве конструкционных сплавов.
Сфера применения
Конструкционные стали находят широкое применение в строительстве приборов, машин и агрегатов. Каждая марка предназначена для изготовления тех или иных конструкций, которые после будут участвовать в сборке машины или агрегата. Легированные сплавы используют для производства:
- рессор, пружинных лент и витых пружин – марка 60С2(А);
- ответственных пружин и рессор, работающих при повышенной температуре – 50ХФА(ХГФА);
- больших и сильно нагружаемых пружин и рессор – 60C2XA;
- шлинцевых валиков, втулок, шпинделей, муфт – 40Х-50Х;
- деталей, работающих на высоких скоростях и при большой нагрузке – 18ХГТ, 20ХГР;
- работающих на износ, высокопрочных и ответственных элементов – 40ХС, 40ХФА;
- турбин, валов, крепежных элементов, работающих при повышенной температуре – 35ХМ.
Это примеры применения сплавов конкретных марок. Разделение по группам также помогает определить, какие конструкционные составы для чего применяются.
