Углеродистые конструкционные стали – недорогой прокат достойного качества

1 Самое главное об углеродистых сталях

Порядка 80 % всей стали, выплавляемой в настоящее время, является углеродистой, и только 20 % – легированной. Углеродистые сплавы востребованы разными промышленными предприятиями за счет того, что они имеют хорошее сочетание высокой технологичности и качественных эксплуатационных свойств. При этом стоимость их производства ниже, чем стоимость изготовления легированных композиций.

По областям использования углеродистые стали бывают разных видов. Нас интересуют только конструкционные сплавы, в которые специально вводится в заданных количествах углерод. Такие УКС могут быть качественными и обыкновенными. И первые, и вторые представляют собой достаточно сложную по своему химсоставу композицию, основу которой составляет железо (его в конструкционных сталях бывает от 97 до 99,5 %).

Углеродистая сталь

Также в описываемых составах имеются разнообразные примеси:

• медь, никель, хром – они обычно попадают в УКС по случайным обстоятельствам (специально их никто не вводит в сплав);
• кремний и марганец – наличие этих элементов обусловлено тонкостями процесса производства стали;
• водород, кислород, сера, азот и фосфор – их невозможно полностью удалить из сплава.

Углерод в конструкционные стали, как было сказано, вводят специально для того, чтобы уменьшить пластичность и увеличить прочность конечной продукции. Кроме того, углерод снижает в вязкой области металла показатель ударной вязкости, повышая при этом предел его хладноломкости. Кремний и марганец обязательно добавляют в УКС.

Конструкционные сплавы

Они являются отличными раскислителями, увеличивают прочностные показатели горячекатаных стальных листов, а также выводят сернистые железные соединения, которые негативно влияют на качество стали.

2 Конструкционные сплавы – дешевые и широко используемые

Такие сплавы отливают по ГОСТ 380–2005 в слитки относительно больших размеров, поэтому в них всегда имеются неметаллические включения, и отмечается достаточно развитая ликвация. Стали обыкновенного качества подходят для производства поковок, листов, уголков, балок, швеллеров, труб и иных видов рядового горячекатаного проката. Они активно используются для изготовления разнообразных соединений, начиная от болтовых и заканчивая сварными, предназначенных для строительной сферы.

Производство горячекатаного проката

Конструкционные сплавы обыкновенного качества по ГОСТ подразделяют на группы А, Б и В. Это деление зависит от того, как именно после выплавки стали будут использоваться. УКС группы А применяют для конструкций, которые не подвергаются термообработке, горячей штамповке и ковке, группы Б – для обрабатываемых по горячей технологии конструкций, группы В – для выпуска изделий сравнительно высокого уровня ответственности. Последние из указанных композиций всегда стоят дороже, нежели сплавы групп Б и А.

Описываемые стали по ГОСТ 380 рекомендованы для тех случаев, когда функциональность конструкций и деталей обеспечивается жесткостью. Они годятся для крепежных изделий, строительных металлоконструкций, всевозможных рам и сварных ферм. УКС обыкновенного качества могут быть полуспокойными, спокойными и кипящими (маркировка – пс, сп и кп) с содержанием кремния 0,07–0,12, от 0,12 и до 0,07 % соответственно. ГОСТ указывает, что серы и фосфора в рассматриваемых композициях не может быть выше 0,05 %.

Металлоконструкции из УКС

Маркировку сплавов обыкновенного качества рассмотрим на примере стали ВСт3Гпс. Литера В в самом начале говорит, что перед нами материал группы В (композиции группы А не обозначаются буквой в начале). "Ст" означает, что перед нами сплав обыкновенного качества, а следующая цифра говорит о номере, присвоенном стали в ГОСТ. Литера Г указывает на увеличенное содержание марганца (этот химический элемент вводят для улучшения показателя прокаливаемости выплавляемого сплава). Буквы "пс" позволяют определить уровень раскисления материала. В данном случае перед нами полуспокойная композиция обыкновенного качества. Как видим, все просто. Разобраться в маркировке может даже очень далекий от металлургии человек.

3 Качественные стали – есть ли у них особенности?

По ГОСТ 1050–88 такие конструкционные стали выпускаются с четко определенными свойствами (механическими) и химическим составом. В них намного меньше неметаллических примесей, чем в обыкновенных по качеству композициях, а фосфора содержится не более 0,035 %, серы – до 0,04 %. При этом качественные сплавы также чаще всего применяются для неответственных конструкций.

Качественные сплавы

Маркируются качественные УКС двумя цифрами – 10, 20, 05, 80, 08, 85 и так далее, которые определяют количество углерода в них (сотые доли процента). К маркировке кипящих сталей добавляют "кп" (20кп, 05кп), полуспокойных – "пс" (15пс, 08пс). Также выплавляются УКС высокой прокаливаемости. В них обязательно добавляют от 0,7 до 1 % марганца. Такие стали в маркировке после цифр имеют литеру Г.

Выплавка качественных УКС осуществляется по ГОСТ 1050 в электрических и мартеновских печах.

Выплавка стали в печах

Готовая продукция причисляется к одной из пяти категорий:

1. С проверкой на растяжение ненормализованных заготовок со стороной либо сечением 10 см.
2. С анализом на вязкость (ударную) и растяжение нормализованных заготовок 2,5 см (размер стороны или сечения).
3. Без испытаний на вязкость и растяжение.
4. С проверкой на растяжение отпущенных либо отожженных или нагартованных заготовок.
5. С анализом на вязкость и растяжение заготовок, прошедших термообработку.

Качественные УКС активно эксплуатируются в приборо- и машиностроении.