Применение стали углеродистой: Углеродистая сталь – свойства и сферы применения

Применение качественных углеродистых сталей

Углеродистые стали, которые содержат от 0,7 до 1,3 % углерода, в основном используются для изготовления ударного и режущего инструмента. Маркировка их отличается наличием буквы У, где «У» означает углеродистую сталь, а цифра после буквы говорит о содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь У13, сталь У7.

Также многостороннее применение находят качественные стали в технике. В зависимости от содержания углерода и термической обработки они обладают разнообразными механическими и технологическими свойствами, поэтому применяются для различных элементов тех или иных металлических конструкций.

Так низкоуглеродистые стали делят по назначению на две подгруппы.

1. Стали марки 05, 08, 10 — это малопрочные, но высокопластичныестали, которые благодаря способности к глубокой вытяжке применяются для холодной штамповки различных изделий. В горячекатаном состоянии без термической обработки их используют для шайб, прокладок, кожухов и других деталей, которые изготавливают методом холодной деформации и сварки.

2. Стали марки 15, 20, 25 — это цементуемые стали, которые предназначаются для деталей небольшого размера, например, кулачков, толкателей, малонагруженных шестерней. В процессе эксплуатации от них требуется твердая, износостойкая поверхность и вязкая сердцевина. После цементации поверхностный слой необходимо подвергнуть упрочнению закалкой в воде, которая должна сочетаться с низким отпуском. При этом получается, что сердцевина изделия упрочняется слабо из-за низкой прокаливаемости.

Цементуемые стали могут применяться как горячекатаными, так и после нормализации. Эти марки стали очень пластичны, хорошо штампуются и свариваются. Они применяются для изготовления деталей машин и приборов невысокой прочности (например, крепежные детали, втулки, штуцеры и т. п.), а также для деталей котлотурбостроения (трубы перегревателей, змеевики), которые работают под давлением при температуре от минус 40 до 425 °С.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 менее пласчтичные в отличии отот низкоуглеродистых, зато они обладают большей прочностью. Их используют после проведения таких операций как улучшение, нормализация и поверхностная закалка. В таком улучшенном состоянии (после того как сталь закалили и подвергли высокому отпуску на структуре сорбита) у стали повышается вязкость и пластичность, за счет этого у стали проявляется малая чувствительность к концентраторам напряжений.

Однако когда увеличивается сечение деталей механические свойства сталей снижаются из-за несквозной прокаливаемости. Среднеуглеродистые стали после улучшения могут применяться для изготовления деталей небольшого размера, у которых работоспособность определяется сопротивлением усталости (например, шатуны, коленчатые валы малооборотных двигателей, зубчатые колеса, маховики, оси и т. п.).

Высокоуглеродистые стали с концентрацией углерода 60, 65, 70, 75, 80, 85 и увеличенным содержанием марганца 60Г, 65Г и 70Г применяют в основном для рессор и пружин. Они обязательно должны быть подвергнуты закалке и среднему отпуску, чтобы получить более высокие упругие и прочностные свойства.

Углеродистая сталь — свойства, марки, классификация и применение сталей

Сталь – это сплав, состоящий из двух обязательных компонентов, – железа и углерода. Дополнительные элементы – кремний менее 1%, марганец менее 1%, сера – менее 0,05%, фосфор менее 0,06%. Содержание углерода не более 2,14%. Сплавы с процентным соотношением C, превышающим 2,14%, относятся к чугунам. По химическому составу марки стали разделяют на углеродистые и легированные, которые содержат дополнительные добавки, придающие материалу желаемые характеристики. Углеродистые стальные сплавы классифицируют по степени раскисления, содержанию углерода, качеству.

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.

Виды нелегированных углеродистых сталей по содержанию углерода

Низкоуглеродистые с содержанием C не более 0,25%

Большая часть этой продукции выпускается в виде холоднокатаных или отожженных листов и полос. Свойства, а следовательно области ее применения, зависят от процентного соотношения компонентов:

• До 0,1% C, Mn менее 0,4%. Высокая способность к горячей деформации и холодному волочению. Материалы востребованы при производстве проволоки, очень тонкого листа, используемого при изготовлении тары, а также для изготовления корпусов автомобилей.
• C 0,1-0,25%. Способность к деформированию ниже, чем у вышеописанной группы, но твердость и прочность выше. Часто эти марки востребованы для производства деталей с цементуемым поверхностным слоем. Процесс цементации позволяет получить износостойкий поверхностный слой в сочетании с вязкой сердцевиной. Это актуально для валов и шестерен.
• C на уровне 0,25%, Mn и Al – до 1,5%. Обладают высокой вязкостью. В металлы, предназначенные для штамповки, ковки, производства бесшовного трубного проката и листа для котлов, алюминий не добавляют.
• C на уровне 0,15%, Mn – до 1,2%, Pb до 0,3% или без него, минимальное количество Si. Эту группу применяют в массовом производстве на автоматических линиях деталей, не предназначенных для восприятия серьезных механических и температурных нагрузок. Для изделий с высокими требованиями по пластичности, вязкости, коррозионной стойкости сплавы не применяются.

Среднеуглеродистые с C0,2-0,6%

Содержание марганца обычно находится в пределах 0,6-1,65%. Применяются при производстве продукции, запланированной для эксплуатации при высоких нагрузках. Обычно их производят спокойными. Упрочняются нагартовкой или термообработкой. Все стали этой группы могут подвергаться ковке. Данная металлопродукция широко применяется в машиностроении. Марки с высоким содержанием углерода (0,4-0,6%) востребованы при производстве железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов.

Высокоуглеродистые – 0,6-2,0%

Повышение количества углерода до 1% приводит к росту прочности и твердости при постепенном снижении предела текучести и пластичности. При росте процентного соотношения C выше 1% начинается формирование грубой сетки из вторичного мартенсита, приводящей к понижению прочности материала. Поэтому стали с содержанием C более 1,3% практически не изготавливают.

Высокоуглеродистые марки имеют высокую себестоимость изготовления, обладают низкой пластичностью, плохо свариваются. Область применения этой группы достаточно ограничена – производство режущего инструмента, в том числе предназначенного для землеройной и сельскохозяйственной техники, изготовление высокопрочной проволоки.

Классификация конструкционных углеродистых сталей по качеству, их маркировка и применение

Конструкционные стали обыкновенного качества

Их производят в соответствии с ГОСТом 380-2005, в продажу поставляют в виде листового, сортового и фасонного проката. ГОСТ подразумевает выпуск следующих марок:

• Ст0;
• Ст1пс, Ст1сп, Ст1кп;
• Ст2пс, Ст2сп, Ст2кп;
• Ст3пс, Ст3сп, Ст3кп, Ст3Гсп, Ст3Гпс;
• Ст4пс, Ст4сп, Ст4кп;
• Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс;
• Ст6пс, Ст6сп.

Буквенно-цифровая маркировка этой группы сплавов:

• Ст – сталь;
• цифры 0-6 обозначают номер марки;
• наличие в обозначении буквы «Г» указывает на присутствие марганца в количестве 0,8% и более;
• последние две буквы характеризуют степень раскисления, сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

Сталь качественная конструкционная

Изготавливается в соответствии с ГОСТом 1050-2-13 следующих марок – 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, а также марки 55ПП, 60ПП, 60ПП «селект» – пониженной прокаливаемости. В маркировке таких сплавов указывают степени раскисления, если они относятся к кипящим или полуспокойным, например 10 кп или 10 пс. Индекс сп в обозначении качественных конструкционных марок не указывается.

Углеродистая сталь. Применение углеродистой стали

Как известно каждому еще со школьной парты, сталь содержит в своем составе углерод и небольшой процент других примесей. Давайте разберемся, чем же отличается углеродистая сталь? Сама по себе сталь делится на два вида – с легирующими элементами и без них. К первому виду относятся легированные, а ко второму – не легированные, углеродистые стали с очень малым количеством примесей. Это и есть основное и характерное отличие. При этом среднеуглеродистые и низкоуглеродистые стали могут быть легированными – для улучшения их свойств и качества.

Если исходить из содержания углерода в сплаве, классификация углеродистой стали разделяет ее на три вида: высокоуглеродистую, среднеуглеродистую и низкоуглеродистую сталь. По назначению в зависимости от содержания углерода – на инструментальную и конструкционную сталь.

Классификация углеродистой стали

В своем составе высокоуглеродистая сталь содержит от 0,6 до 2 процентов углерода. К ней относятся инструментальные, штамповые и некоторые разновидности пружинных сталей. Из нее производят стальную канатную проволоку. Конструкционные стали редко делают из высокоуглеродистых в связи с их малой вязкостью. При сварке изделий из высокоуглеродистой стали следует четко придерживаться определенных условий, иначе в зоне термического влияния появятся трещины. Высокоуглеродистая инструментальная сталь в свою очередь делится на качественную и высококачественную. Высококачественная отличается пониженным содержанием вредных примесей (сера, фосфор) в сплаве.

Содержание углерода в среднеуглеродистой стали -0,25 – 06 %. Сварка среднеуглеродистых сталей связана с теми же трудностями, что и высокоуглеродистая – с большой вероятностью образования трещин в сварных швах и околошовной зоне.

Наименьшее процентное соотношение углерода в сплаве имеет низкоуглеродистая сталь. Она хорошо сваривается всеми способами сварки, имея невысокую прочность и твердость, и, в большинстве случаев, не требует термической обработки после нее. Низкоуглеродистые стали относятся к мягким сталям, которые применяются чаще всего в отожжённом состоянии для изготовления деталей методом холодной штамповки, так как основной их особенностью является хорошая формообразующая способность в холодном состоянии. Они хорошо куются, цементируются и используются для изготовления мелких деталей.

Применение углеродистой стали

Наличие некоторых недостатков делает применение углеродистой стали несколько ограниченным. Среди них – низкая коррозийная стойкость в агрессивной среде, чувствительность к перегревам и ухудшение прочности при повышенных температурах.

Преимущества – высокий выход готового продукта, относительная дешевизна. Обозначения маркировок стали – буквенно-цифровые. Цифры указывают на процентное содержание углерода встали. Буквенное обозначение будет разным для различных видов углеродистой стали. Например, в сталях обычного качества применяют обозначение «Ст», в качественных – «Сталь». В инструментальных первая буква «У» указывает на принадлежность к углеродистым сталям, а наличие последней «А» – на ее высокое качество. Из углеродистой стали обыкновенного качества производят толстолистовой прокат, сортовой и фасонный прокат, а также изделия, изготовленные методом штамповки и ковки.

Углеродистая сталь

 Применение и расшифровка маркировки, состав и свойства углеродистой стали

Основной областью применения углеродистой стали является создание инструмента, из нее изготавливают несущую конструкцию и элементы машиностроения. На сегодняшний день это одна из самых востребованных сталей, по своим свойствам, за счет эксплуатационных и технических свойств, определяющих компонентами и соотношением в составе.                          

Состав

При плавке стали, используют углерод и дополнительные элементы. В зависимости к назначению к материалу, предъявляют определенные требования: твердость. Пластичность, предел текучести и т.д. Корректировать эти параметры возможно с помощью изменения процента содержания углерода. Соотношение углерода к общему объему является основным условием разделения стали на виды. Отличительное качество и особенности, описываются в нормативных документах.

Сталь углеродистая обыкновенного качества — ГОСТ 380-85.
Сталь углеродистая конструкционная – ГОСТ 380-88.
Сталь углеродистая инструментальная – ГОСТ 1435-54 и ГОСТ 5952-51.

Показатель твердости, определяется содержанием углерода. Чем больше процент углерода — тем прочнее изделие, но необходимо еще учитывать, тот факт, что при этом возрастает хрупкость. В зависимости от этого показателя, сталь разделяют на несколько видов:

Низкоуглеродистая сталь – процент углерода в составе стали составляет 0,25. Основным отличием низкоуглеродистой стали является – относительно легкая деформация, как в холодном состоянии, так и под воздействием высоких температур.

Среднеуглеродистые стали – процент углерода от 0,3 до 0,6. Среднеуглеродистая сталь обладает достаточной прочностью, имеет высокие показатели пластичности и текучести, что важно при обработке. Основной областью применения данной стали является элементы конструкций, эксплуатация которых подразумевается нормативными условиями.

Высокоуглеродистая сталь имеет высокий процент углерода – от 0,6 до 1,4. Из данной стали изготавливают высокопрочные инструменты и приборы для измерения.

Каждый из этих видов стали имеет определенную область применения.

 

Обыкновенного качества.

Это самый востребованный вид стали в настоящее время. Она производится в виде проката – листов, прутьев, швеллеров и балок. Благодаря своим свойствам может использоваться в качестве опорных конструкций, элементов машиностроения. Для того чтобы узнать свойства определенного вида углеродистой стали обыкновенного качества, нужно знать принцип ее маркирования. Обозначение всегда должно соответствовать ГОСТу. В названии указывается вид металла – СТ. Затем идет цифровой номер, определяющий содержание перлита и углерода. Чем больше номер – тем прочнее изделие. Нумерация может варьироваться от 0 до 6.

Затем в названии указывается способ раскисления — СП – спокойная; ПС – полуспокойная; КП – кипящая.

Помимо этого углеродистая сталь имеет разделение на три подвида:

А – ее химический состав не регламентируется. Главным показателем являются механические свойства. Она не проходит предварительную стадию обработки давлением. Не предназначена для сварки.
Б – ее химический состав должен соответствовать нормативной документации. Изделия из этого материала могут подвергаться обработке – штамповке, ковке и т.д. Но при этом возможно изменение механических свойств. Некоторые сорта можно подвергать термическому воздействию.
И – наиболее качественный вид материала. Для этих марок характерны механические свойства группы «А» и гарантированный химический состав группы «Б». Конструкции могут свариваться между собой.

В маркировке группа «А» не указывается. Если же сорт материала соответствует группам «Б» или «В» — эти буквы указывают в начале маркировки. При использовании в составе марганца с повышенным содержанием в названии марки используют букву «Г». Пример: БСт3Гпс – сталь группы «Б», с содержанием углерода, соответствующего обозначению «6», с добавлением марганца в полуспокойном состоянии.

Качественная

При изготовлении этих сортов стали предъявляются повышенные требования, как к химическому составу, так и к механическим свойствам. Помимо этого регламентируется содержание вредных компонентов.

Сера – не более 0,04%.
Фосфор – не более 0,035%.

Данные сорта обозначаются буквой «У». Следующие за ней цифры указывают % содержание углерода (в сотых долях процента). Такие марки стали используются для изготовления инструмента, ответственных элементов в машиностроении, а также при производстве точных измерительных приборов.

У7 – применяется для производства зубил, штампов, кузнечного инструмента, молотов.
У8 и У8Г (с содержанием марганца) – пробойники, ножи по металлу, инструмент, предназначенный для обработки камня.
У9 – инструмент для деревообработки, кернеры, штемпеля.
У10 и У11 – метчики, развертки, плашки, полотна для ножовок. У12 и У13 – резцы для обработки твердого металла, сверла.

На что еще нужно обращать внимание при выборе углеродистой стали? Важно помнить, что чем лучше показатель твердости, тем более хрупким будет изделие. Так, для инструментальных сортов качественной стали характерна хорошая механическая прочность, низкая текучесть и пластичность.

Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки – РТС-тендер

ГОСТ 380-94

Группа В20

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА

Марки

Common quality carbon steel. Grades

МКС 77.080.20
ОКП 08 7010

Дата введения 1998-01-01

1 РАЗРАБОТАН Украинским государственным научно-исследовательским институтом металлов УкрНИИМет

ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1994 г.

За принятие проголосовали:

Наименование государства	Наименование национального органа по стандартизации
Азербайджанская Республика	Азгосстандарт
Республика Армения	Армгосстандарт
Республика Белоруссия	Госстандарт Белоруссии
Грузия	Грузстандарт
Республика Казахстан	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизская Республика	Киргизстандарт
Республика Молдова	Молдовастандарт
Российская Федерация	Госстандарт России
Республика Узбекистан	Узгосстандарт
Украина	Госстандарт Украины

3 Настоящий стандарт соответствует международным стандартам ИСО 630-80 “Сталь конструкционная. Пластины, широкие фаски, бруски и профили” и ИСО 1052-82 “Сталь конструкционная общего назначения” в части требований к химическому составу стали

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 2 июня 1997 г. N 205 межгосударственный стандарт ГОСТ 380-94 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1998 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 380-88

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на углеродистую сталь обыкновенного качества, предназначенную для изготовления проката горячекатаного: сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, заготовок катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и др.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 7565-81 Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического анализа

ГОСТ 17745-90 Стали и сплавы. Методы определения газов

ГОСТ 18895-81 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа

ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 22536.1-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита

ГОСТ 22536.2-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы

ГОСТ 22536.3-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения фосфора

ГОСТ 22536.4-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения кремния

ГОСТ 22536.5-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения марганца

ГОСТ 22536.6-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения мышьяка

ГОСТ 22536.7-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения хрома

ГОСТ 22536.8-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения меди

ГОСТ 22536.9-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля

ГОСТ 22536.10-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения алюминия

ГОСТ 22536.11-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана

3 МАРКИ СТАЛИ

3.1 Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Буквы Ст обозначают “Сталь”, цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы “кп”, “пс”, “сп” — степень раскисления (“кп” — кипящая, “пс” — полуспокойная, “сп” — спокойная).

3.2 Сопоставление марок стали типа “Ст” и типа “Fe” приведено в приложении А.

3.3 Требования к химическому составу стали марок Fe310, Fe360, Fe430, Fe490, Fe510, Fe590, Fe690 приведены в приложении Б.

3.4 Степень раскисления, если она не указана в заказе, устанавливает изготовитель.

4 ТРЕБОВАНИЯ К ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ СТАЛИ

4.1 Химический состав стали по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, приведенным в таблице 1.


Таблица 1

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	углерода	марганца	кремния
Ст0	Не более 0,23	—	—
Ст1кп	0,06-0,12	0,25-0,50	Не более 0,05
Ст1пс	0,06-0,12	0,25-0,50	0,05-0,15
Ст1сп	0,06-0,12	0,25-0,50	0,15-0,30
Ст2кп	0,09-0,15	0,25-0,50	Не более 0,05
Ст2пс	0,09-0,15	0,25-0,50	0,05-0,15
Ст2сп	0.09-0,15	0,25-0,50	0,15-0,30
Ст3кп	0,14-0,22	0,30-0,60	Не более 0,05
Ст3пс	0,14-0,22	0,40-0,65	0,05-0,15
Ст3сп	0,14-0,22	0,40-0,65	0,15-0,30
Ст3Гпс	0,14-0,22	0,80-1,10	Не более 0,15
Ст3Гсп	0,14-0,20	0,80-1,10	0,15-0,30
Ст4кп	0,18-0,27	0,40-0,70	Не более 0,05
Ст4пс	0,18-0,27	0,40-0,70	0,05-0,15
Ст4сп	0,18-0,27	0,40-0,70	0,15-0,30
Ст5пс	0,28-0,37	0,50-0,80	0,05-0,15
Ст5сп	0,28-0,37	0,50-0,80	0,15-0,30
Ст5Гпс	0,22-0,30	0,80-1,20	Не более 0,15
Ст6пс	0,38-0,49	0,50-0,80	0,05-0,15
Ст6сп	0,38-0,49	0,50-0,80	0,15-0,30

4.2 В стали марки Ст0 массовая доля марганца, кремния, хрома, никеля, меди, мышьяка не нормируется.

4.3 При раскислении полуспокойной стали алюминием, титаном или другими раскислителями, не содержащими кремний, а также несколькими раскислителями (ферросилицием и алюминием, ферросилицием и титаном и др.) массовая доля кремния в стали допускается менее 0,05 %. Раскисление титаном, алюминием и другими раскислителями, не содержащими кремния, указывается в документе о качестве.

4.4 Массовая доля хрома, никеля и меди в стали должна быть не более 0,30 % каждого.

В стали, изготовленной скрап-процессом, допускается массовая доля меди до 0,40 %, хрома и никеля — до 0,35 % каждого. При этом в стали марок Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс и Ст3Гсп массовая доля углерода должна быть не более 0,20 %.

4.5 Массовая доля азота в стали должна быть не более 0,010%. Допускается массовая доля азота в стали до 0,013 %, если при повышении массовой доли азота на 0,001 % нормативное значение массовой доли фосфора снижается на 0,005 %.

Массовая доля азота в стали, выплавленной в электропечах, должна быть не более 0,012 %.

4.6 Массовая доля серы в стали всех марок, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора — не более 0,040 %, в стали марки Ст0: серы — не более 0,060 %, фосфора — не более 0,070 %.

4.7 Массовая доля мышьяка в стали должна быть не более 0,080 %.

В стали, выплавленной на базе керченских руд, массовая доля мышьяка — не более 0,150 %, фосфора — не более 0,050 %.

4.8 Предельные отклонения по химическому составу проката, заготовок, поковок и изделий дальнейшего передела должны соответствовать приведенным в таблице 2.


Таблица 2

Элемент	Предельные отклонения по химическому составу, %
	Кипящая сталь	Полуспокойная и спокойная сталь
Углерод	±0,030	+0,030 -0,020
Марганец	+0,050 -0,040	+0,050 -0,030
Кремний	—	+0,030 -0,020
Фосфор	+0,006	+0,005
Сера	+0,006	+0,005
Азот	+0,002	+0,002
Примечание — Для проката из стали марок Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс и Ст3Гсп, предназначенного для сварных конструкций, плюсовые отклонения по массовой доле углерода не допускаются

5 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

5.1 Методы отбора проб для определения химического состава стали — по ГОСТ 7565.

5.2 Химический анализ стали — по ГОСТ 17745, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.11 или другими методами, утвержденными в установленном порядке и обеспечивающими необходимую точность.

При разногласиях между изготовителем и потребителем оценку производят стандартными методами.

5.3 Определение массовой доли хрома, никеля, меди, мышьяка, азота, а в кипящей стали также кремния, допускается не проводить при гарантии обеспечения норм изготовителем. В стали, выплавленной на базе керченских руд, определение мышьяка обязательно.

6 МАРКИРОВКА ПРОДУКЦИИ

Для маркировки продукции используют краску цветов, приведенных в таблице 3.


Таблица 3

Марки стали	Цвета маркировки
Ст0		Красный и зеленый
Ст1		Желтый и черный
Ст2		Желтый
Ст3		Красный
Ст3Гпс		Красный и коричневый
Ст3Гсп		Синий и коричневый
Ст4		Черный
Ст5		Зеленый
Ст5Гпс		Зеленый и коричневый
Ст6		Синий

ПРИЛОЖЕНИЕ А (рекомендуемое). Сопоставление марок стали типа “Ст” и “Fe” по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

Таблица А.1

Марки стали
“Ст”	“Fe”	“Ст”	“Fe”
Ст0	Fe310-0	Ст4кп	Fe430-А
Ст1кп	—	Ст4пс	Fe430-В
Ст1пс	—	Ст4сп	Fe430-С
Ст1сп	—	—	Fe430-D
Ст2кп	—	Ст5пс	Fe510-В, Fe490
Ст2пс	—	Ст5Гпс	Fe510-B, Fe490
Ст2сп	—	Ст5сп	Fe510-C, Fe490
Ст3кп	Fe360-А
Ст3пс	Fe360-B	Ст6пс	Fe590
Ст3Гпс	Fe360-В	Ст6сп	Fe590
Ст3сп	Fe360-С	—	Fe690
Ст3Гсп	Fe360-С Fe360-D

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое). Требования к стали по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)

Б.1 Химический состав стали по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, указанным в таблице Б.1.


Таблица Б.1

Марка стали	Категория качества	Толщина проката, мм	Массовая доля элементов, %, не более				Степень раскис- ления
			углерода	фосфора	серы	азота
Fe310	0	—	—	—	—	—	—
Fe360	А	—	0,20	0,060	0,050	—	—
	В	До 16 Св. 16	0,18 0,20	0,050 0,050	0,050 0,050	0,009 0,009	— —
	С	— —	0,17 0,17	0,045 0,040	0,045 0,040	0,009 —	Е СF
Fe430	А	—	0,24	0,060	0,050	—	—
	В	До 40	0,21	0,050	0,050	0,009	Е
		Св. 40	0,22	0,050	0,050	0,009	Е
	С	—	0,20	0,045	0,045	0,009	Е
		—	0,20	0,040	0,040	—	CF
Fe510	В	—	0,22	0,050	0,050	—	Е
	С	До 16	0,20	0,045	0,045	—	Е
		Св. 16	0,22	0,045	0,045	—	Е
		До 35	0,20	0,040	0,040	—	CF
		Св. 35	0,22	0,040	0,040	—	CF
Fe490	—	—	—	0,050	0,050	—	—
Fe590	—	—	—	0,050	0,050	—	—
Fe690	—	—	—	0,050	0,050	—	—
Примечания 1 Знак “-“ означает, что показатель не нормируется. 2 Е — спокойная сталь. 3 CF — мелкозернистая спокойная сталь. Рекомендуется массовая доля общего алюминия — не менее 0,02%.

Б.2 Сталь марок Fe490, Fe590, Fe690 изготовляют полуспокойной и спокойной.

Б.3 Для стали марок Fe310, Fe360, Fe430, Fe510 массовая доля марганца — не более 1,60 %, кремния — не более 0,55 %.

Б.4 Массовую долю азота определяют по требованию потребителя.

Для стали, раскисленной алюминием, допускается массовая доля азота до 0,015%.

Массовая доля азота в стали, выплавленной в электропечах, должна быть не более 0,012 %.

Б.5 Предельные отклонения по химическому составу в готовом прокате должны соответствовать приведенным в таблице Б.2.


Таблица Б.2

Элемент	Предельные отклонения в прокате из стали, %
	кипящей	полуспокойной и спокойной
Углерод	+0,050	+0,030
Марганец	—	+0,100
Кремний	—	+0,050
Фосфор	+0,015	+0,005
Сера	+0,015	+0,005
Азот	+0,002	+0,002

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 1997

Конструкционные, углеродистые и стали спец.назначения

04 мая 2021, 08:02

В предыдущей статье мы разобрали виды стали по химическому составу: легированные и углеродистые сплавы. Сегодня речь пойдет про применение или назначение металлических материалов из стали. Литейные железоуглеродистые стали различаются не только по составу, но и по эксплуатационным характеристикам. Так, в зависимости от области применения, стальные сплавы разделяют на три назначения:

• конструкционные: строительные и машиностроительные;
• инструментальные;
• специального назначения.

Конструкционные стали дополнительно делятся на строительные и машиностроительные.

Классификация по области применения неразрывно связана с распределением углеродистых и легированных сталей по качеству сплава. В чем отличие и как разобраться в видах?

Конструкционные стали

Конструкционная легированная и углеродистая сталь применяется в отраслях машиностроения, при изготовлении конструкций для строительных и крепежных работ, в профильном и листовом прокате, при изготовлении трубопроводной арматуры и деталей трубопровода и т.д.

В конструкционных углеродистых сталях общее содержание углерода до  0,6% (но в некоторых случаях до 0,85%). Углеродистые стали делят на сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380-05 и сталь качественную по ГОСТ 1050-88. Качественную сталь применяют при изготовлении изделий, требующих от материала большей пластичности, работы в условиях повышенного давления, в условиях ударопрочности и др. Отличаются между собой в большей прочности, пластичности и сопротивляемости ударным нагрузкам.

• Сталь обыкновенного качества. Можно встретить обозначения по степени раскисленности, сталь может быть кипящей «кп», полуспокойной «пс» и спокойной «сп». Буквенно-цифровое обозначение в маркировке варьируется от ст Ст0 до Ст6. Цифры — порядковый номер, указывают содержание углерода. 
  Например: Ст4, Ст2.
• Качественная сталь. Цифры в обозначении стали выражают содержание  углерода в сотых долях процента.
  Например: Сталь 20, Сталь 45

Конструкционные легированные стали относятся к ГОСТ 4543-16. Свойства таких сталей указываются в маркировке. На первом месте стоит численное содержание углерода в сплаве. Буквы отвечают за обозначения легирующих элементов, а последующие числа — процентное содержание этих легирующих элементов. Числа могут совсем отсутствовать в маркировке и пишут только буквы, тогда эту информацию можно расшифровать, как процент легирующих элементов содержится в количестве 1,0 – 1,5%. Буква «А» в конце маркировки указывает, что данная сталь является высококачественной. Например: 13ХФА, 30ХМА, 40Х.

Конструкционные стали делятся на строительные (низкоуглеродистые, низколегированные) и машиностроительные (средне- и высокоуглеродистые). Малоуглеродистые стали отличаются хорошей свариваемостью и чаще всего их применяют для сварки строительных конструкций. В машиностроительных сталях хорошо сочетается прочность, ударная вязкость, пластичность, износостойкость. Из самого названия можно легко догадаться — такие стали применяют для различных деталей машин.

Инструментальные стали

Дополнительным разделением сталей является инструментальные свойства. Такие стали разделяют на две группы по предназначению: изготовление режущего (отрасль металлорезки, измерительные конструкции, хирургические инструменты и т.д.) и штампового  инструмента (горячая и холодная штамповка, прессы, прокатные валы и т.д). После термической обработки (закалка и отпуск), такие стали обладают высокой твердостью и прочностью. Готовые инструменты: штангенциркули, зубилы, сверла, нутромеры и т.д.

Инструментальная углеродистая сталь по ГОСТ 1435, на первом месте маркировки в численном выражении указывает содержание углерода от 0,7 до 1,4%. Встречается качественные (от У7 до У13) и высококачественные сплавы (от У7А до У13А). Содержание углерода в десятых долях процента указывается в цифрах. По аналогии с конструкционными легированными сталями, индекс «А» в конце обозначения информирует, что перед вами высококачественная инструментальная углеродистая сталь.  

Легирующие добавки в инструментальных легированных сталях всегда высокого качества, зачастую это дефицитные элементы, например кобальт, вольфрам, титан. В маркировке подобного вида стали нет необходимости указывать индекс «А» — сплав по умолчанию высококачественный. На первом месте в маркировке может отсутствовать численное обозначение, в таком случае расшифровывается так: содержание углерода в стали примерно входит в 1%. Следом буквы и цифры указывают содержание легирующих элементов в целых процентах.

Углеродистые и легированные стали специального назначения

Особое назначение в сталях обусловлено наличием как специальных элементов в сплавах, так и прочими химическими свойствами, такими как: нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаропрочные и жаростойкие (окалиностойкие), кислотостойкие и др. Например, такие сплавы используют в средах  с повышенными агрессивными свойствами, стойкостью к радиации или с электротехническими качествами.

— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Инструментальная сталь | ГОСТы и ТУ компании МЕТАЛЛСЕРВИС

Подразделяется на:

• Инструментальную углеродистую;
• Инструментальную легированную;
• Инструментальную быстрорежущую.

Сортамент инструментальной стали должен соответствовать:

Инструментальная углеродистая сталь

Изготовляется согласно ГОСТ 1435-74 PDF.

Инструментальная углеродистая сталь маркируется буквой У, что означает «углеродистая», и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Если сталь повышенного качества, то в конце марки ставится буква А . Например: У12А содержит 1,2%С и является сталью повышенного качества.

Марки: У7, У8, У9, У10, У11,У12и У13.

Назначение: предназначены для изготовления инструмента (сверла, метчики, развертки, напильники и др.), работающего в относительно легких условиях резания (небольшие скорости, температура нагрева инструмента не выше 200^оС). Недостаток углеродистых инструментальных сталей заключается в низкой теплостойкости, т.е. быстром разупрочнении при нагреве.

Свариваемость: инструментальная углеродистая сталь не применяется для сварных конструкций.

Инструментальная легированная сталь (в том числе штамповая)

Изготовляется согласно ГОСТ 5950-2000 PDF.

Марки: 9ХС, ХВГ, Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС и т.д.

Стали Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС относятся к разряду штамповых сталей.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Х- легированная хромом, В — легированная вольфрамом, Г — легированная марганцем. Количество хрома, вольфрама, марганца в стали определяется ГОСТом.

Стали 9ХС и ХВГ взаимозаменяемы. Сталь 9ХС является заменителем марки 65Г.

Назначение: применяются для изготовления режущего инструмента (метчики, сверла, плашки, развертки, фрезы, протяжки), а также штампового инструмента более ответственного назначения, чем из углеродистых инструментальных сталей.

Свариваемость: инструментальная легированная сталь не применяется для сварных конструкций.

Инструментальная быстрорежущая сталь

Изготавливается согласно ГОСТ 19265-73 PDF.

Марки: Р18, Р6М5, Р9К5 и т.д.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: Р — быстрорежущая, цифра — содержание вольфрама в десятых долях процента, М , К — легированная молибденом или кобальтом соответственно, их количество определяется ГОСТом.

Назначение: быстрорежущие стали наиболее характерны для режущих инструментов. Они сочетают в себе высокую теплоустойчивость (600-650⁰С в зависимости от состава и обработки), высокую твердость и износостойкость при повышенных температурах и повышенное сопротивление пластической деформации.

Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х свариваемость хорошая.

Углеродистая сталь

: свойства, примеры и применение

Углеродистая сталь — это железоуглеродистый сплав, содержащий до 2,1 мас.% Углерода. Для углеродистых сталей не существует минимального указанного содержания других легирующих элементов, однако они часто содержат марганец. Максимальное содержание марганца, кремния и меди должно быть менее 1,65 мас.%, 0,6 мас.% И 0,6 мас.% Соответственно.

Виды углеродистой стали и их свойства

Углеродистая сталь

может быть разделена на три категории в зависимости от содержания углерода: низкоуглеродистая сталь (или низкоуглеродистая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь [1].Их содержание углерода, микроструктура и свойства сравниваются следующим образом:

	Содержание углерода (мас.%)	Микроструктура	Недвижимость	Примеры
Низкоуглеродистая Сталь	<0,25	Феррит, перлит	Низкая твердость и стоимость.Высокая пластичность, вязкость, обрабатываемость и свариваемость	AISI 304, ASTM A815, AISI 316L
Среднеуглеродистая Сталь	0,25 — 0,60	Мартенсит	Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и вязкость	AISI 409, ASTM A29, SCM435
Высокоуглеродистая Сталь	0.60 — 1,25	Перлит	Высокая твердость, прочность, низкая пластичность	AISI 440C, EN 10088-3

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь — наиболее широко используемая разновидность углеродистой стали. Эти стали обычно имеют содержание углерода менее 0,25 мас.%. Их нельзя закалить термической обработкой (с образованием мартенсита), поэтому обычно это достигается холодной обработкой.

Углеродистые стали обычно относительно мягкие и имеют низкую прочность.Однако они обладают высокой пластичностью, что делает их идеальными для обработки, сварки и низкой стоимостью.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) также часто классифицируются как низкоуглеродистые стали, однако они также содержат другие элементы, такие как медь, никель, ванадий и молибден. В совокупности они составляют до 10 мас.% От содержания стали. Высокопрочные низколегированные стали, как следует из названия, обладают более высокой прочностью, что достигается термической обработкой. Они также сохраняют пластичность, благодаря чему их легко формовать и обрабатывать.HSLA более устойчивы к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали.

Сталь среднеуглеродистая

Среднеуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,25–0,60 мас.% И марганца 0,60–1,65 мас.%. Механические свойства этой стали улучшаются за счет термообработки, включающей аутентификацию с последующей закалкой и отпуском, что придает им мартенситную микроструктуру.

Термическая обработка может проводиться только на очень тонких сечениях, однако могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель, чтобы улучшить способность стали подвергаться термообработке и, следовательно, закалке.

Закаленные среднеуглеродистые стали обладают большей прочностью, чем низкоуглеродистые стали, однако это происходит за счет пластичности и вязкости.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь содержит 0,60–1,25 мас.% Углерода и 0,30–0,90 мас.% Марганца. Он имеет самую высокую твердость и ударную вязкость среди углеродистых сталей и самую низкую пластичность. Высокоуглеродистые стали очень износостойкие благодаря тому, что они почти всегда подвергаются закалке и отпуску.

Инструментальные стали и штамповые стали — это виды высокоуглеродистых сталей, которые содержат дополнительные легирующие элементы, включая хром, ванадий, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению очень твердой износостойкой стали, что является результатом образования карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC).

Производство и обработка

Углеродистая сталь

может быть произведена из переработанной стали, первичной стали или их комбинации.

Чистая сталь производится путем объединения железной руды, кокса (полученного путем нагревания угля в отсутствие воздуха) и извести в доменной печи при температуре около 1650 ° C.Расплавленное железо, извлеченное из железной руды, обогащается углеродом из горящего кокса. Оставшиеся примеси соединяются с известью, образуя шлак, который плавает поверх расплавленного металла, откуда его можно извлечь.

Полученная жидкая сталь содержит примерно 4 мас.% Углерода. Затем это содержание углерода снижается до желаемого количества в процессе, называемом обезуглероживанием. Это достигается за счет пропускания кислорода через расплав, который окисляет углерод в стали, образуя монооксид углерода и диоксид углерода.

Примеры и приложения

Сталь низкоуглеродистая

Низкоуглеродистая сталь часто используется в деталях кузова автомобилей, конструктивных формах (двутавровые балки, швеллер и уголки), трубах, конструктивных элементах и ​​компонентах мостов, а также пищевых банках.

Сталь среднеуглеродистая

Благодаря своей высокой прочности, износостойкости и вязкости среднеуглеродистые стали часто используются для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, коленчатых валов, зубчатых колес и деталей машин, требующих такого сочетания свойств.

Высокоуглеродистая сталь

Благодаря высокой износостойкости и твердости высокоуглеродистые стали используются в режущих инструментах, пружинах, проволоке высокой прочности и штампах.

Сравнение свойств и областей применения различных марок

Примеры, свойства и области применения различных углеродистых сталей сравниваются в следующей таблице.

Тип	Название AISI / ASTM	Содержание углерода (мас.%)	Предел прочности (МПа)	Предел текучести (МПа)	Пластичность (% удлинения на 50 мм)	Приложения
Низкая	1010	0,10	325	180	28	Автомобильные панели, гвозди, проволока
Низкая	1020	0.20	380	205	25	Трубы конструкционные из листовой стали
Низкая	A36	0,29	400	220	23	Строительный
Низкая	A516 Класс 70	0.31	485	260	21	Сосуды низкотемпературные напорные
Средний	1030	0,27 — 0,34	460	325	12	Детали машин, шестерни, переключатели, оси, болты
Средний	1040	0.37 — 0,44	620	415	25	Коленчатые валы, муфты, холодноголовые детали.
Высокая	1080	0,75 — 0,88	924	440	12	Музыкальный провод
Высокая	1095	0.90–1,04	665	380	10	Пружины, режущие инструменты

Углеродистая сталь лучше мягкой стали?

Или они одинаковые?

Углеродистая сталь лучше мягкой стали? Хитрый вопрос! Мягкая сталь — это разновидность углеродистой стали. Элемент углерод присутствует во всей стали. Когда этот углерод является основным легирующим элементом, сплав считается углеродистой сталью.«Низкоуглеродистая» сталь — это еще одно название мягкой стали. Есть и другие углеродистые стали с другим содержанием углерода. Какой из них лучше, зависит от того, для чего будет использоваться сталь.

Ежегодно производится более 1,5 миллиарда тонн стали для производства такой разнообразной продукции, как швейные иглы и конструкционные балки для небоскребов. Углеродистая сталь — это наиболее часто используемые стальные сплавы, на которые приходится примерно 85% всего производства в США. Содержание углерода в продукте находится в диапазоне 0–2%.Этот углерод влияет на микроструктуру стали, придавая ей легендарную прочность и стойкость. Эти сплавы также содержат небольшое количество марганца, кремния и меди. Мягкая сталь — это коммерческий термин для обозначения низкоуглеродистой стали, в которой содержание углерода находится в диапазоне 0,04–0,3%.

Низкоуглеродистая сталь обладает исключительной пластичностью и используется для трубопроводов, транспортирующих нефть, газ или воду.

Категории углеродистой стали

Углеродистую сталь

можно разделить на категории в зависимости от химического состава и характеристик продукта.Низкоуглеродистая сталь также относится к категории низкоуглеродистых сталей, так как в ней такое же содержание углерода. Обычная углеродистая сталь не содержит сплавов и может быть разделена на четыре категории:

1. Низкоуглеродистая или низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь содержит 0,04–0,3% углерода и является наиболее распространенной маркой углеродистой стали. Низкоуглеродистая сталь также считается низкоуглеродистой сталью, поскольку она определяется как имеющая низкое содержание углерода 0,05–0,25%. Низкоуглеродистая сталь пластична, легко поддается формованию и может использоваться для изготовления деталей кузова автомобилей, пластин и изделий из проволоки.В верхней части диапазона низкого содержания углерода и с добавлением марганца до 1,5% механические свойства подходят для штамповок, поковок, бесшовных труб и котельных плит.

2. Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистая сталь имеет диапазон содержания углерода 0,31–0,6% и марганца 0,6–1,65%. Эту сталь можно подвергать термообработке и закалке для дальнейшего регулирования микроструктуры и механических свойств. Популярные области применения включают валы, оси, шестерни, рельсы и железнодорожные колеса.

3. Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь имеет диапазон содержания углерода 0,6–1% с содержанием марганца 0,3–0,9%. Свойства высокоуглеродистых сталей делают их пригодными для использования в качестве пружин и высокопрочной проволоки. Эти изделия нельзя сваривать, если в процедуру сварки не включена подробная программа термической обработки. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления режущих инструментов, высокопрочной проволоки и пружин.

4. Сверхвысокуглеродистая сталь

Сверхвысокуглеродистая сталь имеет диапазон углерода 1.25–2% и известен как экспериментальный сплав. Отпуск позволяет производить сталь с высоким уровнем твердости, которая полезна для таких применений, как ножи, оси или пробойники.

Производство углеродистой стали

Производство углеродистой и низкоуглеродистой стали

осуществляется в три этапа:

1. Первичное производство стали
2. Вторичное производство стали
3. Кастинг

За ними следуют различные методы отделки, которые напрямую влияют на характеристики конечного продукта.

Сталь производится в доменной печи, а затем жидкая сталь выпускается из печи в ковши или стальные ванны для дальнейшей обработки.

1. Первичное производство стали

Сталь

может быть изготовлена ​​либо из 100% переработанного материала, либо из комбинации переработанного материала и первичной стали. Чистая сталь производится в доменной печи из железной руды, кокса (полученного из угля) и извести. Сырье добавляется в верхнюю часть печи, которая работает при температуре 3000 ° F. Когда железная руда плавится и смешивается с горящим коксом, углерод выделяется в расплавленный продукт.Примеси поглощаются известью в шлак на поверхности, который можно удалить из жидкой стали. Продукт на этой стадии содержит около 4% углерода и все еще имеет некоторые примеси. Расплав первичной стали поступает в кислородную печь (кислородно-конвертерную печь), которая уже содержит переработанный металлолом. Чистый кислород продувается через жидкую сталь, чтобы окислить избыток углерода, образуя готовый продукт с содержанием углерода до 1,5%.

Переработанный стальной лом можно переработать без добавления первичной стали в электродуговой печи.Электрическая дуга большой мощности плавит металл при температуре до 3000 ° F. По мере плавления стального лома в печь можно загружать дополнительные партии лома на полную мощность. После получения плоской ванны расплавленной стали кислород продувается так же, как и через кислородный конвертер. В обоих случаях жидкая сталь выпускается из печи в ковши или стальные ванны для дальнейшей обработки, а поверхностный шлак, содержащий примеси, удаляется.

2. Вторичное производство стали

Рыночный спрос на стальную продукцию более высокого качества и стабильные свойства стимулировал развитие вторичных сталеплавильных процессов.

Электродуговая печь

Состав стали изменяют в дуговой электропечи путем добавления или удаления отдельных компонентов или путем изменения температуры.

• Перемешивание
  Электромагнитные поля используются для создания турбулентных токов в ковше. Этот метод легко отделяет неметаллические включения, всплывающие на поверхность, обеспечивая при этом однородную смесь и состав стали.
• Ковш-печь
  Ковш действует как вторичная электродная печь, обеспечивая точный контроль температуры и дозированный впрыск компонентов сплава.
• Впрыск в ковш
  Инертный газ вводится на дно стальной ванны. Когда газ нагревается и поднимается через расплавленную сталь, достигается эффект перемешивания.
• Дегазация
  Удаляет водород, кислород и азот, а также снижает содержание серы в продукте. Различные методы, используемые для дегазации расплавленной стали, включая вакуум, вдувание инертного газа и контроль температуры.
• Регулировка состава (барботаж герметичного аргона с продувкой кислородом — CAS-OB)
  Перемешивание достигается путем впрыскивания газообразного аргона в герметичную стальную ванну.Расположение трубопровода предотвращает нарушение шлака, в то время как содержание водорода снижается, а оксидные включения всплывают на поверхность. Кислород подается в ванну через трубку, а алюминий добавляется через трубку, обеспечивая повышенный уровень контроля температуры и точный конечный состав.

Раскисляющая сталь

Важнейшим аспектом вторичного производства стали является удаление кислорода. Присутствие кислорода в расплавленной стали, когда она начинает затвердевать, приводит к реакции с углеродом с выделением газообразного монооксида углерода.Контроль раскисления можно использовать для изменения характеристик готового продукта и, следовательно, пригодности стали для различных применений.

• Облицовочная сталь
  Облицовочная сталь — это недеокисленные или частично раскисленные стали. Во время затвердевания образуется высокий уровень окиси углерода, что приводит к хорошему качеству поверхности, но с наличием большого количества дыр.
• Стали с крышками
  Стали с крышками вначале следуют той же схеме, что и кромка, но примерно через минуту форма закрывается крышкой для подавления образования окиси углерода.
• Полузабитые стали
  Полузабитые стали перед заливкой в ​​форму частично раскислили и обычно имеют содержание углерода в диапазоне 0,15–0,3%.
• Прокатанные стали
  Прокатанные стали были полностью раскислены, так что во время затвердевания вообще не образуется окись углерода. Готовый продукт имеет однородную структуру и отсутствие раковин. Алюминий добавляется в ковш или изложницу в качестве первичного раскислителя, чтобы «убить» образование монооксида углерода; однако есть применения, в которых добавление алюминия к готовому продукту нежелательно.Альтернативой алюминию являются ферросплавы марганца и кремния или силицид кальция.

3. Отливка

Традиционные методы разливки включают подъем ковша краном, чтобы расплавленная сталь могла быть разлита в отдельные изложницы, установленные на железнодорожных вагонах. Формы для изготовления слитков слегка сужаются, чтобы облегчить извлечение слитков после затвердевания. Слитки перемещаются в ямы для выдержки, где их повторно нагревают для горячей прокатки.

Литейные машины позволяют производить непрерывную разливку жидкой стали в формы, более подходящие для последующей обработки.Ковши поднимаются на возвышенную платформу, где они выгружают расплавленную сталь в промежуточный ковш, который питает разливочную машину. Расплавленная сталь подается из промежуточного ковша в изложницу с водяным охлаждением и подвижным днищем. По мере затвердевания стальной оболочки пластина медленно опускается, позволяя большему количеству расплавленной стали попасть в изложницу. Сталь формуют в слябы, блюмы или заготовки на машине непрерывного литья заготовок. Затвердевший продукт натягивается роликами, после чего распрямляется и разрезается на конце машины.Этот процесс может продолжаться без перерыва в течение нескольких дней или недель.

Отделка из углеродистой стали

После завершения процесса производства углеродистой стали его подвергают прокатке, термообработке, поверхностной обработке или последующей вторичной обработке.

ИЗДЕЛИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ХОЛОДОФОРМОВАНИЯ

Поручни
Поручни
Поручни по индивидуальному заказу

Машиностроение
Строительство

Пластины (толщина более 1/4 дюйма)

Тяжелое производство
Котлы
Мосты
Промышленные суда
Цистерны
Корабли

Листы (толщина менее 1/4 дюйма)

Кузова
Бытовая техника
Оргтехника
Банки для напитков

Каркасы конструкции
Раскосы
Валы
Оси

После того, как сталь покидает прокатный стан, перерабатывающие предприятия используют различные методы вторичной обработки для предотвращения коррозии и улучшения свойств металла.Преобладающим методом для этого является термическая обработка.

Термическая обработка

Целью термической обработки стали является изменение ее механических свойств путем изменения распределения углерода в продукте и внутренней микроструктуры. При изменении механических свойств стали увеличение пластичности приводит к снижению твердости и прочности и наоборот.

Нормализация

Сталь нагревается до температуры примерно на 130 ° F выше верхней критической температуры.Температуру поддерживают до тех пор, пока весь продукт не нагреется равномерно, после чего его охлаждают на воздухе. Это наиболее распространенная форма термообработки, которая обеспечивает высокую прочность и твердость стали.

Отжиг

Температура стали повышается до состояния твердого раствора на один час перед охлаждением со скоростью 70 ° F в час. В результате получается мягкая и пластичная сталь без внутренних напряжений.

Закалка

Процесс аналогичен нормализации, но охлаждение ускоряется за счет закалки стали в воде, рассоле или масле.Полученный продукт очень твердый — до четырех раз тверже, чем нормализованная сталь, — но очень хрупкий, что делает его подверженным разрушению и растрескиванию. По этой причине за закалкой до заданной температуры обычно следует контролируемая скорость охлаждения до комнатной температуры в процессе, называемом отпуском или снятием напряжения. Задав параметры температуры и скорости охлаждения во время термообработки, можно точно контролировать свойства стали.

Обработка поверхностей

Примерно одна треть произведенной стали обрабатывается поверхностным покрытием для предотвращения коррозии, улучшения свариваемости и окрашиваемости.

Горячее цинкование

Цинкование — это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь. Сталь нагревается перед попаданием в ванну с цинком, где жидкий цинк покрывает поверхность изделия. Толщина покрытия контролируется газовыми ножами. Чтобы цинковое покрытие не растрескалось, в раствор цинка добавляют небольшое количество алюминия.

При горячем цинковании сталь нагревается перед попаданием в ванну с цинком, где жидкий цинк покрывает поверхность изделия.

Электролитическое цинкование

Другой способ нанесения цинкового покрытия на стальные изделия — электролитическое цинкование. Цинк наносится на поверхность стали путем регулирования тока в растворе электролита. Этот метод позволяет лучше контролировать толщину покрытия. Его также можно использовать для нанесения дифференциальных покрытий разной толщины с обеих сторон продукта или покрытий из цинкового сплава для оптимизации желаемых характеристик.

Последующая вторичная обработка

Компании, занимающиеся переработкой и переработкой стали, далее перерабатывают стальное сырье в готовую продукцию.Используются различные методы обработки, такие как механическая обработка, которая включает равномерное удаление металла с поверхности станками. Соединение стали также широко распространено, и для этого используются различные методы сварки.

Источники переработанной стали включают лом сталелитейных заводов, вторичных производителей и стальную продукцию в конце жизненного цикла продукции.

Переработка углеродистой стали

Переработка металла — это один из примеров устойчивого образа жизни и сведения к минимуму воздействия человеческой деятельности на окружающую среду.Сталь — это наиболее перерабатываемый материал на планете, больше, чем все остальные материалы вместе взятые.

Источники переработанной стали включают лом металлургических заводов, вторичных производителей и стальную продукцию в конце жизненного цикла продукции. Часто вторичной стали не хватает для удовлетворения производственного спроса, поэтому почти всегда при производстве готовой продукции используется комбинация первичной и вторичной стали.

Переработка стали также экономична, поскольку снижает стоимость готовой продукции.По этой причине сталелитейная промышленность активно участвовала в продвижении и создании сетей рециркуляции, чтобы упростить переработку продуктов с истекшим сроком эксплуатации.

Чтобы получить дополнительную информацию о стали или запросить расценки на индивидуальный проект, свяжитесь с нами.

Статьи по теме:

Сплавы углеродистой стали | Коберн-Майерс

Характеристики и применение обычных сплавов углеродистой стали

Низкоуглеродистые стали обычно содержат менее 0.25% углерода и не может быть усилен термической обработкой (упрочнение может быть достигнуто только холодной обработкой). Низкоуглеродистый материал относительно мягкий и прочный, но при этом обладает исключительной пластичностью и прочностью. Кроме того, он поддается обработке, сварке и относительно недорого в производстве.

Среднеуглеродистые стали имеют концентрацию углерода от 0,25% до 0,60%. Эти стали можно подвергать термообработке путем аустенизации, закалки, а затем отпуска для улучшения их механических свойств.С точки зрения соотношения прочности и стоимости термообработанные среднеуглеродистые стали обеспечивают огромную несущую способность.

Смесь на основе железа считается легированной сталью , если марганец более 1,65%, кремний более 0,5%, медь более 0,6% или другие минимальные количества легирующих элементов, таких как хром, никель, молибден, присутствуют ванадий или вольфрам. За счет замены этих элементов в рецептуре для стали можно придать огромное количество различных свойств, чтобы повысить твердость, прочность или химическую стойкость.

Щелкните каждую вкладку для просмотра соответствующей информации.

Низкоуглеродистые стали — основные конструктивные особенности и области применения

Сплав	UNS Обозначение	Основные конструктивные особенности	Приложения
1010	G10100	1010 — простая углеродистая сталь номиналом 0.Содержание углерода 10%. Это относительно низкопрочная сталь, но для повышения прочности ее можно подвергать закалке и отпуску.	Используется для таких применений, как крепежные детали и болты с холодной головкой.
1018	G10180	1018 — одна из самых доступных марок в мире. Несмотря на невысокие механические свойства, сплав легко формуется, обрабатывается, сваривается и обрабатывается. Из-за более высокого содержания марганца его можно закаливать до RC 42 в тонких срезах.	Часто используется в деталях винтовых машин большого объема, таких как валы, шпиндели, пальцы, штоки, звездочки в сборе и невероятно широкий спектр компонентов.
1020	G10200	1020 — широко используемая углеродистая сталь. Он имеет номинальное содержание углерода 0,20% с приблизительно 0,50% марганца. Он имеет хорошее сочетание прочности и пластичности, может подвергаться закалке и науглероживанию.	Используется для простых конструкций, таких как крепежные детали и болты холодной штамповки. Часто используется в закаленном состоянии.
1022	G10220	1022 имеет немного более высокое содержание углерода и марганца в простой углеродистой стали, чем 1020. Она используется из-за своей несколько большей прочности, но при этом имеет хорошую пластичность.	Используется для конструкционных элементов средней прочности, таких как крепежные детали и болты холодной штамповки.Часто используется в закаленном состоянии.

Среднеуглеродистые стали — основные конструктивные особенности и области применения

Сплав	UNS Обозначение	Основные конструктивные особенности	Приложения
1030	G10300	1030 представляет собой марганцевую сталь с более высоким содержанием углерода (0,30%) из семейства простых легированных углеродистых сталей.Он обеспечивает большую прочность, чем более низкие сорта, при сохранении разумной пластичности.	Обычно используется в закаленном и отпущенном состоянии для повышения прочности. Применения включают детали машин, где требуются прочность и твердость.
1040	G10400	1040 имеет более высокое (0,40%) содержание углерода для большей прочности, чем сплавы с более низким содержанием углерода. Его можно закалить путем термообработки, закалки и отпуска до прочности на разрыв от 150 до 250 тысяч фунтов на квадратный дюйм.	Используется для коленчатых валов, муфт и деталей с холодной головкой.
1045	G10450	1045 — это среднеуглеродистая сталь, используемая, когда требуется большая прочность и твердость, чем в прокатанном состоянии.	Используется в зубчатых передачах, валах, осях, болтах, шпильках и деталях машин.
1060	G10600	1060 — это один из элементов с более высоким содержанием углерода (0.60%) стали. Его труднее изготовить, чем углерод с более низким содержанием углерода.	Используется для ручных инструментов, таких как отвертки, плоскогубцы и тому подобное.

Легированная сталь — основные конструктивные особенности и области применения

Сплав	UNS Обозначение	Основные конструктивные особенности	Приложения
4130	G41300	4130 — низколегированная сталь, содержащая молибден и хром в качестве упрочняющих добавок.Номинальное содержание углерода составляет 0,30%, и при этом относительно низком содержании углерода сплав является превосходным с точки зрения свариваемости плавлением. Сплав можно упрочнить термической обработкой.	Используется в конструкциях, таких как опоры авиационных двигателей и сварные трубы.
4140	G41400	4140 — это одна из сталей, легированных хромом, молибденом и марганцем, которые отличаются ударной вязкостью, хорошей прочностью на скручивание и хорошей усталостной прочностью.	Используется в огромном количестве приложений.
4330	G43300	4330 — это термообрабатываемый стальной сплав, содержащий хром, никель и молибден. Содержание углерода находится в диапазоне 0,30%, и в термически обработанном состоянии сплав имеет хорошую ударную вязкость и усталостную прочность, а также общую прочность.	Используется в приложениях, где требуется хорошее сочетание прочности и ударопрочности, например в зубчатых колесах, осях шасси самолетов и валах для передачи мощности.
4340	G43400	4340 — это термообрабатываемая низколегированная сталь, содержащая никель, хром и молибден. Он известен своей вязкостью и способностью развивать высокую прочность в условиях термообработки, сохраняя при этом хорошую усталостную прочность.	Обычно используется для шасси самолетов, зубчатых колес и валов трансмиссии, а также других конструктивных элементов.

Низкоуглеродистые стали — химические свойства

Сплав	UNS Обозначение	C (макс.)	Mn (макс.)	P (макс.)	S (макс.)	Si	Кр	Ni	Пн	Прочие Элементы
1010	G10100	0.08-0,13%	0,30-0,60%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1018	G10180	0,14-0,20%	0,60-0,90%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1020	G10200	0,17-0,23%	0.30-0,60%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1022	G10220	0,17-0,23%	0,70–1,00%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–

Среднеуглеродистая сталь Химические свойства

Сплав	UNS Обозначение	C (макс.)	Mn (макс.)	P (макс.)	S (макс.)	Si	Кр	Ni	Пн	Прочие Элементы
1010	G10100	0.08-0,13%	0,30-0,60%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1018	G10180	0,14-0,20%	0,60-0,90%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1020	G10200	0,17-0,23%	0.30-0,60%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–
1022	G10220	0,17-0,23%	0,70–1,00%	0,04%	0,05%	–	–	–	–	–

Легированная сталь Химические свойства

Сплав	UNS Обозначение	C (макс.)	Mn (макс.)	P (макс.)	S (макс.)	Si	Кр	Ni	Cu	Прочие Элементы
405	S40500	0.08%	1%	0,04%	0,03%	1%	11,5-14,5%	–	–	1-3% Алюминий
430	S43000	0,12%	1%	0,04%	0,03%	1%	16-18%	–	–	–

Низкоуглеродистые стали — механические свойства

Низкоуглеродистые стали относительно мягкие и непрочные, но обладают исключительной пластичностью и вязкостью.Кроме того, они поддаются механической обработке, сварке и относительно недороги в производстве.

Сплав	UNS Обозначение	Типичные механические свойства
		Растяжение (тысяч фунтов / кв. Дюйм)	Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм)	Относительное удлинение (% в 2 ″)	Уменьшение площади (%)	по Бринеллю Твердость
1010	G10100	53	44	20	40	105
1018	G10180	64	54	15	40	126
1020	G10200	64	54	24	54	126
1022	G10220	69	58	15	40	137

Среднеуглеродистые стали — механические свойства

Среднеуглеродистые стали могут подвергаться термообработке путем аустенизации, закалки, а затем отпуска для улучшения их механических свойств.С точки зрения соотношения прочности и стоимости термообработанные среднеуглеродистые стали обеспечивают огромную несущую способность.

Сплав	UNS Обозначение	Типичные механические свойства
		Растяжение (тыс. Фунтов на кв. Дюйм)	Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм)	Относительное удлинение (% в 2 ″)	Уменьшение площади (%)	по Бринеллю Твердость
1030	G10300	76	64	12	35	149
1040	G10400	90	80	12	35	170
1045	G10450	91	77	12	35	179
1060	G10600	118	70	17	34	241

Легированные стали — механические свойства

Огромное разнообразие различных свойств может быть создано для легированной стали путем замены химических элементов в рецепте для повышения твердости, прочности или химической стойкости.

Сплав	UNS Обозначение	Типичные механические свойства
		Растяжение (тыс. Фунтов на кв. Дюйм)	Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм)	Относительное удлинение (% в 2 ″)	Уменьшение площади (%)	по Бринеллю Твердость
4130	G41300	80	56	28	57	149
4140	G41400	150	90	20	45	285
4330	G43300	125	100	15	30	250-325
4340	G43400	110	66	23	49	197

Свойства и области применения высокоуглеродистой стали

Обновлено 16 февраля 2020 г.

Автор: Кевин Бек

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Мир без стальных конструкций был бы неузнаваем как современный во всех смыслах. Сталь — преобладающий материал, используемый на всей планете для строительства всего, что должно быть прочным и долговечным: небоскребов, железнодорожных путей, мостов, автомобильных рам и бесчисленных бытовых инструментов, которые должны выдерживать большие нагрузки, износ и разрыв.

Углеродистая сталь — это сталь, содержащая определенное количество элемента углерода, который вы, возможно, узнаете из других областей исследования как очень распространенный и универсальный атом.

Изменение количества углерода в углеродистой стали, которое никогда не превышает примерно 2,0 процента, может радикально изменить свойства стали; Высокоуглеродистая сталь — это вариант, который, несмотря на свою хрупкость по отраслевым стандартам, стал незаменимым в бесчисленных сферах повседневной жизни человека.

Что такое сталь?

Сталь — это не металл, а сплав или смесь металлов. Он состоит в основном из металлического элемента железа (Fe), который не только необходим для строительства, но и необходим для образования переносящих кислород красных кровяных телец в вашем теле.

Когда железо нагревается до очень высоких температур, таких как 1300 ° C, структура решетки, образованная соседними атомами, меняет форму и позволяет другим элементам, таким как углерод, фактически проходить через трещины и проникать в решетку. Когда решетка охлаждается, другие элементы в некотором смысле впекаются в решетку через равные промежутки времени, становясь частью решетки и изменяя свойства материала.

• Помимо основного элемента железа и, конечно же, некоторого количества углерода во многих случаях, другие элементы, встречающиеся в стали, включают марганец , кобальт, кремний и хром .

Типы углеродистой стали

Углеродистая сталь, как вы, вероятно, можете понять из названия этой статьи, бывает разных форм, сортируемых по определенному содержанию углерода. Низкоуглеродистая сталь — это сталь, содержащая менее 0,25 процента углерода; среднеуглеродистая сталь содержит от 0,25 до 0,55 процента углерода; а высокоуглеродистая сталь — это любой другой вид углеродистой стали.

Низкоуглеродистая сталь не такая твердая, как высокоуглеродистые, но также менее хрупкая. Хотя вам, вероятно, трудно думать о каком-либо виде стали как о «мягкой», вы, вероятно, можете подумать о различиях в ощущениях различных стальных предметов, даже когда вы читаете это, даже не подозревая, что это, вероятно, из-за их различного углерода. содержание.

Что такое высокоуглеродистая сталь?

Любая сталь с содержанием углерода 0,55 процента или выше, или примерно 1/180, считается высокоуглеродистой сталью. Увеличение этого содержания выше 2 процентов делает результат чрезвычайно хрупким и ограниченным в использовании, хотя именно так производятся чугунные изделия (например, дровяные печи, кухонная посуда). Как видите, « с высоким содержанием углерода, » — термин относительный.

Свойства высокоуглеродистой стали включают очень высокую прочность, чрезвычайную твердость и износостойкость, а также умеренную пластичность — показатель способности материала выдерживать деформацию без фактического разрушения.

Используется в режущих инструментах из-за своей способности удерживать очень острый край под давлением; он также используется для кладки гвоздей, которые можно легко забить в камень (хотя и не руками).

Что такое инструментальная углеродистая сталь?

Стали с содержанием углерода более 0,8 процента известны как инструментально-углеродистые стали . Название означает что-то вроде подсказки; из-за своей чрезвычайной твердости эти стали используются в пробивных шилах, режущих лезвиях, различных пружинах и всевозможных режущих инструментах, ножах и бритвах.

Железо в углеродистой стали, в отличие от нержавеющей стали, не устойчиво к окислению (в большинстве случаев известное как ржавчина ) независимо от содержания углерода. Однако чем выше содержание углерода в стали, тем она более устойчива к коррозии из-за большей общей прочности.

Углеродистая сталь — обзор

Конструкция / материал корпуса

Углеродистая сталь с припуском на коррозию 3 мм обычно подходит для некоррозионных нефтегазовых услуг в экспортных трубопроводах.Однако дуплекс 22Cr может быть лучшим выбором для экспортных морских нефтегазовых трубопроводов (спроектированных в соответствии с кодом ASME B31.3), чтобы уменьшить вес трубопровода. Дуплекс 22Cr не имеет допусков на коррозию и имеет более высокую механическую прочность, чем углеродистая сталь. Таким образом, толщина стенки трубы, вес, расход сварочного электрода и, возможно, количество опор можно сэкономить, выбрав дуплексный материал 22Cr для морского трубопровода. Корпуса клапанов могут быть изготовлены из ASTM A105 или ASTM A216 WCB / WCC или A352 LCB / LCC.Следовательно, клапан из углеродистой стали может быть приварен к трубопроводу из другого материала из дуплекса 22Cr.

Есть две основные причины, по которым трубопроводная арматура изготавливается из углеродистой стали, а не из дуплекса 22Cr. Первая причина заключается в том, что замена клапана из углеродистой стали на дуплекс делает клапан намного дороже. Не только корпус, но и трим клапана должны быть модернизированы из дуплексного материала 22Cr. Кроме того, изготовление дуплексного клапана большой толщины имеет проблемы, связанные с термообработкой.Закалка толстого дуплексного клапана из 22Cr может быть безуспешной, поскольку сердечник не может быстро остыть и достичь требуемой механической прочности. Некоторые инженеры могут предпочесть ковочный материал ASTM A105 в качестве предпочтительного решения, поскольку он более прочный и имеет меньше изменений дефектов по сравнению с литьем. Срок поставки кованого материала также короче. Хотя процесс ковки обычно дороже литья, ковка более рентабельна по сравнению с литьем. Ремонт сваркой разрешен только для литых, а не кованых материалов.Когда корпус клапана заказывается с литым корпусом, он имеет меньшую толщину, поскольку отливка близка к окончательной форме. Но когда дело доходит до ковки, толщина корпуса больше, поэтому требуется большая обработка, чтобы сделать ковку близкой по форме.

На рис. 11.17 показан литой корпус шарового крана с верхним входом размером 38 дюймов и классом давления 1500 из низкотемпературной углеродистой стали. Бобышки на клапане предназначены для слива (втягивания седла), что будет объяснено позже. Проверка отливки кузова включает механические испытания (на растяжение и текучесть), испытание на твердость, испытание на удлинение и испытание по Шарпи в литейном цехе.Рекомендуется применять рентгенографический тест (RT) в дополнение к тесту магнитных частиц на шаровых клапанах большого размера и класса высокого давления, такого как класс 1500 и размер 38 ″. Иногда поставщику может быть сложно провести испытание RT на отливке корпуса стояка клапана из-за его особой формы и вариаций толщины. В этом случае вместо RT может быть предложено ультразвуковое исследование (UT). Фактически, некоторые области недоступны, поэтому тест RT невозможен. RT следует проводить для приваренных деталей и переходников.В дополнение к UT следует применять магнитопорошковый тест и визуальный осмотр. На рис. 11.18 показаны сложные участки отливки корпуса шарового крана с верхним вводом.

Рис. 11.17. Литой корпус шарового крана с верхним входом 38 ″ класса 1500.

Рис. 11.18. Участки сложной формы на отливке корпуса шарового крана с верхним вводом.

Испытания, проводимые в литейном производстве для таких материалов, как литье или поковка, включают термообработку, отбор проб, испытание на механический и химический состав и, возможно, проверку размеров и неразрушающий контроль.

Стандарт ASTM A991 — это стандартный метод испытаний для определения однородности температуры печи, используемой для термообработки стального изделия. Испытания на растяжение и удар выполняются на основе ASTM A370. Некоторые литейные блоки отформованы для механических испытаний.

Наименьшая расчетная температура материала из углеродистой стали составляет -29 ° C в соответствии с Кодексом технологических трубопроводов ASME B31.3. Это ограничение температуры может быть увеличено из-за толщины, согласно ASME B31.3, рис. 323.2.2A. Температурная кривая на рис.11.19 для углеродистой стали — кривая B. Минимальная температура может быть снижена до значения ниже -29 ° C, если толщина трубы или клапана превышает 12,7 мм. Материал из углеродистой стали должен быть испытан на удар при -29 ° C, чтобы его можно было использовать при минимальной температуре -29 ° C. Другой вариант, позволяющий избежать дополнительных затрат на испытание на удар, — это выбрать клапан с корпусом из низкотемпературной углеродистой стали, например, клапан, изготовленный из литейных материалов LCB / LCC. В таком случае болтовые соединения следует заменить на низкотемпературную углеродистую сталь L7.Низкотемпературная углеродистая сталь может использоваться при минимальной расчетной температуре — 46 ° C без проведения каких-либо испытаний на удар.

Рис. 11.19. Минимальная температура без испытания на удар для материала из углеродистой стали согласно ASME B31.3.

Для чего нужна низкоуглеродистая сталь?

Сталь — наиболее часто используемый металл в мире. Но сталь — это не только один продукт. В зависимости от состава элементов существуют различные типы легированных сталей. Существуют высокоуглеродистые стали, среднеуглеродистые стали, нержавеющие стали и низкоуглеродистые стали, в особенности низкоуглеродистая сталь.

Это низкоуглеродистая сталь с содержанием углерода примерно 0,3%, что гарантирует ее не слишком хрупкую и не слишком пластичную. Где-то посередине, что является хорошим балансом и объясняет, почему вы найдете его в использовании почти везде.

Этот металл настолько универсален, с низкими затратами, благодаря простоте производства, что он стал одним из самых популярных металлов для различных повседневных работ и применений, от сельского хозяйства до тяжелого машиностроения.

Существует несколько областей применения низкоуглеродного топлива в повседневной жизни во всем мире.

Доступно от известных поставщиков металла, вот несколько примеров использования низколегированной стали:

Здания со стальным каркасом

Выбранная из-за своих уникальных структурных свойств, низкоуглеродистая сталь имеет достаточно хорошую прочность для изготовления каркасов в строительных проектах. Он отвечает требованиям сейсмостойкости и ветра, не может быть поврежден насекомыми и невосприимчив к гниению и возгоранию.

Детали машин

Сталь в своей основной форме представляет собой комбинацию двух элементов; углерод и железо.В зависимости от их соотношения могут быть достигнуты разные уровни прочности, пластичности и твердости. Этот податливый материал используется для изготовления деталей машин, так как он хорошо подходит для изготовления стальных листов кузовных панелей автомобилей. Благодаря низкому содержанию углерода сталь можно прессовать, формовать, формировать и обрабатывать без разрушения.

Посуда

Большая часть повседневной посуды, особенно ножей, изготавливается из нержавеющей стали. Однако есть рынок посуды из углеродистой стали.Преимущество низкоуглеродистой стали, в частности, заключается в том, что она не ржавеет, кроме того, она может удерживать кромку и дольше оставаться острее. Он также имеет более высокий температурный предел и, по существу, после обработки является антипригарным материалом. Этот стиль посуды требует более тщательной обработки, но для более проницательного шеф-повара он может предложить более высокий уровень производительности.

Трубопроводы

Гальванизированные гладкие трубы из углеродистой стали чрезвычайно популярны для использования в качестве столбов и свай из-за их исключительной пластичности.Необходимые материалы, если вы хотите противостоять погодным условиям и суровым условиям. Стальные трубопроводы являются предпочтительным металлом для транспортировки воды, природного газа и даже пива. Трубы легко привариваются. Но с достаточной гибкостью, чтобы избежать трещин или поломки под давлением. В холодном климате их можно изолировать для повышения производительности. Это обеспечит циркуляцию холодной или горячей воды в трубопроводе и не создаст никаких проблем с конструкцией.

Металлические ворота / ограждения

С помощью механической обработки и сварки из этого стального сплава можно получить эстетически привлекательные металлические ворота или ограждения.Это желательный материал для такого типа применений, поскольку он прочен и его трудно сломать. Его даже можно покрасить, чтобы обеспечить долговечность и низкие эксплуатационные расходы. С гальваническим покрытием дополнительное цинковое покрытие защитит и предотвратит коррозию.

Ручным или машинным способом из него можно легко выковать различные формы, чтобы удовлетворить даже самый оригинальный дизайн.

Aluminium Warehouse — один из крупнейших поставщиков металла в Великобритании. Держатели изобилия материалов с разным содержанием углерода.В ассортименте вы найдете низколегированные, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали.

Если вам срочно нужен какой-либо из этих основных металлов, у нас есть собственный парк транспорта и надежная курьерская служба, которая может быстро доставить товар.

Свяжитесь с нами, если у вас возникнут вопросы по работе с низкоуглеродистой сталью по поводу наших услуг.

Углеродистая сталь

— обзор

9.2 Обработка ультрамелкозернистых микролегированных (МА) сталей термомеханической и интенсивной пластической деформацией

При горячей деформации углеродистых сталей с гладким покрытием развитие микроструктуры не столь выражено, как в сталях МА .Добавление микролегирующих элементов к низкоуглеродистой стали используется для облегчения процесса кондиционирования аустенита и для влияния на кинетику фазового превращения, а также для обеспечения дальнейшего дисперсионного твердения феррита. В первую очередь интересными элементами микролегирования являются Nb, Ti, V, Al и, в некоторых случаях, B и Mo, по отдельности или в комбинации. Прежде всего, металлургию сталей МА следует рассматривать с точки зрения количественных соотношений между микроструктурными параметрами и механическими свойствами.Можно получить эффективный контроль механических свойств и улучшить качество продукции, если понять влияние условий обработки и микроструктурные изменения, которые происходят во время обработки. Правильное понимание конкретных механизмов, с помощью которых пластическая деформация приводит к уменьшению размера зерна, имеет первостепенное значение. Однако в случае МА сталей синергетические эффекты эволюции микроструктуры, процессов осаждения и влияния микролегирующих элементов в растворе делают анализ этой проблемы особенно сложным.

Качественная и особенно количественная оценка микроструктуры этих сталей крайне затруднительна. На механические свойства ультрамелкозернистых сталей MA влияет сочетание упрочнения за счет границ зерен, дислокационных структур (расположение дислокаций и структура ячеек), осаждения и упрочнения твердого раствора. Производство сталей MA должно тщательно сочетать не только прочность, но также вязкость и пластичность. Эта необходимость становится основной проблемой в случае УМЗ сталей, для которых требуется размер зерна в диапазоне 0.5–2 мкм. Элементы микролегирования могут по-разному взаимодействовать с эволюцией микроструктуры в зависимости от условий повторного нагрева, истории и параметров деформации, а также условий охлаждения. В результате этих взаимодействий происходит эволюция дислокационной структуры и, наконец, достигаются различные уровни измельчения микроструктуры. «Состояние» границ зерен и дислокационных структур напрямую определяет механические свойства конечного продукта.

Для производства УМЗ-сталей расширенная термомеханическая обработка с динамическим превращением аустенита в феррит (деформационно-индуцированное превращение феррита (DIFT) (Yang and Wang, 2003)) широко исследовалась, по крайней мере, в течение последних тридцати лет. (Эссадики и Джонас, 1988; Бейнон, и др., ., 1992; Минц и Йонас, 1994; Yada et al., , 2000; Hickson и др. ., 2002). DIFT — это своего рода преобразование твердого тела, вызванное деформацией, которое можно эффективно применять для получения мелких или ультрамелких зерен феррита. Другой пример пути АТФ основан на индуцированной деформацией динамической трансформации (SIDT) (Li et al ., 1998; Choi et al ., 2003), также называемой динамической трансформацией феррита, индуцированной деформацией (DSIFT) (Beladi и др. ., 2004).В этом случае деформация в основном применяется не раньше, как в процессе, управляемом DIFT, а во время превращения аустенита в феррит. SIDT можно очень эффективно использовать для измельчения зерен в низкоуглеродистых сталях, при этом зерна феррита размером примерно 2 мкм получаются динамическим преобразованием в двухфазной области аустенит-феррит. Возможность измельчения зерна MA сталей во время отжига холоднокатаной полосы также исследовалась Lesch и др. . (2007). В этой работе рассматривается, как мелкозернистые структуры могут быть достигнуты во время быстрого трансформационного отжига (RTA) с использованием эффекта измельчения зерна, вызванного трансформацией, как при нагревании, так и при охлаждении.Было обнаружено, что повышенное количество микролегирующих элементов в холоднодеформированной МА стали приводит к более интенсивному взаимодействию рекристаллизации и превращения при отжиге в межкритической (аустенит плюс феррит) области и приводит к более тонкой микроструктуре.

Термомеханическая обработка не позволяет измельчить зерна до субмикронного или нанометрового диапазона. Методы ИПД позволили создавать субмикронные структуры и наноструктуры в ультрамелкозернистых сталях.В последнее время было сделано несколько разработок по совершенствованию технологий обработки, использующих методы SPD (Валиев и др. ., 2006, 2000; Валиев и Лэнгдон, 2010). Материалы, полученные с помощью ИПД, обычно имеют высокую начальную плотность дислокаций, которая вносится в процессе деформации. Следовательно, насыщение плотности дислокаций приводит к очень низкой скорости деформационного упрочнения во время последующей деформации и, следовательно, к плохой пластичности (Wang and Ma, 2004). Микроструктуры, содержащие элементы микролегирования в растворе, а также в твердых дисперсных частицах в пластичной матрице, демонстрируют более высокую плотность дислокаций при данной деформации.Эти препятствия служат источником геометрически необходимых дислокаций, которые, в свою очередь, увеличивают скорость деформационного упрочнения.