Лекция 11.

11. Конструкционные стали и сплавы

11.1. Углеродистые конструкционные стали

        Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.         Стали обыкновенного качества. Буква "Ст" в марке обозначает сталь, цифры условный номер марки, с повышением содержания марганца (0,8 - 1,1%) - Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст3Гпс. Таблица 12

Содержание углерода и марганца в сталях обыкновенного качества, %

Марка стали	Ст0	Ст1	Ст2	Ст3	Ст4	Ст5	Ст6
С %	0,23	0,06-0,12	0,09-0,15	0,14-0,22	0,18-0,27	0,28-0,37	0,28-0,49
Mn %	-	0,25-0,5	0,25-0,5	0,3-0,65	0,4-0,7	0,5-0,8	0,5-0,8

         В зависимости от условий и степени раскисления различают стали: 1) спокойные "сп" (Cт1сп, Cт2сп, Cт3сп, Cт4сп, Cт5сп, Cт6сп ); 2) полуспокойные "пс" (Cт1пс, Cт2пс, Cт3пс, Cт4пс, Cт5пс, Cт6пс); 3) кипящие "кп" (Cт1кп, Cт2кп, Cт3кп, Cт4кп). Таблица 13

Содержание кремния и кислорода в сталях обыкновенного качества, %

	кремний	кислород
спокойные	0,15 - 0,3 %	 0,002 %
полуспокойные	0,05 - 0,15 %	 0,01 %
кипящие	< 0,05 %	< 0,02 %

         Спокойные стали застывают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляются только ферромарганцем и до затвердевания в них находится повышенное содержание FeO. При застывании в изложнице FeO взаимодействует с углеродом стали, образуя СО, который выделяется в виде пузырьков, создавая впечатление, что металл кипит.         Массовая доля серы должна быть не более 0,05%; фосфора - не более 0,04 %; азота - не более 0,008 %.         С повышение условного номера марки стали возрастает предел прочности (_) и текучести (_2) и снижается пластичность (,).          Таблица 14

Механические свойства стали обыкновенного качества

марка	 , МПа	2 , МПа	,%	,%
Ст3сп	380 - 490	210 - 250	25 - 22	-
Ст5сп	500 - 640	240 - 280	20 - 17	-

        

• Чем больше толщина проката, ниже _ , _2 ,  и ;.

• Кипящие стали имеют порог хладноломкости на 30 - 40⁰С выше, чем спокойные стал, поэтому их нельзя применять при низких температурах;

• С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается.

        Механические свойства стали обыкновенного качества могут значительно повышены, а порог хладноломкости понижен закалкой с прокатного нагрева.         

Качественные углеродистые стали.         Массовая доля серы должна быть не более 0,04 %; фосфора - не более 0,035 - 0,04 %;         Маркируются цифрами 08,10, 15, 20, ..., 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.          Таблица 15

Механические свойства качественных углеродистых сталей

 , МПа	2 , МПа	,%	,%	KCU, МДж/м2	назначение
Низкоуглеродистые стали (содержание углерода < 0,25%)         05кп, 08, 07кп, 10 и 10кп
330-340	200-210	33-31	-	-	Для малонагруженных деталей Для холодной штамповки
15, 15кп, 20 и 25
380-460	230-280	27-23	-	-	Для ответственных сварных конструкций. Для деталей машин , упрочняемых цементацией.
Среднеуглеродистые стали (0,3 - 0,5 % С)         30, 35, 40, 45, 50 и 55
500-610	300-360	21-16	-	-	Для самых разнообразных деталей (после нормализации)
40, 45 и 50
600-700	400-600	-	50-40	0,4-0,5	Для изготовления небольших деталей или более крупных деталей, не требующих сквозного прокаливания (после улучшения). Для повышения прокаливаемости сталь легирую марганцем 40Г, 50Г.
Стали с высоким содержанием углерода (0,6 - 0,85 %С)
60, 65, 70, 80 и 85
Обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами; применяют их после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготовляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и.т. д.