Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, в котором могут быть примеси других металлов. Приближенный метод оценки свариваемости стали по ее химическому составу заключается в суммировании содержащихся в ней примесей и в сопоставлении полученной величины с процентным содержанием углерода в стали.
При суммарном содержании в стали примесей марганца, кремния, хрома и никеля меньше 1 % сталь хорошо сваривается, если содержание углерода не превышает 0,25 %; удовлетворительно — при 0,25—0,35 % углерода; ограниченно — при 0,35—0,45 % углерода и плохо — при содержании углерода свыше 0,45 %.
При суммарном содержании указанных примесей 1— 3 % сталь сваривается хорошо при содержании до 0,20 % углерода, удовлетворительно при 0,2—0,3 %, ограниченно при 0,3—0,4 % и плохо сваривается при содержании в стали более 0,4 % углерода.
При суммарном содержании указанных примесей в стали свыше 3 % сталь хорошо сваривается при содержании до 0,18 % углерода, удовлетворительно при 0,18—0,28%, ограниченно при 0,28—0,38 % и плохо, когда в стали более 0,38 % углерода.
Свойства, физические и механические качества конструкционных сталей обусловлены составом сплавов, в которых нередко сдержатся всевозможные вредные примеси. Самыми опасными из химических элементов, влияющих на прочностные характеристики конструкционных сталей, являются сера и фосфор, которые придают сплавам хрупкость и ломкость.
В зависимости от количества их содержания конструкционные стали подразделяются на обыкновенные, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Содержание вредных примесей в них колеблется от 0,05 до 0,015%.
Конструкционные обыкновенные стали имеют несколько подгрупп, классификация по которым осуществляется не только по наличию тех или иных химических компонентов, но и на основании технических характеристик получаемых сплавов. Основное их предназначение – изготовление балок, швеллеров, заклепок, уголков, болтов, труб, гвоздей и проволоки, т.е. тех деталей и предметов, которые при эксплуатации не подвержены повышенным физическим и механическим нагрузкам.
Конструкционные качественные стали имеют гораздо меньше химических добавок и механических вкраплений. При их производстве допустимый уровень таких вредных примесей, как сера и фосфор, не может превышать 0,04%.
Качественные конструкционные стали имеют более широкую область применения. В частности, из них методом холодной штамповки изготавливают различные детали, используемые в машиностроении, а также всевозможные пружины и рессоры.
Следует отметить, что обыкновенные и качественные конструкционные стали являются углеродистыми, однако содержание этого химического вещества в них является незначительным. Именно этим объясняется их мягкость и легкость в механической обработке.
К высококачественной конструкционной группе относятся практически все виды легированных сталей, которые отличаются повышенными прочностными характеристиками. Они используются в тяжелом и легком машиностроении, применяются для изготовления инструментов, различных строительных конструкций, востребованы при изготовлении всевозможных деталей для сельхозтехники.
При этом высококачественные конструкционные стали имеют более десятка различных подргупп, классификация по которым осуществляется на основе их физико-химических свойств и области применения.
Так, высококачественные конструкционные стали могут быть арматурными, строительными, цементируемыми. Кроме этого, существуют стали, предназначенные исключительно для холодной штамповки или же обладающие свойствами улучшения прочностных характеристик при термической обработке.
Тем не менее, изделия, изготовленные и высококачественной конструкционной стали, не рассчитаны на повышенные нагрузки. Для этих целей применяются различные виды особовысококачественной конструкционной стали, которые обладают уникальными характеристиками.
К наиболее распространенной группе особовысококачественных конструкционный сталей относятся так называемые мартенисто-стареющие сплавы, обладающие повышенным пределом выносливости. Основная их область применения заключается в изготовлении высоконагруженных деталей, а также тросов и крепежей.
К числу особовысококачественный видов также относятся шарикоподшипниковые конструкционные стали и специальные сплавы, обладающие повышенной износостойкостью, жаростойкостью и пониженной чувствительностью к коррозии.
Кроме этого, для работы в агрессивной среде нередко применяются двухслойные стали, в состав которых входит никель и хром.
Следует также отметить, что к особовысококачественным видам относятся криогенные виды конструкционной стали, которые не утрачивают своих прочностных характеристик при низких температурах, поэтому могут использоваться в условиях вечной мерзлоты при строительстве объектов, а также для изготовления особо прочных емкостей, применяемых при транспортировке сжиженных газов.