Промышленные стали, которые, кроме углерода, не содержат других специальных примесей, называют углеродистыми. В зависимости от количества примесей углеродистые промышленные разделяют на такие основные группы: стали углеродистые обыкновенного качества (до 0,05 % S, до 0,05 % Р), качественные углеродистые стали (0,03-0,04 % S и Р), высококачественные (до 0,025 % S и Р), а также углеродистые стали специального назначения (инструментальные, автоматные, котельные и т.п.).
Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст. и цифрами от 0 до 6 (условный номер марки стали). Большее число отвечает большему содержанию углерода, повышению прочности и снижению пластичности. Индексы по правую сторону от номера марки указывают на степень раскисления стали: КП - кипящая, ПС - полуспокойная, СП - спокойная сталь (Ст.1 кп, Ст.2 кп, Ст.2 пс, Ст.2 сп, Ст.3 кп, Ст.4 пс, Ст.6 сп и прочие).
В зависимости от назначения и гарантированных свойств стали поставляют в виде проката трех групп: А, Б и В.
В сталях группы А не регламентируют химический состав, но гарантируются механические свойства.
Стали группы Б поставляют с гарантированным химическим составом, механические свойства не гарантированы. Применяют их для изделий, которые подвергаются термической обработке и горячей обработке давлением (штамповка, ковка). Обозначают в начале марки буквой Б, например БСт.0, БСт.1 кп, БСт.6 сп.
Стали группы В поставляют по механическим свойствам, которые отвечают нормам группы А, и по химическому составу, который отвечает нормам сталей группы Б. Обозначают так: ВСт.1 кп, ВСт.2 сп, ВСт.4 пс, ВСт.5 сп и т.п.. Стали группы В используют преимущественно для сварных конструкций.
Стали углеродистые качественные отличаются от сталей обычного качества меньшим содержимым S, Р и других вредных примесей, а также более узкими интервалами содержимого углерода в каждой марке сталей и повышенным содержанием Si и Мn (в большинстве случаев). Стали маркируют двузначными числами, которые показывают содержание углерода в сотых долях процента и поставляются с гарантированными показателями химического состава и механических свойств.
Стали марок 08, 10, 15, 20 изменяют свойства в зависимости от содержания углерода в таких границах: для предела прочности на растяжение sв = 330-420 МПа, относительного удлинения d = 25-33%, твердости 131-163НВ. Используют их для изготовления малонагруженных деталей, таких, как шестерни, звездочки, ролики, оси, цементированные изделия.
Для средненагруженных деталей (шестерни, валы, оси) используют стали марок 25, 30, 35, 40, 45 со свойствами в пределах: sв = 460-610 МПа, относительного удлинения d = 19-23%, твердость 170-229НВ.
Стали марок 50 и 55 используют для деталей, которые работают при высоких нагрузках (шестерни, муфты, пружинные кольца). Механические свойства их находятся в пределах: sв = 640-650 МПа, относительного удлинения d = 13-14%, твердости 241-255НВ.
Пружины, рессоры, эксцентрики и прочие детали, работающие в условиях трения изготавливают из углеродных сталей марок 60, 65, 70, 75, 80, 85, а также 60Г и 70Г.
Стали углеродистые специального назначения. Среди них стали, которые хорошо обрабатываются резанием (автоматные стали) на станках-автоматах. При обработке получается мелкая и короткая стружка, уменьшается шероховатость обрабатываемых поверхностей. Автоматные стали имеют повышенное содержимое серы (0,08-0,2 %) и фосфора (0,06-0,15%). Обрабатываемость резанием улучшают также технологические добавки селена, свинца, теллура. Автоматные стали маркируют буквой А перед цифрами, которые указывают среднее содержимое углерода в сотых долях процента: А12, А20, А30, А40, А40Г. Из стали А12 изготавливают ответственные изделия, остальные автоматные стали используют для изготовления деталей, которые работают при условиях значительных нагрузок и давлений.
Сортамент автоматной стали - сортовой прокат в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного профиля. Используют их и для изготовления сварных соединений.
Углеродистые котельные стали. Стали для котлов, сосудов высокого давления, паровых котлов, камер сгорания, судовых топок, газовых турбин и т.п. должны работать при значительном давлении и температуре до 450°С и хорошо свариваться. Для обеспечения таких свойств к их составу добавляют титан и дополнительно раскисляют алюминием. Углеродистые котельные стали 12К, 15К, 16К, 18К, 20К и 22К с содержанием от 0,08 до 0,28 % углерода после нормализации и отпуска производят в виде листа толщиной до 200 мм.
Инструментальные углеродистые стали (0,65-1,3 %С). Изготавливают такие марки этих сталей: У7, У8, У8Г, У10, У11, У12 и У13. Цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента. Буква А после цифры означает высококачественную сталь. Например, сталь марки У12А расшифровывают так: инструментальная углеродистая сталь с содержанием углерода 1,2%, высококачественная.
Инструменты, которые работают в условиях ударной нагрузки, изготавливают из сталей У7А, У8А (молотки, зубила, бородки, стамески). Инструменты, которые требуют высокой твердости без ударной погрузки (сверла, метчики, напильники, развертки, шаберы), изготавливают из сталей У12А, У13А. Для измерительного инструмента используют стали У8, У9, У10, У12. Недостаток инструментов из углеродных сталей - это низкая теплостойкость (способность сохранять твердость при повышении температуры). Инструменты из углеродистых сталей при нагревании выше 200°С теряют необходимую для работы твердость.
Вопросы для самоконтроля
1. Чем отличаются стали от чистых железо-углеродистых сплавов?
2. Как влияют постоянные примеси на свойства стали?
3. Какие структуры имеют отожженные стали при комнатной температуре?
4. Каким образом по марке качественной конструкционной стали можно определить ее структуру?
5. Какие изделия изготавливают из инструментальной стали?
6. По каким признакам классифицируются углеродистые стали?
7. Что означает индекс «кп» в конце марки стали?
8. Что означает буква А в конце марки стали?
