UA-75651220-1

Класифiкацiя вуглецевих сталей

Вуглецеві сталі поділяють за структурою, способом виробництва і розкиснення, якістю та призначенням (рис. 1.2.13).
Рис. 1.2.13. Загальна класифікація сталей
Усі вони за однакової масової частки вуглецю мало відрізняються статичною міцністю, проте мають різні пластичні властивості, зумовлені неоднаковою масовою часткою кремнію, яка є найбільшою в спокійній сталі (0,15-0,30 %) та найменшою в киплячій (до 0,05 %). Через найменшу кількість кремнію, розчиненого у фериті, кипляча сталь є найпластичнішою.

За якістю розрізняють сталі:
  - звичайної якості;
  - якісні;
  - високоякісні.

Сталі звичайної якості містять не більше 0,05 % S і не більше 0,04 % Р. Якісні сталі містять не більше 0,04 % S (у випадку інструментальних сталей до 0,03 % S) і не більше 0,035 % Р, вони менш забруднені неметалевими включеннями і газами. В особливо відповідальних випадках ці сталі містять менш ніж 0,02 % S і 0,03 % Р.

Тому при однаковому вмісті вуглецю якісні сталі мають вищі пластичність і в’язкість, особливо при низьких температурах, їх застосовують ширше для виготовлення виробів, що експлуатуються при низьких кліматичних температурах.

Сталі звичайної якості виготовляють згідно з ГОСТ 380-88. Виплавляння їх здійснюється у великих мартенівських печах і кисневих конверторах. Позначають їх літерами «Ст» і цифрами від 0 до 6, наприклад: СтО, Ст1, Ст6. Літери «Ст» означають «Сталь», цифри - умовний номер марки сталі залежно від її хімічного складу. В кінці позначення марки стоять літери «кп», «пс», «сп», які вказують на метод розкиснення: «кп» - кипляча, «пс» - напівспокійна, «сп» - спокійна.

Хімічний склад сталі має відповідати нормам, наведеним у табл. 2.1.
Чим більша цифра умовного номера сталі, тим вищий вміст вуглецю. У сталях усіх марок, крім Ст0, має бути не більше 0,05 % S та 0,04 % Р. У сталі марки Ст0 міститься не більше 0,06 % S та 0,07 % Р.

Якісні вуглецеві сталі виплавляються в електропечах, кисневих конверторах і мартенівських печах відповідно до ГОСТ 1050-88. Якісні сталі поділяють за хімічним складом і за механічними властивостями (табл. 2.2). До них висувають жорстокіші вимоги щодо вмісту шкідливих домішок: S не більше 0,04 % та Р - 0,035 %.
Якісні вуглецеві сталі маркують двозначними цифрами 05, 10, 15-60, які вказують на середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

При позначенні киплячої або напівспокійної сталі в кінці марки зазначається ступінь розкисненості літерами «кп», «пс». У випадку спокійної сталі ступінь розкисненості не вказується.

За вмістом вуглецю якісні вуглецеві сталі поділяються на низьковуглецеві (до 0,25 % С), середньовуглецеві (0,3-0,5 % С) високовуглецеві конструкційні (до 0,65 % С).

Для виробів відповідального призначення застосовують високоякісні сталі з нижчим вмістом сірки і фосфору. Низький вміст шкідливих домішок у високоякісних сталях не більше 0,02 % S та 0,03 % Р, ускладнює їх виробництво і робить їх дорожчими, тому високоякісними сталями виготовляють не вуглецеві, а леговані сталі. При позначенні високоякісних сталей у кінці марки додається літера «А», наприклад сталь У10А.

Вуглецеві сталі, що містять 0,7-1,3 % С, використовують для виготовлення ударного і різального інструменту, їх маркують У7, У13, де літера «У» означає вуглецеву сталь, а цифра - вміст вуглецю в десятих частках відсотка.

Відповідно до призначення сталі поділяють:
на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0,65 %;
інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах 0,65-1,35 %.

Конструкційні сталі використовують для виготовлення деталей машин, металевих конструкцій і будівельних споруд.

Наприклад, поршневий палець кривошипно-шатунного механізму трактора призначений для шарнірного з’єднання поршня з шатуном. Оскільки на палець діє значне ударне навантаження, його виготовляють з міцного, твердого і в’язкого матеріалу - маловуглецевої сталі, а його робочу поверхню для забезпечення достатньої твердості цементують, загартовують, а потім шліфують і полірують.

Шатун перебуває під дією значних зусиль, які розтягують або стискують його стрижень, тому шатуни мають бути міцними, жорсткими і легкими. Їх виготовляють з високоякісної сталі, потім піддають термічній обробці.

Колінчасті вали сприймають ударні навантаження, крім того, шатунні і коріннi шийки вала спрацьовуються від тертя, тому матеріал колінчастого вала має бути досить твердим, водночас в’язким і мати високу міцність.

Колінчасті вали виготовляють з якісної вуглецевої сталі способом гарячого штампування. Робочі поверхні загартовують струмом високої частоти на глибину від 1,5 до 5 мм, шліфують і полірують.
За структурою розрізняють:
  - доевтектоїдну сталь, що містить до 0,8 % С, структура якої складається із фериту і перліту;
  - евтектоїдну, що містить близько 0,8 % С, структура якої складається тільки з перліту;
  - заевтектоїдну, що містить 0,8-2,14 % С, структура якої складається із зерен перліту, навколо яких розміщена сітка цементиту.

За способом виробництва розрізняють сталі, виплавлені:
  - у кисневих конверторах;
  - у електропечах;
  - у мартенівських печах.

За способом роскислення розрізняють сталі:
  - киплячі;
  - напівспокійні;
с  - покійні.