Классификация сталей по назначению и содержанию вредных примесей

Углеродистые стали по назначению делятся на:

- конструкционные, содержащие до 0,85% углерода;

- инструментальные, содержащие от 0,7 до 1,3% углерода.

Конструкционные стали в зависимости от термической обработки применяемой к готовым деталям, подразделяются на:

- цементуемые (до 0,3% С),

- улучшаемые (0,3÷0,5% С),

- средноотпущенные (0,5÷0,85% С).

По структуре в отожженном состоянии эти стали относятся к доэвтектоидным и имеют ферритно-перлитную структуру.

Инструментальные стали по структуре отожженном состоянии могут быть доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.

Свойства углеродистых сталей и область их применения зависят от содержания в них вредных примесей: серы и фосфора. Чем ниже их концентрация в стали, тем выше ее качество. По содержанию вредных примесей стали подразделяются на:

- обыкновенного качества;

- качественные;

- высококачественные.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) содержат до 0,07 % фосфора, 0,06 % серы, 0,06...0,49 % углерода, являются конструкционными, в равновесном состоянии имеют ферритно-перлитную структуру.

Буквы Ст в марке означают «сталь обыкновенного качества», цифры -условный номер марки в зависимости от нормируемых показателей. Чем больше условный номер стали, тем больше содержание углерода и перлита в ней и тем выше ее прочность. Свойства сталей различных марок выпускаемых по ГОСТ 380-2005 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства сталей различных марок выпускаемых по ГОСТ 380-2005

Марка стали	Ст0	Ст1кп	Ст1пс Ст1сп	Ст2пс	Ст3кп, Ст2сп
Предел прочности, МПа		310-400	320-420	330-420	330-440
Марка стали	Ст3пс	Ст4кп, Ст3сп	Ст4пс, Ст4сп	Ст5пс, Ст5сп	Ст6пс, Ст6сп
Предел прочности, МПа	370-470	380-490	410-520	420-540	500-640

Буквы кп, пс, сп, стоящие за цифрой, указывают степень раскисления стали (кипящая, полуспокойная, спокойная). Из спокойных сталей наиболее полно удален кислород. В термически упрочненном состоянии они обладают высокой вязкостью и надежно эксплуатируются при температурах до -50 °С.

Стали обыкновенного качества являются сталями общего назначения и используются для изготовления проката различных профилей и листовой стали, применяемых для производства заклепок, болтов, шайб, кровельного железа и другой продукции.

Стали качественные конструкционные (ГОСТ 1050-88) содержат не более 0,035 % фосфора, не более 0,040 % серы, 0,05...0,65 % углерода и выпускаются следующих марок: 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11 кп, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25 и т. д.

Двузначные числа в марке показывают содержание углерода в сотых долях процента. Перечисленные выше стали характеризуются высокими пластичностью и свариваемостью. Они могут использоваться без упрочняющей термической обработки или после нее.

Стали 05кп, 08кп, 08, 10 идут на изготовление деталей сложной конфи­гурации методом холодной штамповки. Из сталей 15 кп, 15, 20 изготавливают болты, гайки, винты, пальцы, валки, оси, крюки, шпильки и другие детали неответственного назначения. Часто детали из этих сталей работают в условиях, при которых изнашиваются их поверхности, и поэтому подвергаются поверхностному упрочнению цементацией или цианированием.

К углеродистым сталям, используемым для изготовления деталей с высокими прочностью и вязкостью сердцевины (оси, валики, винты, шайбы, втулки, коленчатые валы, тяги, шатуны и др.), относятся стали 30, 35, 40, 45.

Из сталей 65, 70, 75, 80, 85 с большим содержанием углерода изготавливают детали, работающие в условиях трения и вибрационных нагрузок: прокатные валки (сталь 60), крановые колеса (сталь 75), диски сцепления и впускные клапаны компрессоров (сталь 85), а также пружины и рессоры (ГОСТ 14959-79). Рекомендуемыми режимами термической обработки углеродистых качественных конструкционных сталей в зависимости от условий эксплуатации изделий являются нормализация, закалка с отпуском, поверх­ностная закалка с нагревом ТВЧ, с отпуском или без него (ГОСТ 1050-88, ГОСТ 14959-79).

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-99) выпускаются качественными (У7, У8, У8Г, У9...У13, содержание серы не превышает 0,028 %, фосфора – 0,030%) или высококачественными (У7А...У13А, содержание серы не превышает 0,018%, фосфора – 0,025%). В марке буква У означает – инструментальная сталь, буква А в конце марки – высококачественная, цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Наиболее пластичные из названных сталей (доэвтектоидная ферритно-перлитная У7, эвтектоидные У8, У8А) идут на производство молотков, стамесок, долот, зубил, штампов и прочего инструмента, работающего в условиях ударных нагрузок. Из сталей У10, У11, У11А изготавливают резцы, сверла, метчики, фрезы, плитки и прочий мерительный и режущий инструмент для работающий без ударных нагрузок инструмент (напильники, рашпили, бритвы).

Для изготовления обработкой резанием на станках-автоматах деталей массового спроса (шайбы, болты, гайки, шпильки и некоторые другие детали автомобилестроения) применяют низкоуглеродистые стали (0,08...0,45 % С) с повышенным содержанием серы (0,08...0,3 %), фосфора (0,05...0,16 %) и часто марганца (0,6...1,55 %). Такие стали называются автоматными. Обогащение границ зерен феррита растворенным в нем фосфором и образование хрупких включений (MnS и др.) на границах зерен стали облегчает резание, способст­вует дроблению и легкому отделению стружки. Увеличивается срок службы режущего инструмента и улучшается качество обрабатываемых поверхностей.

В соответствии с ГОСТ 1414-75 автоматные стали маркируют А11, А12, А20, А30, А40Г. В обозначении марки буква А указывает, что сталь автоматная, цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Улучшение обрабатываемости стали достигается также введением в нее свинца.