Обзор среднеуглеродистых сталей и их применение

Среднеуглеродистая сталь лишена легирующих присадок. Она содержит лишь порядка 0,45% углерода по массе и часть постоянно присутствующих в железе добавок, примешанных к железной руде ещё в природных условиях. Эти добавки удаляются на 99,9%, а не на все 100%.

Точная дозировка углерода в процентах, которую содержит среднеуглеродистая сталь, составляет 0,2-0,6%. По характеристикам такая сталь относится к обычным благодаря своему фазовому состоянию при различной температуре нагрева и структуре, обретенной при смене температурного режима эксплуатации. Среднеуглеродистая сталь недорога в производстве, не относится к высококачественным сплавам. Её свойства, характеристики таковы, что она годится лишь в качестве компонента, для которого серьёзная нагрузка компенсируется за счёт большой массы, толщины. Например, стальная арматура, выпущенная именно из такой стали, неплоха по своему качеству в малоэтажном или одноэтажном строительстве и относится к классу обычных ржавеющих сталей, которым необходима защита с помощью анодирования или лакокрасочных покрытий.

Достоинство простой стали со средним содержанием углерода – способность с помощью улучшающих технологий повысить содержание углерода в ней, легировать, закалить, добавить хрома (следствие – получить нержавейку). Подвергнув её нормализации и закалке, либо отпусканию, мастера на производстве получают устойчивые к истиранию заготовки – это важно для машиностроительной отрасли. Добавив в сталь дополнительный уголь, а также кремний, получают инструментальную сталь для ножей и ножниц, пассатижей и бокорезов, сверлящих и резьбовых резаков, фрез и многого другого.

С помощью особой термообработки получают различные сорта (марки) среднеуглеродистой стали. Нормируются эти марки на основании ГОСТ 1050-1975 и 380-1971. Сплавы (сталь) разделяются по категориям: А – по механическим характеристикам, Б – по химсоставу, В – особые требования по химии и механике таких сплавов. Для группы А существуют марки от нулевой до седьмой. Например, марка А3 является «спокойной» (по технологии неспешного литья, выдержки, без ускоряющих процесс выплавки мер). Но та же А-3-ПС – относится к «полуспокойной», А-3-КП – к кипящей.

Сталь группы Б выпускается тремя технологиями: БМ – в мартеновской печи, ББ – так называемым бессемеровским способом, БК – конвертным. Для стали ББ присутствует дополнительная классификация ББ-0/3/4/5/6.

Сталь В выпускается по конвертной технологии и в мартеновской печи. Сталь ВМ выпускается в виде изделий марки 2, 3, 4 и 5. Например, ВК-5 или ВМ-5, где 5 – марка конвертной или мартеновской стали.

Применяется среднеуглеродистый сплав, как ранее отмечалось, в производстве высокоуглеродистых составов – для пружин и рессорных подвесок, используемых для плавности хода автомобилей, локомотивов и пассажирских вагонов, а также для автобусов и иного общественного транспорта. Рессоры и пружины есть также в летательном транспорте.

Свариваемость среднеуглеродистых сталей удовлетворительная, но некоторые марки ограничены для создания сварных конструкций на основе таких деталей. Напротив, высокоуглеродистые стали, несмотря на большую твёрдость, при соединении сварным способом являются хрупкими, особенно при значительных сезонных и суточных колебаниях температуры окружающей среды. Среднеуглеродистые сплавы дают дополнительные трещины в конструкциях, где отсутствуют деформационные стыки и переходы, компенсирующие температурные колебания. Если сваренная зимой конструкция выгнется летом в жаркую погоду, то это верный признак того, что конструкция в месте сварки растрескается. А это, в свою очередь, сигнал к тому, что арматурные каркасы для железобетонного фундамента и стеновых угловых переходов нужно вязать с помощью вязальной проволоки или композитных стяжек, а не сваривать наглухо.

Полумерой к предотвращению растрескивания послужит применение низкоуглеродистых стальных деталей при одновременном уменьшении количества сплава в сварном шве. Улучшить свариваемость помогут электроды с большой наплавляемостью стали при сварке. Малые конструкции, например, для машин и станков нагревают после сварки в отдельной печи до 690°C и, продержав в таком состоянии некоторое время, постепенно охлаждают. Сваривать среднеуглеродистые сплавы при температуре менее +5 нельзя: все сварочные работы выполняются не в зимнее время. Для дуговой сварки таких сплавов применяют электроды Э42А, Э46А, Э50А, УОНИ-13/45 и 13/55 с фтористо-кальциевой обмазкой. Ведение сварочной дуги ручной сварки – постепенное, без валиков.