Марки углеродистой стали

Углеродистая сталь – основа современного производства. Без неё отрасли машиностроения и строительства не получили бы существенное развитие.

Стали маркируются с помощью шифра, расшифровка которого указывает на химический состав, иногда – на свойства сплава. Углеродистые стали подразделяются на подвергнутые легированию и нелегированные. Обозначаются конкретные сорта – их больше сотни – буквами и цифрами в определённой последовательности. Делятся стали на три категории: А – по своим основным проявлениям на деле, Б – по химсоставу, В – комплексная оценка по механике, химии и физике определённого сплава.

Обыкновенная сталь маркируется как «Ст», после чего следует номер марки сплава, а затем – тип стали. Последний обозначается как «Кп» – кипящий, «ПС» – полуспокойный, «Сп» – спокойный. У углеродистых сталей есть и маркировка по цвету. Например, «Ст0» – зелёная и красная полоски. «Ст1» – жёлтая и чёрная, «Ст3ГСп» – коричневая и синяя пометки и так далее. Для сплавов категории А доля углерода по массе декларируется в сотых долях процента. Для категории Б и В – в десятых. После этих обозначений маркер Г сообщает о наличии марганца в качестве одной из основных примесей.

Применение сталей основывается на их свойствах, а также требованиях: упругости, вязкости, что позволяет противостоять ударам; жаропрочности, сопротивляемости ржавлению, отсутствие налипания стружки при осуществляемой резке, относительной лёгкости разрезания. Многие марки углеродистых сталей подвергают отжигу, закалке (и при необходимости – отпусканию). Закалённая и отожжённая сталь применяется для изготовления инструментов (инструментальная, быстрорежущая). В результате может получиться мартенсит с цементитом или аустенитом.

Например, сплавы У7, У7А применяются для ударных инструментов: молотки, круглые напильники, топоры, стамески, кувалды, долота, блесны для рыбной ловли. Состав У8, У8А, У8Г идёт на пилы, отверточные насадки кернеры, зенковки, фрезы, пассатижи и кусачки. Сплав У9, У9А – инструментарий для слесарных мастерских, включая приспособления и ручной инвентарь для столяров. У10, У10А, У11, У11А идут на рашпильные компоненты, резаки для изготовления внутренней резьбы, сверла со спиралевидным профилем, дополнительный инструментарий для штампования и юстировки. У12, У12А идет на развертки, резьбонарезающие резаки, измерители. У13, У13А – на прямоугольные и квадратные напильники, лезвия для бритв и скальпели, штампоформы.

Состав 09Г2С идёт на всё те же листозаготовочные секции с толщиной листа в 2-10 мм. Процентное содержание углерода – основа для главных различий, по которым задаётся основной вектор сталелитейного производства. В целом сталь подразделяется на низкоуглеродистые сплавы (до 0,2% по массе), средне- и высокоуглеродистые (до 0,6% и 2% соответственно). Всё, что касается сплавов с концентрацией угля более 2%, отнесено к совершенно иному типу – чугуну.

Углеродистая сталь довольно пластична: многие её сорта, прежде чем расплавиться, размягчаются. Она хорошо переносит всевозможную резку и обтачивание, подвергается сварке, при этом сохраняя прочность даже при нагревании до 400C. Но у высокоуглеродистых сталей низкая пластичность, устойчивость к перегреву минимальная (всего до 200C). Попробуйте согнуть пружину – она сломается, чего не скажешь, к примеру, об обычной стальной проволоке. Высокоуглеродистые стали интенсивно расширяются при нагревании, хуже проводят электрический ток, чем чистое железо или чугуны. Количество углерода, несмотря на абсолютный предел, не должно превысить 1,3% по массе.

Кроме массовой доли углерода, сорта стали оцениваются по наличию серно-фосфорных примесей: сера портит сталь, охрупчивая её. Высококачественная сталь содержит её мало – до 0,12 промилле по массе. Именно такие стали хорошо подходят для строительных конструкций, остовов для машин и механизмов, а также трущейся механики.

К сталям обычного качества относятся следующие.

• 08пс, 08кп – холоднокатаные, высокопластичные составы.
• Марки 10… 25 – горячекатаные, штамповочные.
• 60… 85 – пружинно-рессорные сплавы, идущие также на производство муфт сцепления.
• 30, 50, 30Г, 50Г – высокопрочные, рассчитанные для существенных нагрузок.

Производятся некоторые из них (до 26-й марки) как листовая, в 4-6 мм заготовка, в качестве круглого проката (стержень диаметром 8, 10, 12, 14, 16, 18 и 20 мм) повышенной прочности, выдерживающие большие нагрузки. Так, комплексно оцениваемый состав – сплав ВСт3пс5-1 – относится к полуспокойным/полукипящим, является высокоуглеродистым (до 3 промилле углерода по массе).

Высококачественные сплавы, как ранее отмечалось, требуют основательного подхода к очистке их от серы и фосфора. В железной руде (железняках) содержится значительное количество всевозможных примесей. Чтобы избавиться, к примеру, от сульфида и фосфида железа, которые присутствуют в неочищенной (простого уровня качества стали), применяют всевозможные реактивы и способы физхимобработки, забирающие атомы серы и фосфора из железистых соединений. Полученные таким образом высококачественные стали годятся для точной механики: подшипников, осей, дисков, шестерёнок и многого другого.

Высококачественная сталь хорошо обрабатывается при повышенном давлении и путём разрезания. Высококачественные конструкционные стали также хорошо варятся и отливаются. Высококачественная сталь позволяет получать детали, упругие и вязкие в центре и более твёрдые снаружи. Калиброванная сталь, стальная серебрянка (улучшенный «зеркальный» вид поверхности деталей), слитки, прокат, подковы, штамповки – этим не ограничивается основной список применения стальных сплавов особого качества, за что и отвечает ГОСТ 1050-1988.

Маркируются высококачественные сплавы просто: так, «Сталь-25» содержит 2,5 промилле угля по массе; «Сталь-60» же допускает отклонение в пределах 5,7-6,5 промилле углерода. Приписки «Сп» и «ПС» означают соответственно спокойный и полуспокойный способ варки справа. Использование высокосортных сталей классифицировано следующим образом.

• Состав 08-10Кп применяется для изготовления трубок, прокладок, всевозможных скоб, крышек. Цементитный состав идёт на производство валов, шестерёнок и прочих деталей всевозможных машин и механизмов.
• Сплав 15.20 без уточнения способа варки – умеренно нагруженные компоненты: штыри, валики, шестерёнки, оси. А также устойчивые к трению детали: крюки, рычаги, болты, прокладки и другие. Здесь и далее способ выплавки состава не уточняется, напомним лишь, что спокойная сталь прослужит при повышенной влажности заметно дольше кипящей, так как состав первой – «слежавшийся» и очень плотный по сравнению со второй.
• Составы 30 и 35 идут на шпиндели, звёздочки и цепи, валы и диски.
• 40-й и 45-й – высокопрочные детали: валы с коленами, шатуны, распредвалы, большие шестерёнки, прокатные валы.
• 50-й и 55-й – идут на изготовление пружин и рессор, испытывающих малую или умеренную нагрузку, а также штоков.
• 60-й – высоконагруженные пружины и рессоры, сцепляющие диски и другое.

Вопреки первоначальным ожиданиям малоопытных мастеров, сталь высокого качества обладает исключениями из правил маркировки. Из-за этого сфера их применения значительно изменена.

• Составы 15К, 20К, 22К идут на котлы.
• 20-ПВ – обладает медно-хромовой добавкой, относится к пограничному виду, ниже которого по содержанию углерода (по массе) расположились малоуглеродистые составы: всего 2 промилле угля.
• ОсВ – подмешаны медь, хром и никель. Это дало возможность выплавлять из данного состава колёса и оси вагонов и локомотивов.
• А75, АСУ10Е, АУ10Е – сырьё для часовых деталей.

Наличие отклонений от вышеизложенных норм маркировки заставляет литейщика или кузнеца тщательно выяснить, для чего подходит тот или иной состав.