Низкоуглеродистая сталь — марка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Низкоуглеродистые стали марок 20, ВМСтЗсп, С75, APS 10M4, 18X1ПМФ имеют хорошую стойкость к статической водородной усталости. [1]
Низкоуглеродистые стали марок 08, 08кп, 08пс относятся к мягким сталям, применяемым чаще всего в отожженном состоянии для изготовления деталей методом холодной штамповки — глубокой вытяжки. Стали марок 10, 15, 20, 25 обычно используют как цементуемые, а высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 в основном применяют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью. Среднеуглеродистые стали 30 35 40 45 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца ЗОГ, 40Г, 50Г применяют для изготовления самых разнообразных деталей машин. [2]
Зубчатые колеса низкоуглеродистых сталей марок Ст20, Ст20Г подвергаются цементации. При этом поверхностные слои детали насыщаются углеродом за счет применения твердых, жидких или газообразных науглероживающих сред. В результате последующей закалки высокую твердость получают только науглероженные слои, а внутренние слои сохраняют свою начальную вязкость, так как содержание углерода в них при цементации не изменилось. Твердость закаленного цементированного слоя для зубчатых колес принимается в пределах 40 — 50 HRC при толщине 2 5 — 4 мм. [3]
Измерить твердость образца низкоуглеродистой стали марки 10 и на основании известных закономерностей между твердостью и прочностными свойствами определить примерно предел прочности и предел текучести исследованной стали. [4]
Корпусы регенераторов изготавливают из
Чистое железо марки СО-1, низкоуглеродистые стали марок ЭП620, ЭП355 и 03 производятся в виде прутков различного размера и применяются в качестве шихтовой заготовки при выплавке сплавов специального назначения. Магнитные свойства рассмотренных сталей соответствующими техническими условиями не оговариваются, и, хотя содержание углерода и других примесей в этих сталях значительно меньше, чем в сталях Э, ЭА; ЭАА и Э12, Э10, Э8, они не имеют больших преимуществ по магнитным свойствам вследствие большого содержания кислорода. [6]
Подавляющее количество труб прокатывают из низкоуглеродистых сталей марок 10 — 45 и Ст. [7]
Для повышения прочности и улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь марок 05, 08 и 10 подвергается нормализации с температуры 930 — 950 С. [8]
Наибольшее применение для изготовления-сварных конструкций находят низкоуглеродистые стали марок Ст. [9]
При изготовлении сварных конструкций чаще всего применяют низкоуглеродистые стали марок Ст. Вопросы технологии сварки их были подробно разобраны выше. Особых трудностей при сварке этих сталей не возникает. Автоматическую сварку низкоуглеродистых сталей выполняют электродной проволокой Св-08 или Св — 08А в сочетании с флюсами АН-348А или ОСЦ-45.
Крепежные элементы, стойкие к сероводородному растрескиванию, изготавливают из малолегированных низкоуглеродистых сталей марок 30, ЗОХМА. [11]
Сталь для котлостроения и сосудов, работающих под давлением ( табл. 17 — 26) — низкоуглеродистая сталь марок 15К, 20К, 22К и 22КТ, поставляемая в горячекатаном состоянии в виде листов толщиной от 4 до 16 мм. [12]
Валы, не несущие больших нагрузок, но подвергающиеся значи тельному поверхностному износу, изготовляются из низкоуглеродистых сталей марок 20, 30, 35, 20Х, Ст. Валы, несущие средние нагрузки, изготовляются из стали марок Ст. [13]
В последнее время для изготовления магнитопроводов двигателей постоянного и переменного тока небольшой мощности, особенно для двигателей бытовой техники, применяют низкоуглеродистые стали марок Э0100 и ЭОЗОО. Применение этих сталей вместо слаболегированной динамной стали Э11 ( ГОСТ 802 — 58) диктуется их более низкой стоимостью и позволяет за счет большей индукции повысить мощность двигателя или снизить расход стали или меди на изготовление двигателя такой же мощности. [14]
Гистерезисные кривые В ( Н.| Виды магнитных цепей. [15] |
Страницы: 1 2 3
Низкоуглеродистая сталь: состав и свойства
Низкоуглеродистая сталь встречается повсеместно. Ее популярность основана на физических, химических свойствах и невысокой стоимости. Этот сплав широко применяется в промышленности и в строительстве. Рассмотрим подробнее этот вид стали.
Состав
Сталь – железо, обогащенное углеродом в процессе плавки. Для углеродистых выплавок характерно наличие углерода, который определяет основные свойства металла, и примесей: фосфора (до 0,07%), кремния (до 0,35%), серы (до 0,06%), марганца (до 0,8%). Так, низкоуглеродистая сталь содержит не более 0,25% углерода.
Что касается других добавок, марганец и кремний служат раскислению (удалению кислорода из жидкого металла, что уменьшает хрупкость при горячей деформации). А вот повышенный процент серы может привести к растрескиванию сплава при термической обработке, фосфора – при холодной.
Способы получения
Производство низкоуглеродистого сплава можно разложить на несколько этапов: загрузку в печь чугуна и лома (шихты), термическое воздействие до состояния плавления, удаление из массы примесей.
Далее может происходить разливка стали или дополнительная обработка: шлаком или вакуумом и инертными газами.
Для исполнения таких процессов пользуются тремя способами:
- Мартеновские печи. Самое распространенное оборудование. Процесс плавки происходит в течение нескольких часов, что позволяет отслеживать лабораториям качество получаемого состава.
- Конвекторные печи. Производится за счет продувки кислородом. Следует отметить, что сплавы, полученные таким способом, не отличаются высоким качеством, так как содержат большее количество примесей.
- Индукционные и электропечи. Процесс производства идет с применением шлака. Таким способом получаются высококачественные и специализированные сплавы.
Рассмотрим особенности классификации сплавов.
Виды
Низкоуглеродистая сталь может быть трех видов:
- Обычного качества. В таких сплавах содержание серы не превышает 0,06%, фосфора 0,07%.
- Качественная. В составе наличие: серы до 0,04%, фосфора до 0,035%.
- Высококачественная. Содержание серы до 0,025%, фосфора до 0,025%
- Особого качества. Низкое содержание примесей: серы до 0,015%, фосфора — до 0,025%.
Как уже говорилось ранее, чем меньше примесей, тем лучше качество сплава.
Сталь низкоуглеродистая ГОСТ 380-94 обыкновенного качества делится еще на три группы:
- А. Определяется своими механическими свойствами. Форма поставки потребителю чаще всего встречается в виде многопрофильного и листового проката.
- Б. Основные показатели — химический состав и свойства. Оптимальные для механического воздействия давлением под термическим фактором (ковка, штамповка).
- В. Для таких видов сплавов важны такие свойства: технические, технологические, физические, химические и, соответственно, состав.
По процессу раскисления стали делят на:
- Спокойные. Процесс затвердевания происходит спокойно. Газы при таком процессе не выделяются. Усадка происходит в середине слитка.
- Полуспокойные. Промежуточный вид стали между спокойными и кипящими составами.
- Кипящие. Затвердевание происходит с выделением газа. Усадочная раковина скрытого типа.
Основные свойства
Низкоуглеродистая сталь отличается высокой пластичностью, легко деформируется в холодном состоянии и в горячем. Отличительной чертой такого сплава является хорошая свариваемость. В зависимости от добавочных элементов свойства стали могут меняться.
Чаще всего низкоуглеродистые сплавы применяются в строительстве и промышленности. Это обусловлено невысокой ценой и хорошими прочностными качествами. Такой сплав еще называют конструкционным. Свойства низкоуглеродистой стали зашифрованы в маркировке. Ниже мы рассмотрим ее особенности.
Особенности маркировки
Обычная низкоуглеродистая сталь имеет буквенное обозначение СТ и цифровое. Число следует делить на 100, тогда будет понятно процентное содержание углерода. Например, СТ15 (углерод 0,15%).
Рассмотрим маркировку и расшифруем обозначения:
- Первые буквы или их отсутствие говорит о принадлежности к той или иной группе качества. Это могут быть Б или В. Если нет буквы, значит сплав принадлежит к категории А.
- Ст обозначает слово «сталь».
- Цифровое обозначение – зашифрованное процентное содержание углерода.
- кп, пс – обозначает кипящий или полуспокойный сплав. Отсутствие обозначения говорит о том, что сталь спокойная (сп).
- Буквенное обозначение и цифровое после него раскрывают, какие примеси входят в состав, и их процентное содержание. Например, Г – марганец, Ю – алюминий, Ф – ванадий.
Для качественных низкоуглеродистых сталей в маркировке не ставится буквенное обозначение «Ст».
Также применяется цветовое обозначение. Например, низкоуглеродистая сталь марки 10 имеет белый цвет. Стали специального назначения могут обозначаться дополнительными буквами. Например, «К» — применяется в котлостроении; ОсВ – используется для изготовления вагонных осей и т. д.
Выпускаемые изделия
Можно выделить несколько групп стальной продукции:
- Листовая сталь. Подвиды: толстолистовая (ГОСТ 19903-74), тонколистовая (ГОСТ 19904-74), широкополостная (ГОСТ 8200-70), полосовая (ГОСТ 103-76), рифленая (ГОСТ 8568-78)
- Уголковые профили. Равнополочные (ГОСТ 8509-93), неравнополочные (ГОСТ 8510-86).
- Швеллеры (ГОСТ 8240-93).
- Двутавры. Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-89), Балки двутавровые широкополочные (ГОСТ 26020—83, СТО АСЧМ 20—93).
- Трубы.
- Профилированный настил.
К этому перечню добавляют вторичные профили, которые образуются за счет сварных работ и механической обработки.
Сферы применения
Область использования низкоуглеродистой стали достаточна широка и зависит от маркировки:
- Ст 0, 1, 3Гсп. Широкое применение в строительстве. Например, проволока арматурная из низкоуглеродистой стали,
- 05кп, 08, 08кп, 08ю. Хороша для штамповки и холодной вытяжки (высокая пластичность). Применяются в автомобилестроении: кузовные детали, топливные баки, змеевики, части сварных конструкций.
- 10, 15. Применяются для деталей, не подвергающихся высоким нагрузкам. Трубы для котлов, штамповки, муфты, болты, винты.
- 18кп. Характерное применение – конструкции, которые производят с помощью сварочных работ.
- 20, 25. Широко используется для производства крепежных материалов. Соединительные муфты, толкатели клапанов, рамы и другие детали сельскохозяйственных машин.
- 30, 35. Оси, на которые идет малая нагрузка, звездочки, шестерни и т. д.
- 40, 45, 50. Детали, испытывающие средние нагрузки. Например, коленчатые валы, фрикционные диски.
- 60-85. Детали, подвергающиеся высокой нагрузке. Это могут быть рельсы для железной дороги, колеса для кранов, рессоры, шайбы.
Как видно, производимый ассортимент обширен – это не только проволока низкоуглеродистой стали. Также это детали сложных механизмов.
Низколегированная и низкоуглеродистая сталь: отличия
Для улучшения каких-либо характеристик сплава добавляются легирующие элементы.
Стали, которые содержат в чебе низкое количество углерода (до четверти процента) и легирующих добавок (общий процент — до 4 %) называются низколегированными. Такой прокат сохраняет высокие сварные качества, но при этом усиливаются разные свойства. Например, прочность, антикоррозийные характеристики и так далее. Как правило, оба вида применяются в сварных конструкциях, которые должны выдерживать температурный диапазон от минус 40 до плюс 450 градусов Цельсия.
Особенности сварки
Сварка низкоуглеродистых сталей имеет высокие показатели. Тип сварки, электроды и их толщину подбирают на основе следующих технических данных:
- Соединение непременно должно быть прочно скреплено.
- Не должно быть дефектов швов.
- Химический состав шва должен выполняться в соответствии нормативам, указанных в ГОСТе.
- Сварные соединения должны соответствовать условиям эксплуатации (устойчивость к вибрациям, механическому воздействию, температурному режиму).
Могут использоваться различные виды сварки от газовой до сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом. При подборе учитывают высокую плавкость низкоуглеродистых и низколегированных сплавов.
Что касается конкретно сферы применения, то низкоуглеродистый прокат используется в строительстве и машиностроении.
Марка стали подбирается на основе требуемых на выходе физических и химических свойств. Наличие легирующих элементов может улучшить одни свойства (стойкость к коррозии, температурным перепадам), но и ухудшить другие. Хорошая свариваемость — еще одно достоинство таких сплавов.
Итак, мы выяснили, что собой представляют изделия из низкоуглеродистой и низколегированной стали.
Низкоуглеродистые стали 1022, 1023, 1025 и 1026
Общие характеристики низкоуглеродистых сталей 1022, 1023, 1025 и 1026 науглероживанием и другими методами поверхностного упрочнения.
С % | Мн % | Р % | С % | |
Химический анализ: 1022 | 0,18/0,23 | 0,70/1,00 | 0,040 макс. | 0,050 макс. |
Химический анализ: 1023 | 0,20/0,25 | 0,30/0,60 | 0,040 макс. | 0,050 макс. |
Химический анализ: 1025 | 0,22/0,28 | 0,30/0,60 | 0,040 макс. | 0,050 макс. |
Химический анализ: 1026 | 0,22/0,28 | 0,60/0,90 | 0,040 макс. | 0,050 макс. |
Области применения
Эти стали используются для кованых валов двигателей, гидравлических валов и валов насосов, а также для деталей машин.
Ковка
Эти марки стали выковываются при температуре от 2250ºF до температуры около 1650ºF (от 1230ºC до 900ºC). Фактическая температура ковки и отделки будет зависеть от ряда факторов, в том числе от общего обжатия во время ковки и сложности ковкой детали.
Только опыт позволяет определить почти точные значения этих двух параметров.
Детали охлаждаются воздухом после ковки.
Термическая обработка
При этом уровне содержания углерода отжиг
Нормализация может быть проведена до цементации, при 1650-1700ºF (900-925ºC) или в случае изменения микроструктуры в результате ковки сложной формы.
Прочая термическая обработка этих сталей будет включать науглероживание или другую поверхностную закалку с последующей закалкой при температуре около 1400–1450°F (760–790°C). все остальные гасятся маслом.
Отпуск
После закалки можно проводить отпуск при температуре 340-410ºF (170-210ºC), который в большей или меньшей степени обеспечивает снятие напряжения. Любые дальнейшие температуры отпуска для достижения требуемых свойств будут основываться на опыте.
Обрабатываемость
Хорошая обрабатываемость этих марок достигается в состоянии после ковки или в нормализованном состоянии. Необходимость нормализующей обработки, как упоминалось выше, будет определяться рядом факторов, в том числе твердостью после поковки и сложностью детали.
Свариваемость
Сварка этих марок может выполняться всеми обычными методами плавления, предпочтительно с использованием низкоуглеродистых электродов.
Чтобы отправить запрос на коммерческое предложение, нажмите здесь, позвоните по телефону 973.276.5000 или по факсу (973) 276 – 5050
Классификация углеродистых и низколегированных сталей
Американский институт чугуна и стали (AISI) определяет углеродистую сталь следующим образом: Сталь считается углеродистой сталью, если не указано или не требуется минимальное содержание хрома, кобальта, колумбия [ниобия], молибдена, никеля, титана, вольфрама, ванадия или цирконий или любой другой элемент, добавляемый для получения желаемого эффекта сплавления; когда установленный минимум по меди не превышает 0,40 процента; или когда максимальное содержание, указанное для любого из следующих элементов, не превышает указанных процентов: марганец 1,65, кремний 0,60, медь 0,60.
Стали можно классифицировать по различным системам в зависимости от:
- Состав, например, из углеродистой, низколегированной или нержавеющей стали.
- Методы производства, такие как мартеновский, основной кислородный процесс или электропечные методы.
- Метод отделки, такой как горячая или холодная прокатка
- Форма продукта, такая как стержневая пластина, лист, полоса, труба или структурный профиль
- Практика раскисления, например, раскисленной, полуспокойной, окантованной или окантованной стали
- Микроструктура, такая как ферритная, перлитная и мартенситная
- Требуемый уровень прочности, указанный в стандартах ASTM
- Термическая обработка, такая как отжиг, закалка и отпуск, а также термомеханическая обработка
- Дескрипторы качества, такие как качество ковки и товарное качество.
Углеродистая сталь
Американский институт чугуна и стали (AISI) определяет углеродистую сталь следующим образом:
Сталь считается углеродистой, если не указано или не требуется минимальное содержание хрома, кобальта, колумбия [ниобия], молибдена, никеля, титана, вольфрама, ванадия или циркония или любого другого элемента, добавляемого для получения желаемого эффекта легирования. ; когда установленный минимум по меди не превышает 0,40 процента; или когда максимальное содержание, указанное для любого из следующих элементов, не превышает указанных процентов: марганец 1,65, кремний 0,60, медь 0,60.
Углеродистая сталь может быть классифицирована в соответствии с различными методами раскисления как сталь с каймой, с крышкой, полуспокойная или спокойно. Практика раскисления и процесс производства стали будут влиять на свойства стали. Однако изменения в углероде оказывают наибольшее влияние на механические свойства, при этом увеличение содержания углерода приводит к увеличению твердости и прочности. Таким образом, углеродистые стали обычно классифицируют в зависимости от содержания углерода. Вообще говоря, углеродистые стали содержат до 2% всех легирующих элементов и могут быть подразделены на низкоуглеродистые стали, среднеуглеродистые стали, высокоуглеродистые стали и сверхвысокоуглеродистые стали; каждое из этих обозначений обсуждается ниже.
Как группа, углеродистые стали являются наиболее часто используемыми сталями. Более 85% стали, производимой и поставляемой в США, составляет углеродистая сталь.
Низкоуглеродистые стали содержат до 0,30% С. Самой большой категорией стали этого класса является плоский прокат (листовой или полосовой), обычно в холоднокатаном и отожженном состоянии. Содержание углерода в этих сталях с высокой формуемостью очень низкое, менее 0,10% C и до 0,4% Mn. Типичное использование — в панелях кузова автомобиля, белой жести и изделиях из проволоки.
Для стальных конструкционных листов и профилей содержание углерода может быть увеличено примерно до 0,30 %, а более высокое содержание марганца — до 1,5 %. Эти материалы могут быть использованы для штамповок, поковок, бесшовных труб и котельных плит.
Среднеуглеродистые стали аналогичны низкоуглеродистым сталям, за исключением того, что содержание углерода составляет от 0,30 до 0,60 %, а марганца — от 0,60 до 1,65 %. Увеличение содержания углерода примерно до 0,5 % с сопутствующим увеличением содержания марганца позволяет использовать среднеуглеродистые стали в закаленном и отпущенном состоянии. Использование среднеуглеродистых марганцевых сталей включает валы, оси, шестерни, коленчатые валы, муфты и поковки. Стали с содержанием углерода от 0,40 до 0,60% также используются для изготовления рельсов, железнодорожных колес и железнодорожных осей.
Высокоуглеродистые стали содержат от 0,60 до 1,00% С с содержанием марганца от 0,30 до 0,90%. Высокоуглеродистые стали используются для пружинных материалов и высокопрочной проволоки.
Сверхвысокоуглеродистые стали представляют собой экспериментальные сплавы, содержащие от 1,25 до 2,0% С. Эти стали подвергаются термомеханической обработке для получения микроструктуры, состоящей из сверхмелких равноосных зерен сферических, прерывистых доэвтектоидных карбидных частиц.
Высокопрочные низколегированные стали
Высокопрочные низколегированные (HSLA) стали или микролегированные стали предназначены для обеспечения лучших механических свойств и/или большей устойчивости к атмосферной коррозии, чем обычные углеродистые стали в обычном смысле, поскольку они предназначены для удовлетворения конкретных механических свойств, а не химический состав.
Стали HSLA имеют низкое содержание углерода (0,05-0,25% C) для обеспечения адекватной формуемости и свариваемости, а также содержание марганца до 2,0%. Небольшие количества хрома, никеля, молибдена, меди, азота, ванадия, ниобия, титана и циркония используются в различных комбинациях.
Классификация HSLA:
- Атмосферостойкие стали , предназначенные для обеспечения превосходной стойкости к атмосферной коррозии
- Стали контрольного проката , горячекатаные по заданному графику прокатки, предназначенные для образования сильно деформированной аустенитной структуры, которая при охлаждении превращается в очень тонкую равноосную ферритную структуру
- Стали с пониженным содержанием перлита , упрочненные очень мелкозернистым ферритом и дисперсионным твердением, но с низким содержанием углерода и, следовательно, небольшим количеством перлита или его отсутствием в микроструктуре
- Микролегированные стали с очень небольшими добавками таких элементов, как ниобий, ванадий и/или титан для уменьшения размера зерна и/или дисперсионного твердения
- Сталь с игольчатым ферритом , очень низкоуглеродистая сталь с достаточной прокаливаемостью для превращения при охлаждении в очень мелкую высокопрочную структуру игольчатого феррита, а не в обычную структуру полигонального феррита
- Двухфазные стали , обработанные до микроструктуры феррита, содержащей небольшие равномерно распределенные области высокоуглеродистого мартенсита, в результате чего получается продукт с низким пределом текучести и высокой скоростью деформационного упрочнения, что обеспечивает получение высокопрочной стали превосходной формуемости.
Различные типы сталей HSLA могут также иметь небольшие добавки кальция, редкоземельных элементов или циркония для контроля формы сульфидных включений.
Низколегированные стали
Низколегированные стали представляют собой категорию черных металлов, которые обладают механическими свойствами, превосходящими простые углеродистые стали в результате добавок легирующих элементов, таких как никель, хром и молибден. Общее содержание сплава может варьироваться от 2,07 % до уровня чуть ниже, чем у нержавеющих сталей, которые содержат минимум 10 % 9.0029 Кр .
Для многих низколегированных сталей основной функцией легирующих элементов является повышение прокаливаемости с целью оптимизации механических свойств и ударной вязкости после термической обработки. Однако в некоторых случаях добавки к сплаву используются для уменьшения ухудшения состояния окружающей среды при определенных условиях эксплуатации.
Как и стали в целом, низколегированные стали можно классифицировать в соответствии с:
- Химический состав , такие как никелевые стали, никель-хромовые стали, молибденовые стали, хромомолибденовые стали
- Термическая обработка , такая как закалка и отпуск, нормализация и отпуск, отжиг.
Из-за большого разнообразия возможных химических составов и того факта, что некоторые стали используются более чем в одном термообработанном состоянии, среди классификаций легированных сталей существует некоторое совпадение. В этой статье рассматриваются четыре основные группы легированных сталей: (1) низкоуглеродистые закаленные и отпущенные (QT) стали, (2) среднеуглеродистые сверхвысокопрочные стали, (3) подшипниковые стали и (4) жаропрочные стали. стойкие хромомолибденовые стали.
Низкоуглеродистые закаленные и отпущенные стали сочетают в себе высокий предел текучести (от 350 до 1035 МПа) и высокую прочность на растяжение с хорошей ударной вязкостью, пластичностью, коррозионной стойкостью или свариваемостью. Различные стали имеют разные комбинации этих характеристик в зависимости от их предполагаемого применения. Однако некоторые стали, такие как HY-80 и HY-100, подпадают под действие военных спецификаций. Перечисленные стали используются в основном как толстолистовые. Некоторые из этих сталей, а также другие подобные стали производятся в виде поковок или отливок.
Среднеуглеродистые сверхвысокопрочные стали — конструкционные стали с пределом текучести, который может превышать 1380 МПа. Многие из этих сталей имеют обозначения SAE/AISI или представляют собой запатентованные составы. Формы продукции включают заготовки, прутки, стержни, поковки, листы, трубы и сварочную проволоку.
Подшипниковая сталь , используемая для шариковых и роликовых подшипников, состоит из низкоуглеродистой (от 0,10 до 0,20% C ) цементируемой стали и высокоуглеродистой (-1,0% C) стали со сквозной закалкой. Многие из этих сталей имеют обозначения SAE/AISI.
Хромолибденовые жаропрочные стали содержат от 0,5 до 9 % Cr и от 0,5 до 1,0 % Mo . Содержание углерода обычно ниже 0,2%. Хром обеспечивает улучшенную стойкость к окислению и коррозии, а молибден повышает прочность при повышенных температурах.