Классификация углеродистых сталей

Благодаря доступности, долговечности, невысокой стоимости, углеродистые стали востребованы. Их успешно применяют в строительстве, машиностроении, нужны они при изготовлении деталей и механизмов. Такая популярность стимулирует к созданию новых марок, которые имеют общие характеристики и противоположные свойства. Именно от видов зависит применение углеродистой стали в промышленности.

Характеристики и категории

У этого типа стали оптимальное соотношение углерода и железа. А каких-либо примесей (кремния, марганца, магния) минимальное количество. Это главное преимущество этого вида перед другими металлами. У нее повышенная прочность, надежность, высокое качество.

Виды углеродистой стали и их основные характеристики:

• Спокойные. Это раскисленные сплавы. Чтобы повысить их прочность, при производстве добавляются специальные раскислители. При этом максимально удаляется кислород, который отрицательно сказывается на механических качествах стали. Основные характеристики – однородность, большая свариваемость, стойкость к внешнему механическому воздействию или динамическим нагрузкам.
• Полуспокойные. В изготовлении этого типа используют минимальное количество раскислителей. Это сказывается не только на стоимости сплавов, но и на их характеристиках, хотя по прочности они мало уступают спокойным. Обычно рекомендуются такие виды для применения при монтаже сварных расчетных конструкций.
• Кипящие. Из углеродистых сталей этот вид считается дешевым и наименее качественным. Добавок, повышающих прочность и надежность, при их изготовлении применяется минимальное количество. Присутствуют также в составе растворенные газы, существенно ухудшающие свойства стали. Весьма ощутимый недостаток – наличие азота, который затрудняет свариваемость, негативно сказывается на сварочном шве. Он непрочный, может покрыться трещинами, что снижает износостойкость, сроки эксплуатации металлической конструкции.

Если на предприятии применяется углеродистая сталь – виды, назначения, характеристики, классификация, внимательно учитываются. Только от этого зависит, насколько надежной будет сама конструкция, как долго прослужит, не требуя ремонта или замены каких-либо элементов.

Технологии производства

Производят сталь, независимо от ее назначения или классификации, по схожей технологии. Последовательность:

1. Сплав выплавляется в специальной печи с максимально высокой температурой. Это могут быть мартеновские печи, применяемые уже десятки лет, и более современное плавильное оборудование, работающее на электричестве.
2. Добавляются специальные добавки, от которых зависит классификация углеродистых сталей.
3. Формируется слиток, который полностью охлаждается и застывает.

После этого сталь готова к последующему использованию. Это прокатка (горячая или холодная). Обработка в горячем состоянии позволяет производить любые сортовые изделия, изготавливать металлические полосы. Холодная прокатка применяется для изготовления универсального тонколистового металла.

Способы улучшения прочностных характеристик

Для повышения прочности стали применяются разные способы – многое здесь зависит от дальнейшего применения металла. Высокоуглеродистые стали, например, могут быть более хрупкими и менее устойчивыми к коррозии. Им нужна обработка или легирование для улучшения свойств. Кроме того, они могут быть менее устойчивыми к высоким температурам, поэтому подвергаются закалке и отпуску для получения оптимальных характеристик.

Основные методы:

• Плазменная закалка. Проводится обработка только поверхностного слоя сплава. При этом формируется крайне твердая и прочная структура, в которой преобладает мартенсит (вещество с уникальной твердостью). Этот способ улучшения высокопрочных сталей также в несколько раз повышает износостойкость металла.
• Химико-термическая обработка. Для улучшения характеристик сталь повторно нагревается при высокой температуре, затем подвергается влиянию определенными элементами. Улучшаются при этом практически все характеристики, прочность, стойкость к коррозии, неблагоприятным внешним факторам, кислой среде.

Чаще всего применяется второй способ – при такой обработке в вакуумной печи поверхность сплава приобретает невероятную прочность, что позволяет значительно расширить назначение углеродистых сталей.

Другие параметры

Классификация возможна по степени очищения от всевозможных примесей. Многие из них снижают прочность и износостойкость. Элементы, которые ухудшают характеристики металла – сера и фосфор.

Углеродистая сталь, благодаря сере и фосфору, различается по следующим параметрам:

• повышенного качества;
• углеродистая и легированная сталь;
• обыкновенного качества.

Самая дешевая сталь – обычного качества. Такие сплавы не проходят дополнительную обработку. Качественная же выплавляется по специальным технологиям, причем дополнительно оговаривается химический состав.

Как маркируются углеродистые стальные сплавы?

У углеродистой стали классификация, маркировка мало отличаются от параметров других видов сплавов. Чтобы разобраться в этих обозначениях, можно использовать любые таблицы – расшифровки общеприняты для практически всех типов металлов.

Расшифровка маркировки углеродистых сталей:

• «У» – первая буква, которая указана на маркировке определенного типа указывает, что сплав принадлежит к категории инструментальных.
• «А», «Б», «В» расположенные в конце маркировки, свидетельствуют о качестве металла (обыкновенный, качественный сплав или повышенное качество).
• В обязательном порядке в маркировке присутствует количество углерода, выраженное в процентах от всего объема сплава.
• Некоторые виды в маркировке могут содержать дополнительно букву «Г», которая указывает на наличие в составе марганца.

Из маркировки можно также узнать, к какому виду принадлежит сталь. Сокращенные «СП», «КП» и «ПС» расшифровываются – спокойная, кипящая и полуспокойная.

Этих расшифровок в маркировке достаточно, чтобы определить, к какому классу принадлежит сплав, какие дополнительные элементы в нем присутствуют. По классификации понятно, насколько прочный, надежный в сварке и эксплуатации металл, будет ли качественным сварочный шов.