Лекция 4. Углеродистые стали

углерода (tº = 20ºC)
Влияние углерода на ударную вязкость сталей при

низких температурах

Al)
Вредные
(S, P, N, O, H)
Cлучайные – содержатся в малых количествах

и обычно не оказывают влияния на свойства сталей.
Технологические – наличие этих примесей обусловлено технологическими особенностями производства стали.
Вредные – оказывают отрицательное влияние на свойства стали, но добиться полного их удаления невозможно, поэтому их содержание регламентируется.

→ MnS + Fe
Повышает прочность, практически не снижая пластичности;
Уменьшает

красноломкость стали (хрупкость при высоких температурах, вызванную влиянием серы).

Кремний (0,15…0,4)%

2FeO + Si → 2Fe + SiO2

Наличие кремния при выплавке приводит к дегазации металла, повышая плотность слитка.
Кремний сильно увеличивает прочность и снижает пластичность.

Технологические примеси

Фотографии микроструктуры металла двух крепёжных изделий, изготовленных из низкоуглеродистой стали: а - партия 1 – содержание элементов-раскислителей (Mn, Si) в норме; б – партия 2 – содержание элементов-раскислителей значительно ниже нормы

%;
для высококачественных сталей ≤ 0,018…0,03 %.
Сера нерастворима

в железе → FeS → эвтектика (Fe+FeS) → красноломкость стали.

Микрофотографии сульфидных включений в сталях

содержания фосфора на хладноломкость стали (сталь, С = 0,2%)
Увеличивает характеристики

прочности (В, 0,2), но при этом резко снижает пластичность и вязкость.
Способствует проявлению хладноломкости стали – увеличению температуры перехода металла из вязкого состояния в хрупкое и снижению работы разрушения.

в следующих формах:
в свободном состоянии в несплошностях типа пор, и

полостей (водород);
в виде твердых растворов внедрения (чаще всего, это азот и кислород);
в виде хрупких неметаллических включений (FeO, SiO2, Al2O3, Fe4N).

Микрофотографии несплошности (а) и кислородосодержащих включений (б) в сталях

а)

б)

примеси
3. Газы (водород, азот, кислород).
Влияние содержания кислорода и азота на

ударную вязкость углеродистой стали

невысоких нагрузках и механических напряжениях).
Строительные сварные, клепаные и болтовые конструкции

(балки ферм, конструкции подъемных кранов, корпуса сосудов и аппаратов и др.).
Малонапряженные детали машин (оси, валы, шестерни, пальцы, втулки и т.д.).

Стали общего назначения (обыкновенного качества)
ГОСТ 380-2005

Применение

Маркировка

БСт5сп

В марке стали общего назначения указываются:
группа стали (А, Б, В);
№ стали в ГОСТе (0, 1, …, 6);
способ раскисления (кп, пс, сп).

группа

№ по ГОСТ

способ раскисления

Примеры марок сталей: ВСт3кп, БСт5сп, Ст0, Ст1кп и др.

назначения группы Б

цифрами, которые указывают на среднее содержание углерода в сотых долях

процента.

Примеры марок сталей:

05
05кп
08
10
20

Низко-
углеродистые

30
40
45
50
60

Средне-
углеродистые

65
70
75
80
85

Высоко-
углеродистые

и фосфора (0,05…0,15)%.
+ Обладают повышенной обрабатываемостью резанием;
+ Повышенные твердость и

прочность.

Низкие пластичность, вязкость;
Высокий порог хладноломкости;
Повышенная склонность к коррозии.

Некоторые марки автоматных конструкционных сталей

ручные ножовки, напильники, хирургический инструмент и т.д.).
Углеродистые инструментальные

стали маркируются буквой У, следующая за ней цифра указывает содержание углерода в десятых долях процента.

Примеры обозначения марок инструментальных углеродистых сталей:
У7 – инструментальная углеродистая сталь с содержанием углерода 0.7%;
У13 – инструментальная углеродистая сталь с содержанием углерода 1.3%;
У7А – инструментальная углеродистая сталь с содержанием углерода 0.7%, высококачественная;
У8ГА – инструментальная углеродистая сталь с содержанием углерода 0.8%, высококачественная, с повышенным содержанием марганца.