Конструкционная сталь что это такое

конструкционная сталь

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое “конструкционная сталь” в других словарях:

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ — сталь, предназначенная для изготовления деталей машин. Конструкционную сталь подразделяют на цементуемые и улучшаемые. Конструкционная сталь, не предназначенна для термической обработки, у потребителя объединяют в группу так называемых… … Металлургический словарь

конструкционная сталь — Сталь, применяемая для изготовления деталей машин и механизмов, зданий, транспортных средств и сооружений, приборов и аппаратов и т.п. технических объектов, испытывающих статические, динамические и знакопеременные нагрузки. К конструкционным… … Справочник технического переводчика

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ — общее название сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов … Большой Энциклопедический словарь

конструкционная сталь — [engineering (constructional) steel] сталь для изготовления деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении, строительстве и на транспорте, с необходимым комплексом физико химических, механических и технологических свойств.… … Энциклопедический словарь по металлургии

Конструкционная сталь — Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону (СССР/Россия). Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов … Википедия

конструкционная сталь — konstrukcinis plienas statusas T sritis chemija apibrėžtis Mašinų gamyboje naudojamo anglinio ir legiruotojo plieno bendras pavadinimas. atitikmenys: angl. structural steel rus. конструкционная сталь … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Конструкционная сталь — сталь, предназначенная для изготовления деталей машин. Конструкционные стали подразделяют на цементуемые и улучшаемые. Конструкционные стали, не предназначенные для термической обработки у потребителя объединяют в группу так называем строительных … Энциклопедический словарь по металлургии

Конструкционная сталь — общее название группы сталей, предназначенных для изготовления строит, конструкций и деталей машин или механизмов. К. с., применяемая для строит, конструкций, должна обладать хорошей свариваемостью, в связи с чем содержание в ней углерода … Большая советская энциклопедия

конструкционная сталь (железо) — строительная сталь (железо) — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы строительная сталь (железо) EN structural steel … Справочник технического переводчика

конструкционная сталь повышенной и высокой обрабатываемости резанием — [high and extrahigh workability engineering steel] конструкционная углеродная и легированная сталь с повышенным содержанием S ( OK

Конструкционная сталь

Углеродистую качественную сталь

Легированную качественную сталь, в том числе:

Углеродистая качественная конструкционная сталь

В обозначение марки стали цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Углеродистая качественная конструкционная сталь подразделяется на:

машиностроительную – 08, 10,20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58,60;

автоматную -А12, А20, А30;

машиностроительные стали – для изготовления деталей машин, конструкций приборов;

автоматные – для неответственных деталей массового производства (мелкий крепеж и др.) изготавливаемых на станках-автоматах;

котельные – для изготовления котлов и сосудов, работающих под давлением и при температурах до 450 о С.

Заменители некоторых марок сталей:

Ст35 – Ст30, 40, 35Г;

Ст45- 40Х, Ст50, 50Г2.

Свариваемость: Ст08-Ст35 – свариваемость хорошая, Ст45 – свариваемость затруднена, котельные стали свариваиваются хорошо, автоматные – не применяются для сварки.

Легированная сталь

Марки стали: 09Г2, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ и т.д.

Марки стали 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД являются атмосферно коррозионно-стойкими (АКС), толщина металлоконструкций из АКС за 20-30 лет работы уменьшается в 2-3 раза меньше, чем толщина конструкций из обычной углеродистой и низколегированной стали.

Назначение: для изготовления корпусов вагонов железнодорожных, метро, трамвая, несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и других полевых машин и инженерных сооружений, работающих в условиях переменных динамических нагрузок и сезонных и суточных теплосмен.

Заменители некоторых марок стали: 09Г2С – 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С;

Свариваемость: сваривается без ограничений.

Легированная конструкционная сталь

В обозначении марки две первые цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, стоящие после букв указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифры означает, что содержание этого элемента до 1,5% (по верхнему пределу).

В зависимости от химического состава и свойствсталь делят на категории:

качественную (без букв);

особо высококачественную Ш .

Назначение: различные улучшаемые детали; втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски плунжеры, другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости.

Заменители некоторых марок стали:

20Х – 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ;

30ХГСА – 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА;

40Х – 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС.

Свариваемость: cварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур (требуется специальная технология сварки).

Марки стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х3МВФ,15Х5М, 15ХМ.

Назначение: предназначены для деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 600 0 С в течение длительного времени.

Свариваемость: ограниченно или трудносвариваемая.

Марки: ШХ15, ШХ4, ШХ15СГ, ШХ20СГ.

В обозначении марок стали буквы и цифры означают : Ш – подшипниковая; Х – легированная хромом; цифра – содержание хрома, СГ – легированная кремнием и марганцем.

Назначение: для изготовления деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения.

Заменители некоторых марок стали:

ШХ15 – ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ;

ШХ15СГ – ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.

Свариваемость: сваривается способом КТС

Марки стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.

Назначение: для работы в качестве пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов и аналогичных деталей.

Заменители некоторых марок стали:

65Г – 70, У8А, 70Г, 60С2А,9ХС,50ХФА, 60С2, 55С2;

50ХФА – 60С2А, 60ХГФА, 9ХС.

Свариваемость: рессорно-пружинная сталь не применяется для сварных конструкций.

Конструкционная сталь – ее классификация и особые свойства

Для производства разнообразных механизмов и изделий для строительных и машиностроительных конструкций используется специальная сталь – конструкционная, обладающая набором особых химических, физических и механических характеристик.

1 Конструкционные стали – что они собой представляют?

Под такими сталями понимают особые сплавы с заданным набором особых технологических свойств, обеспечивающих их безаварийную эксплуатацию в определенных условиях.

Требуемые потребительские, физические и химические характеристики подобных сталей достигаются за счет грамотного и максимально точного подбора их химсостава, выполнения операции поверхностного упрочнения и специальных видов термообработки, а также путем повышения их металлургического качества.

Существующая классификация делит конструкционные стали на:

• машиностроительные;
• арматурные (иначе их называют строительными), сварка коих отличается простотой и надежностью.

Кроме того, марки таких сплавов причисляются к одной из двух групп – стали специального или общего назначения.

В состав конструкционных сплавов входит множество химических элементов и примесей, включая и те, которые причисляют к категории вредных. Наиболее небезопасными из них признаются фосфор и сера, которые делают готовую продукцию ломкой (сварка таких составов вызывает серьезные трудности). В зависимости от содержания серы и фосфора все марки сплавов подразделяют на особовысоко- и высококачественные, качественные и обыкновенные.

В особовысококачественных сплавах (маркировка – литера “Ш”) указанных вредных элементов должно быть не более 0,015 %, в высококачественных (“А”) – не более 0,025 %, в качественных (“Сталь”) – не более 0,035 %, в обыкновенных (“Ст”) – не более 0,05 %.

Классификация описываемых составов ведется и по другим признакам, о которых мы будем рассказывать далее, рассматривая конструкционные машиностроительные и строительные стали.

2 Сталь конструкционная машиностроительная общего назначения

Сплавы для машиностроительной отрасли делят с учетом их химсостава на две подгруппы:

• средне- и низколегированные;
• средне- и малоуглеродистые.

Машиностроительная сортовая продукция всегда имеет специальный набор механических характеристик. Они проверяются на соответствие требованиям по следующим показателям:

• ударная вязкость:
• пластичность;
• прочность.

Большая часть средне- и низколегированных сплавов, изготавливаемых метпредприятиями для машиностроителей, причисляются к доэвтектоидным перлитным сталям (распространенные марки – 40ХН2СМА, 25Х2ГНТРА, ЗОХГСН2А, ЗОХ2ГСН2ВМ). В них вводится молибден и никель, которые увеличивают вязкость.

Предусматривается еще одна классификация рассматриваемых машиностроительных сталей, которая учитывает метод их упрочнения. В соответствии с ней сортовая сталь может быть:

• с упрочнением верхнего слоя;
• без обработки;
• с упрочнением по всему объему.

Многие марки конструкционных машиностроительных металлов (например, Ст3, 15кп, 08кп и другие) применяются без термообработки, они производятся и отпускаются потребителям в листах. К такой продукции предъявляют одно основное требование – малое количество кремния и углерода. Незначительное содержание указанных элементов обеспечивает материалу отличную вытяжку (то есть сортовая сталь легко деформируется) в холодном виде. Также в этом случае отмечается качественная сварка изделий из машиностроительных сталей.

В тех случаях, когда выпускается качественная сортовая сталь конструкционная, она обязательно проходит один из далее указанных вариантов термообработки:

• закалка (поверхностного типа), после которой может иногда проводиться отпуск;
• стандартная закалка металла с обязательным отпуском (обеспечивается эффективная сварка готовых изделий);
• нормализация.

3 Машиностроительные конструкционные стали спецназначения – их марки и особенности

Такие сплавы делят на классы, ориентируясь на их главный составляющий компонент. Специальные стали могут изготавливаться на никелевой либо на железоникелевой основе. Кроме того, распространена их классификация на такие категории:

• литейные;
• автоматные;
• износостойкие;
• коррозионностойкие;
• шарикоподшипниковые;
• пружинные;
• жаростойкие;
• криогенные;
• жаропрочные.

В жаростойких составах, которые эксплуатируются при высоких (более 550 градусов) температурах, присутствует незначительное количество кремния. Они не боятся науглероживающих и окислительных сред, газовой коррозии, но под действием сильных нагрузок у них иногда проявляется ползучесть. Популярные марки жаростойких сплавов – 20Х20Н14С2, 12Х17, 15Х6СМ, 15Х28, 15Х5, ЗОХ13Н7С2. Из них производят:

• емкости для цементации стали;
• элементы поршневых двигателей;
• трубы.

Криогенная сортовая высоколегированная сталь и низкоуглеродистые сплавы отличаются хорошей вязкостью и пластичностью. Они имеют улучшаемые характеристики (повышение ползучести при снижении температуры их эксплуатации, а также при добавочной обработке сплавов нормализацией и последующим отпуском). Маркировка таких сталей в соответствии с Госстандартом 5632 следующая – ОЗХ13АГ19, ОН9А, 08Х18Н10.

Для жаропрочных сталей важна повышенная ползучесть в сочетании с хорошей сопротивляемостью к химическому ржавлению. Жаропрочные сплавы идеальны для выпуска различных элементов газо- и паротурбинного оборудования, труб, работающих при температурах от 400 до 650 градусов. Востребованные марки таких сплавов – ХН62МВКЮ, ХН70Ю, 45Х14Н14В2М, 40Х10С2М, 25Х2М1Ф, ХН77ТЮР, 12Х18Н9Т, 15Х5М, 15ХМ.

Коррозионностойкие материалы имеют свыше 12,5 процентов хрома в своем составе, что дает возможность использовать их для производства изделий, функционирующих в коррозионных средах (трубы, карбюраторные валы, иглы, компоненты гидравлической аппаратуры, лопатки турбин и пр.). По структуре коррозионностойкая сортовая сталь бывает разной. Классификация ее следующая:

• мартенситно-стареющей (марки – 09Х15Н8Ю, 10Х17Н13МЗТ);
• мартенситной (95Х18, 30Х13, 12Х13, 20Х17Н2);
• аустенитной и ферритной (маркировка соответственно –12Х18Н10Т и сортовая сталь 15Х28).

Сварка указанных видов стали требует их дополнительного отпуска. Кроме того, стоит добавить, что описанные выше жаростойкие и жаропрочные, а также криогенные сплавы являются разновидностями коррозионностойкой продукции (классификация предусматривает именно такое положение вещей, несмотря на множественные различия в характеристиках таких сталей).

4 Другие виды и марки специальных машиностроительных сталей – краткая информация, классификация

Износостойкие сплавы бывают высоколегированными с малым содержанием углерода и высокоуглеродистыми (сварка последних выполняется только после подогрева металла). Их применяют для производства траков, дробилок, лопастей насосного оборудования. Они характеризуются замечательной стойкостью против механического изнашивания (ОХ14АГ12М, ОХ14АГ12) и коррозии кавитационного типа (сортовая сталь Г13, 12Х18Н9Т).

Автоматные сплавы (качественная конструкционная сталь) включают в свой состав от 0,6 до 1,5 % марганца, от 0,05 до 0,16 % фосфора, от 0,05 до 0,3 % серы и до 0,45 % углерода. Эти улучшаемые сплавы обретают новые свойства (лучшая обрабатываемость и другие) при дополнительном легировании их селеном, свинцом и кальцием (АЦ40Г2, А40Г, АЦ45Х). Как правило, из-за сравнительно малых прочностных показателей описываемая сортовая продукция используется для изготовления автомобильных деталей (шпилек, болтов, шайб).

Пружинные стали характеризуются повышенным пределом прочности и упругости, хорошей пластичностью и вязкостью. Они бывают низколегированными и среднеуглеродистыми (до 0,8 процентов углерода, минимум – 0,6). Из названия понятно, что подобная сортовая продукция идет на изготовление рессор и пружин. Сварка таких сталей нередко сопровождается появлением трещин. Известные марки пружинных сталей – 70С2ХА, 60С2ХФА, 55С2, 65ГЮ, 50ХФА, 70.

Низколегированные и высокоуглеродистые (до 1,05 процента углерода) улучшаемые сплавы имеют мартенситную мелкоигольчатую структуру, малую пористость и рыхлость. В них отсутствует карбидная ликвация и сетка, а также неметаллические добавки. Главные достоинства таких сталей – повышенная стойкость к износу и твердость (по шкале HRC до 65 единиц). Их маркировка всегда начинается с литеры “Ш” (ШХ15Ш, ШХ15СГ, ШХ4).

5 Сталь строительная – особенности и общая характеристика

Такие стали имеют хорошую ковкость, высокий показатель жидкотекучести, их сварка не вызывает обычно никаких проблем. К основным механическим свойствам строительных сплавов причисляют вязкость (ударную), твердость, относительное удлинение и прочностной предел.

Стали для строительных конструкций (строительные стали) – это сплавы с малым уровнем легирования (в незначительных количествах добавляется хром, марганец, кремний) и углеродистые (углерода не более 0,2 процентов, минимум – 0,1). Сварка данных сталей выполняется всеми известными способами. Для строительной отрасли это очень важно.

Легируют описываемую продукцию с целью увеличения ее закаливаемости. За счет такого процесса они впоследствии получают высокий предел текучести. В тех случаях, когда строительные сплавы делают не из углеродистого, а из низколегированного металла, экономится до 30 процентов сырья.

К популярным маркам строительных сталей относят следующие сплавы:

Сварка этих стальных композиций выполняется очень легко, а потребители получают их в виде проката (сортовая сталь), полос большой ширины, прутков и в листах.

Сталь конструкционная качественная углеродистая

Углеродистые качественные стали не без основания называют универсальными. Их применение широко распространено не только в машиностроительной отрасли и связанных с ней сферах, но и в строительстве. Из углеродистых качественных сталей изготавливают отдельные элементы и цельные конструкции.
Распространенность свою сталь качественная конструкционная углеродистая и сплавы на ее основе получила благодаря своим характеристикам, которые обеспечивают долгий срок эксплуатации и эффективность использования изделий из нее.
Во время выплавки к качественным сталям предъявляются строгие требования к выбору сырья, способу разливки, технологии плавки.

Классификация качественных углеродистых сталей

Классифицировать углеродистые качественные стали конструкционные стали можно по следующим признакам:

• По назначению:
  1. для использования в машиностроении;
  2. для использования в строительстве;
• По количеству содержания примесей, снижающих качество:
  1. обыкновенного качества;
  2. качественные;
  3. высокого качества;
  4. особо высокого качества;

• По составу:
  1. наличие углерода:
     • малоуглеродистые;
     • среднеуглеродистые;
     • высокоуглеродистые;
  2. наличие легирующих элементов:
     • низколегированные;
     • среднелегированные;

• По способу поставки:
  1. кованная;
  2. катанная;
  3. калиброванная;

• По обработке:
  1. обыкновенные;
  2. котельные;
  3. автоматные;

• По степени раскисления:
  1. кипящая (кп);
  2. полуспокойная (пс);
  3. спокойная (без обозначения).

Наглядная классификации видов стали

Раскисление оказывает влияние на однородность внутренней структур металла. Лучшей по однородности является спокойная (а, г), за ней следует полуспокойная (в, е) и менее качественная кипящая (б, д). Внутренняя структура хорошо показана на рисунке.

Общая характеристика качественных углеродистых сталей

Основными отличиями качественных сталей от сталей обыкновенного качества являются:

• малое количество снижающих качество примесей: серы с фосфором;
• узкий диапазон количества углерода;
• увеличенное количество марганца или кремния.

Сталь поставляется от производителя с гарантией заявленного состава химических элементов и присущих им механических свойств.

Говоря о характеристиках качественных сталей следует выделить самые значимые:

• высокая прочность;
• пластичность;
• вязкозть ударная.

Изменение структуры стальных слитков в процессе твердения

Но для улучшения эксплуатационных характеристик сотрудники институтов и лабораторий экспериментируют над химическим составом, способами повышения прочности и твердости поверхностей, методами термической обработки, способами плавки и разливки металла. Механические свойства углеродистых качественных сплавов зависят от химического состава.

Свойства присущие углеродистым сплавам:

• Низкоуглеродистым – низкая прочность при высокой пластичности. Используются при производстве и изготовлении деталей и узлов со сложной конструкцией и небольшими нагрузками.Свойства присущие углеродистым сплавам:
• 15-20 – для неответственных деталей, которые не нуждаются в дополнительной термической обработке или подвергнутые нормализации.
• Среднеуглеродистые – для изготовления деталей, для которых предъявляются требования высокой твердости, но с пониженной пластичностью. Изделия, для которых необходима термическоя обработка: закалка поверхностного слоя, улучшению, нормализации. Для облегчения обработки резанием среднеуглеродистые стали подвергаются отжигу.
• Высокоуглеродистые, а также с дополнительно введенным марганцем – обладают высокими показателями упругости и стойкости к износу. Поэтому из нее изготавливают пружинные изделия.
• Автоматные – используются для обработки на автоматизированных станках. Фосфор и сера в большем количестве способствуют образованию мелкой стружки, что положительно сказывается на обрабатываемости, стойкости инструмента, но страдает шероховатость обрабатываемых поверхностей.

Скачать ГОСТ 1050-88

Применение качественной конструкционной углеродистой стали

Область применения достаточно широка. Основными потребителями сплавов являются машиностроительная и строительная отрасли. Одним из достоинств считается хорошая свариваемость.

Как следует из названия, «конструкционная» — значит использующаяся для строительных металлоконструкций. Другое название – арматурные стали.

Рассматривая основные марки качественных сталей, использующиеся промышленными предприятиями можно разделить по назначению.

1. Качественные низкоуглеродистые стали 05-10. Основное их назначение изготовление ответственных и качественных конструкций с помощью сварки (повышение количества углерода способствует понижению свариваемости). Небольшое количество углерода после сварочных работ не провоцирует образование трещин как горячем, так и в холодном состоянии.

1. Качественные низкоуглеродистые стали 12-20. Основное их назначение изготовление элементов конструкций и деталей, которые не ответственные, малонагруженные, в последствии цементируемые. Обрабатываются резанием, холодной штамповкой, сложной вытяжкой. Требования к поверхности: износостойкость, высокая твердость при мягкой сердцевине. Изготавливаются машиностроительные элементы (вал, ось, болт, муфта, вилка, рычаг, фланцы и прочие), а также элементов котлового оборудования, работающего при высоком давлении и температурах от -40°С до 450°С (трубопровод, тройник, соединительный фланец и прочие).

1. Качественные среднеуглеродистые стали 25-35. Детали, изготовленные из данного материала, работают при средних нагрузках и с невысокими напряжениями. После химико-термического воздействия обладают высокой прочностью поверхностного слоя, износостойкостью, но с незначительной прочностью сердцевины детали (гайка, винт, собачка, крюк, кулачок, звездочка и прочие).
2. Качественные среднеуглеродистые стали 40-45. После термической обработки изделия из данного материала хорошо переносят средние нагрузки (вал, шестерня, шатун и прочие). Для получения заготовок используется метод горячей объемной штамповки. Подвергаются всем способам термической обработки. У всех среднеуглеродистых сталей после закалки и следующего за ним высокого отпуска внутренней структурой становится отпускной сорбит. В связи с чем повышается вязкость с пластичностью, а это низкая чувствительность у концентраторов напряженности. При увеличении диаметра изделия снижается его прокаливаемость.

1. Качественные среднеуглеродистые стали 50-55. Детали из этих сталей являются высоконагруженными элементами механизмов и агрегатов (муфта, шестерня, кольцо пружинное и прочие).
2. Качественные высокоуглеродистые стали 60-80 (Г). Изготавливаются детали, подвергающиеся постоянным напряжениям сжатия, которые эксплуатируются в условиях трения (эксцентрик, рессора, пружина и прочие), а также работающие при больших нагрузках динамических и статических (торсион, крестовина).

1. Качественные котельные стали 12К-22К. Применение нашли при изготовлении деталей, работа котрых сопряжена с повышенными температурами и высоким давлением. Для улучшения свариваемости в состав вводится титан, а раскисление производится за счет алюминия. Из нее изготавливают сосуды и котлы, работающие с турбинами, камерами сгорания на суднах и паровых агрегатах.

1. Сталь автоматная. Широко применяется при промышленном производстве крепежных изделий для автомобилей и узлов, работающих при статических нагрузках (болт, гайка, шпилька).

Особенности маркировки

Для обозначения используется буквенно-цифровой индекс. Цифры говорят о процентном содержании углерода (0,00%). Буквы (кп, пс или сп) говорят о степени раскисления, о повышенном количестве марганца (Г), алюминия (Ю), ванадия (Ф) и о способе обработки. Буква А, стоящая перед цифрами обозначает сплав автоматный, буква К после цифр – сплав котловой, ПВ – изготовлена горячим прокатыванием, ОсВ – металл для производства железнодорожных осей вагонов. Для обозначения качественных сталей в отличие от обыкновенного качества перед маркировкой пишется «Сталь».

1. Сталь 10. Содержание углерода порядка 0,1%, по степени раскисления спокойная.
2. Сталь 10 кп. Содержание углерода порядка 0,1%, по степени раскисления кипящая.
3. Сталь 20Г. Содержание углерода порядка 0,2%, марганца до 1%.
4. Сталь 30Г2. Содержание углерода порядка 0,3%, марганца до 2%.
5. Сталь А20. Автоматная со средним содержанием углерода порядка 0,2%.
6. Сталь 20К. Котельная со средним содержанием углерода порядка 0,2%.