Применение углеродистых сталей

Рядовые (обыкновенные) углеродистые стали

Рядовыми сталями обычно называют нелегированные железоуглеродистые сплавы, которые содержат до 2,0 % углерода. На практике большинство рядовых сталей также содержат до 1,0 % марганца, который неизбежно остается после процесса раскисления. Эти стали называют также сталями обыкновенного качества и обыкновенными сталями. Они являются наиболее распространенными железоуглеродистыми сплавами, которые применяются в промышленности, строительстве и быту.

Путем варьирования количества углерода в стали и выбора программы термической обработки стали для этого содержания углерода можно получать широкий ряд различных механических свойств, которые трудно получить в других металлических сплавах. Кроме того, углеродистая сталь является относительно недорогим сплавом по сравнению с легированными сталями и цветными сплавами. По-видимому самым большим недостатком этих сталей является то, что они ржавеют и приходится затрачивать большие средства для защиты их от коррозии.

Области применения углеродистых сталей

Как показано на рисунке 1 твердость рядовой углеродистой стали с увеличением содержания углерода постепенно возрастает. Обычно низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали применяют в строительных и конструкционных областях, тогда как высокоуглеродистые стали применяют для изготовления инструментов и других компонентов, где требуется высокая твердость и износостойкость.

Рисунок 1 – Соотношения между содержанием углерода,
микроструктурой и механическим свойствами
рядовых углеродистых сталях в нормализованном состоянии,
а также типичные области применения этих сталей [1]

 

Классификация углеродистых сталей

Промышленные углеродистые стали могут подразделяться на пять групп, как показано ниже. Каждому интервалу содержания углерода соответствуют его типичное применение в промышленности, строительстве, машиностроении и в быту.

Сверхнизкоуглеродистые (dead mild steels)

0,05-0,15 % С:

  • цепи
  • штамповки
  • заклепки
  • проволока
  • гвозди
  • сварные трубы
  • горячекатаные полосы
  • холоднокатаные полосы

Низкоуглеродистые стали (mild steel)

0,10-0,20 % С:

  • строительные стали
  • винты и шурупы
  • детали машин
  • жесть
  • поковки
  • штамповки

0,20-0,30 % С:

  • детали машин и строительных конструкций
  • шестерни
  • быстрорежущие стали
  • валы
  • рычаги
  • поковки

Среднеуглеродистые стали (medium carbon steel)

0,30-0,40 % С:

  • тяги
  • валы
  • проволока
  • оси
  • стыковые накладки
  • крановые крюки
  • высокопрочные трубы
  • поковки

0,40-0,50 % С:

  • коленчатые валы
  • оси
  • шестерни
  • валы
  • штамповочные блоки
  • роторы
  • бандажи
  • термоупрочненные детали машин

0,50-0,60 % С:

  • бандажи локомотивов
  • рельсы
  • пружины
  • тросы

Высокоуглеродистые стали (high carbon steels)

0,60-0,70 % С:

  • ковочные матрицы
  • винтовые приводы
  • пилы
  • оправки
  • инструменты
  • пустотелые сверла

0,70-0,80 % С:

  • ленточные пилы
  • наковальни
  • молотки
  • гаечные ключи
  • рессоры
  • бамперы
  • малые поковки
  • тросы
  • матрицы
  • большие матрицы для прессов

0,80-0,90 % С:

  • долота
  • лезвия
  • пробойники и кернеры
  • сверла по камню
  • ручные инструменты

Инструментальная сталь (tool steels)

0,90-1,00 % С:

  • пружины
  • высокопрочная проволока
  • оси
  • ножи
  • матрицы
  • кирки и кайла

1,00-1,10 % С:

  • сверла
  • метчики
  • фрезы
  • ножи
  • винтовые матрицы

1,10-1,20 % С:

  • подшипники
  • матрицы
  • сверла
  • токарные инструменты
  • деревообрабатывающие инструменты

1,20-1,30 % С:

  • напильники
  • развертки
  • ножи
  • протяжки
  • токарные инструменты
  • деревообрабатывающие инструменты

1,30-1,40 % С:

  • пилы
  • бритвы
  • бурильные инструменты
  • отделочные инструменты
  • износостойкие детали машин.

Источник:

  1. Engineering Metallurgy – Part I – Applied Physical Metallurgy / R. A. Higgins – 6thed. – 1999