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 – 6^thed. – 1999