Конструкционная сталь — легированная или углеродистая сталь, предназначенная для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами. Например, ШХ15 - специализированный материал для подшипников.
По форме, размерам и предельным отклонениям металлопродукция соответствует требованиям:
- прокат круглый (круг сталь 40х) — ГОСТ 2590-88, ГОСТ 7417;
- прокат квадратный — ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8559;
- прокат шестигранный — ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8560;
- прутки кованые квадратные и круглые — ГОСТ 1113-88;
- полосы — ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405;
- профили для косых шайб: ГОСТ 5157;
- со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955.
Конструкционная легированная сталь
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь изготовляется согласно ГОСТ 4543-71.
Легированная сталь — сталь, в которую в процессе легирования в определенных количествах вводят специальные элементы, обеспечивающие требуемые свойства. Такие элементы называют легирующими. Они могут повышать прочность и коррозионную стойкость стали и снижать опасность ее хрупкого разрушения.
Для легирования стали используются следующие химические элементы: марганец (Mn) — Г; кремний (Si) — С; хром (Cr) — Х; никель (Ni) — Н; медь (Cu) — Д; азот (N) — А; ванадий (V) — Ф; ниобий (Nb) — Б; вольфрам (W) — В; селен (Se) — Е; кобальт (Co) — К; бериллий (Be) — Л; молибден (Mo) — М; бор (B) — Р; титан (Ti) — Т; алюминий (Al) — Ю.
Классификация конструкционной легированной стали
По отношения общей массы легирующих элементов к массе стали:
- сталь высоколегированная — более 10%;
- сталь среднелегированная — более 2,5-10%;
- сталь низколегированная — до 2,5%.
В зависимости от основных легирующих элементов:
- хромистая;
- марганцовистая;
- хромомарганцовая;
- хромокремнистая;
- хромомолибденовая;
- хромомолибденованадиевая;
- хромованадиевая;
- никельмолибденовая;
- хромоникелевая;
- хромоникелевая с бором;
- хромокремнемарганцовая;
- хромокремнемарганцовоникелевая;
- хромомарганцовоникелевая;
- хромомарганцовоникелевая с титаном и бором;
- хромоникельмолибденовая;
- хромоникельмолибденованадиевая;
- хромоникельванадиевая;
- хромоалюминиевая;
- хромоалюминиевая с молибденом;
- хромомарганцовоникелевая с молибденом;
- хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.
В зависимости от хим. состава и свойств:
- качественная;
- высококачественная — А;
- особо высококачественная (сталь электрошлакового переплава) — Ш.(например ШХ15)
По видам обработки:
- прокат горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью);
- калиброванный;
- со специальной отделкой поверхности.
По качеству поверхности:
- 1 группа;
- 2 группа;
- 3 группа.
По состоянию материала:
- без термической обработки;
- термически обработанный — Т;
- нагартованный — Н.
Марки конструкционной легированной стали
Марки стали: 15Х, 20Х, 30Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Г, 12ХН, 20ХН, 40ХН, 14ХГН, 19ХГН, 20ХГНМ, 30ХМ.
Заменители некоторых марок стали:
- 20Х — 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ;
- 30ХГСА — 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА;
- 40Х — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС.
Обозначение марок конструкционной легированной стали: две первые цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, цифры после букв указывают содержание легирующего элемента в целых единицах.
Применение конструкционной легированной стали
| Марка стали | Область применения |
|---|---|
| 60С2(А) | Рессоры из полосовой стали толщиной 3-16мм и пружинной ленты толщиной 0,08-3мм; витые пружины из проволоки диаметром 3-16мм. |
| 70СЗА | Тяжелонагруженные пружины ответственного назначения. Сталь склонна к графитизации. |
| 50ХГ(А) | Рессоры из полосовой стали толщиной 3-18мм. |
| 50ХФА(ХГФА) | Ответственные пружины и рессоры, работающие при повышенной температуре (до 300°С), или подвергаемые многократным переменным нагрузкам. |
| 60C2XA | Большие высоконагруженные пружины и рессоры ответственного назначения. |
| 60C2H2A(C2BA) | Ответственные высоконагруженные пружины и рессоры из калиброванной стали и пружинной ленты. |
| 20Х | Кулачковые муфты, втулки, шпиндели, направляющие планки, плунжеры, оправки, копиры, шлицевые валики и др. |
| 40Х | Зубчатые колеса, шпиндели и валы в подшипниках качения, червячные валы и др. |
| 45Х, 50Х | Зубчатые колеса, шпиндели, валы в подшипниках качения, червячные и шлицевые валы, и др. детали, работающие на средних скоростях при небольшом давлении. |
| 38ХА | Зубчатые колеса, работающие на средних скоростях при средних давлениях. |
| 45Г2, 50Г2 | Крупные малонагруженные детали: валы, зубчатые колеса тяжелых станков и т.п. |
| 18ХГТ | Детали, работающие на больших скоростях при высоких давлениях и нагрузках. |
| 20ХГР | Тяжелонагруженные детали, работающие при больших скоростях и нагрузках. |
| 15ХФ | Некрупные детали, подвергаемые цементации и закалке с низким отпуском. |
| 40ХС | Мелкие детали высокой прочности. |
| 40ХФА | Ответственные высокопрочные детали, подвергаемые закалке и высокому отпуску; средние и мелкие детали сложной формы, работающих в условиях износа; ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках. |
| 35ХМ | Валы, детали турбин и крепеж, работающие при повышенной температуре. |
Свариваемость: cварка конструкционных легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур (требуется специальная технология сварки).
Сталь низколегированная качественная конструкционная
Нормативный документ: качественная конструкционная низколегированная сталь изготовляется согласно ГОСТ 19281-89.
Сталь Низколегированная — легированная сталь с содержанием общей массы легирующих элементов менее 2,5% от общей массы стали.
Марки стали низколегированной
Марки стали: 09Г2, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ, 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД и т.д.
Сталь низколегированная марок 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД является атмосферно коррозионно-стойкой (АКС).
Заменители некоторых марок стали:
- 09Г2С — 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С;
- 10ХСНД — 16ГАФ.
Применение стали низколегированной
Низколегированная сталь применяется 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.
Свариваемость: сталь низколегированная сваривается без ограничений.
Углеродистая качественная конструкционная сталь
Нормативный документ: качественная конструкционная углеродистая сталь изготовляется согласно ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1051-73.
Углеродистая сталь — сталь, не имеющая в своем составе легирующих элементов, но содержащая углерод в различной концентрации: до 0,25% — низкоуглеродистая сталь, 0,24-0,6% среднеуглеродистая сталь, более 0,6 — высокоуглеродистая сталь.
Классификация углеродистых сталей
По качеству
- обыкновенного качества;
- повышенного качества;
- качественная.
По назначению сталь обыкновенного качества:
- А — поставляется по механическим свойствам, применяется в изделиях, подвергающихся горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства;
- Б — поставляется по химическому составу, применяется для деталей, подвергающихся обработке, которая может изменить регламентируемые механические свойства, при этом их уровень кроме условий обработки определяется хим. составом;
- В — поставляется по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке.
По степени раскисления:
- кипящая — кп;
- полуспокойная — пс;
- спокойная сталь без термической обработки — сп.
По химическому составу для качественной стали:
- I — с нормальным содержанием марганца ( Mn 0,80%);
- II — с повышенным содержанием марганца (Mn 1,2%) — Г.
Марки качественной конструкционной углеродистой стали
Углеродистая сталь обыкновенного качества: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, Стбсп.
Углеродистая качественная сталь: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60 — машинная сталь; А12, А20, А30 — автоматная сталь.
Обозначение марки стали: «Ст» — сталь, следующие за ней цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, затем указывается степень раскисления («кп», «пс», «сп»).
Заменители некоторых марок стали:
- Ст20 — Ст15, 25;
- Ст35 — Ст30, 40, 35Г;
- Ст45 — 40Х, Ст50, 50Г2.
Применение качественной конструкционной углеродистой стали
| Марка стали | Область применения |
|---|---|
| 08кп, 10 | Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой, трубки, прокладки, крепеж. Цементуемые и цианируемые детали, не требующие высокой прочности сердцевины. |
| 15, 20 | Малонагруженные детали: валики, пальцы, упоры, копиры, оси, шестерни. Тонкие детали, работающие на истирание: рычаги, крюки, траверерсы, вкладыши, болты, стяжки и др. |
| 30, 35 | Детали, испытывающие небольшие напряжения: оси, шпиндели, звездочки, тяги валы и т.п. |
| 20к | Котельная сталь. |
| 40, 45 | Детали с повышенной прочностью: коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, распределительные валы, маховики, зубчатые колеса, шпильки, храповики и др. |
| 50, 55 | Зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, бандажи, валы, малонагруженные пружины и др. |
| 60 | Детали с высокими прочностными и упругими свойствами: прокатные валки, эксцентрики, шпиндели, пружинные кольца, пружины и диски сцепления, пружины амортизаторов. |
| А12, А20, А30 | Неответственные детали массового производства, изготавливаемые на станках-автоматах. |
Свариваемость: хорошая для котельных сталей и сталей марок Ст08-Ст35; затрудненная для стали Ст45; автоматные стали не применяются для сварки.
Теплоустойчивая качественная конструкционная сталь ГОСТ 20072-74
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь теплоустойчивая изготовляется согласно ГОСТ 20072-74.
Классификация теплоустойчивой стали
По видам обработки сталь подразделяют:
- горячекатаная;
- кованая;
- калиброванная;
- калиброванная шлифованная.
По состоянию материала:
- без термической обработки;
- термически обработанная — Т;
- нагартованная — Н (для калиброванной стали).
По назначению:
- а — для горячей обработки давлением;
- б — для холодной механической обработки (обточки, строжки, фрезерования и другой обработки по всей поверхности);
- в — для холодного волочения (подкат).
Марки теплоустойчивой конструкционной стали
Марки стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х1М1В1ТР, 20Х1М1В1БР, 20Х1МФ, 18Х3МВ, 20Х3МВФ, 15×5, 15Х5М, 15ХВФ, 12Х8ВФ.
Обозначение марок стали: наименование состоит из обозначения элементов и следующих за ними цифр, указывающих среднюю массовую долю легирующего элемента в целых единицах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед буквенным обозначением указывают среднюю или максимальную массовую долю углерода и стали в сотых долях процента. Сталь, полученную методом электрошлакового переплава, обозначают через тире в конце наименования марки буквой — Ш.
Применение теплоустойчивой конструкционной стали
Изготовление деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 6000С в течение длительного времени.
Свариваемость: ограниченно или трудносвариваемая.
Шарикоподшипниковая качественная конструкционная сталь ГОСТ 801-78
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь шарикоподшипниковая изготовляется согласно ГОСТ 801-78.
Классификация шарикоподшипниковой стали
По требованию к качеству поверхности и в зависимости от дальнейшей обработки:
- для холодной механической обработки — ОХ;
- для горячей обработки давлением — ОГ;
- для холодной высадки — ХВ;
- для холодной штамповки — ХШ.
По форме, размерам и предельным отклонениям:
- горячекатаный круг сталь 40х — ГОСТ 2590-88;
- горячекатаный квадрат — ГОСТ 2591-88;
- заготовка квадратная — по действующим нормативным документам;
- горячекатаная полоса — ГОСТ 103-76;
- калиброванный круг квалитета h11 с дополнительными размерами — ГОСТ 7417-75;
- круг со специальной отделкой поверхности квалитета h11 групп В и Г — ГОСТ 14955-77.
По состоянию материала:
- без термической обработки;
- термически обработанная.
Марки шарикоподшипниковой конструкционной стали
Марки стали: ШХ15, ШХ4, ШХ15 СГ, ШХ20 СГ.
Обозначение марок стали: Ш — подшипниковая, Х — легированная хромом, цифра — содержание хрома, СГ — легированная кремнием и марганцем. Например, сталь шарикоподшипниковая и рессорно-пружинная ШХ15.
Заменители некоторых марок стали:
- ШХ15 — ШХ9, ШХ12, ШХ15 СГ;
- ШХ15 СГ — ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.
Применение шарикоподшипниковой стали
Изготовление деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения. Особой популярностью пользуется ШХ15.
Свариваемость: сваривается способом КТС.
Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь, в т.ч. сталь ШХ15 изготавливается по ГОСТ 14959-79
Нормативный документ: качественная конструкционная рессорно-пружинная легированная или углеродистая сталь изготовляется согласно ГОСТ 14959-79.
Классификация рессорно-пружинной стали
По способу обработки проката:
- горячекатаный и кованый;
- калиброванный;
- со специальной отделкой поверхности;
- горячекатаный круг сталь 40х с обточенной или шлифованной поверхностью.
По химическому составу стали:
- качественная;
- высококачественная — А.
По нормируемым характеристикам и применению:
- 1, 1А, 1Б;
- 2, 2А, 2Б;
- 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г;
- 4, 4А, 4Б.
Марки рессорно-пружинной качественной стали
Марки стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.
Заменители некоторых марок стали:
- 65Г — 70, У8А, 70Г, 60С2А,9ХС,50ХФА, 60С2, 55С2;
- 50ХФА — 60С2А, 60ХГФА, 9ХС.
Применение рессорно-пружинной стали
Работа в качестве пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов и аналогичных деталей.
Свариваемость: рессорно-пружинная конструкционная углеродистая и конструкционная легированная сталь не применяется для сварных конструкций.
