Новочеркасский завод сварочных электродов

Углеродистая сталь

Углеродистыми сталями принято называть сплавы железа, с таким элементом как углерод, содержание которого в стали до 2,15% С.

Что касается кристаллизации, то углеродистые стали завершают её образованием аустенита.uglerodistaya-stal

Углеродистые стали в своей структуре не имеют ледебурита (эвтектики), и именно поэтому данные виды стали, а именно углеродистые, имеют свойство отлично деформироваться и обладать очень хорошей пластичностью, в большем случае при нагревании.

Выплавляется углеродистая сталь в кислородных конвертерах, в мартеновских печках и в различного вида электропечах.

Стоит заметить, что самые высокие по качеству свойства присущи электростали, так как она является наиболее чистой от различных вредных примесей, таких как фосфор или же сера.

Так же электросталь не имеет в своём составе никаких неметаллических включений и вредоносных газов.

Используют электросталь по большому счёту, в основном для изготовления деталей, которые относятся к наиболее ответственным.

Различие углеродистых сталей

Различают углеродистые стали по способу их раскисления, на спокойные, полуспокойные и кипящие стали.

Если взять спокойную, полуспокойную и кипящую сталь, углерода в которых, будет содержаться равное количество, то эти стали по прочности будут иметь приблизительно одинаковые величины, а вот по характеристикам пластичности уже будут различия.

  • Сталь спокойная имеет в себе кремний в количестве от 0,15 до 0,35.
  • Сталь полуспокойная имеет в себе кремний в количестве от 0,05 до 0,15.
  • Сталь кипящая имеет в себе кремний в количестве до 0,05%.

Кипящую сталь раскисляют марганцем.

Дело в том, что углеродистая кипящая сталь, в слитке, имеет химическую резко выраженную неоднородность.

Стоит обратить внимание на то, что в кипящих углеродистых сталях довольно низкое содержание как углерода, так и кремния, благодаря этому, кипящие стали отлично штампуются находясь в холодном состоянии.

Кипящие стали обладают достаточно высоким хлодоломкостным порогом, из-за того, что кислород в данных сталях имеет повышенную концентрацию, по этой причине, кипящие стали не рекомендуется использовать для изделий и деталей различного северного исполнения.

Что касается стали спокойной, то она отлично раскисляется такими элементами как, алюминий, марганец и кремний.

От того, какое количество углерода содержится в углеродистой стали, а так же от содержания в данных сталях скрытых и постоянных примесей, будет напрямую зависеть то, какими свойствами будет обладать данная сталь.

Как углерод влияет на сталь

Как уже писалось выше, именно углерод является тем элементом, благодаря которому углеродистая сталь является углеродистой, и именно углерод влияет на свойства и на всю структуру  стали.

Сталь может поменять свои свойства, даже в том случае, если содержание в ней углерода изменится незначительно.

Если же в стали количество углерода возрастёт, то с этим возрастанием так же возрастает количество в стали цементита.

uglerodistaya stalЕсли в стали содержится до 0,8% углерода, то данная сталь состоит из перлита и феррита, если же в стали содержание углерода превышает 0,8%, то кроме перлита, в структуре стали начинает образовываться вторичный цементит.

Что касается феррита, то он является достаточно пластичным, несмотря на то, что имеет довольно низкую прочность.

Цементит же, по своей натуре является очень хрупким, но при этом он обладает достаточно высокой твёрдостью.

Исходя из этого, можно смело сказать, что повышении в углеродистой стали содержание углерода, благотворно сказывается как на прочности, так и на твёрдости данной стали, однако начинает происходить снижение пластичности и вязкости.

Стоит заметить, что если содержание в стали углерода увеличится более чем на 1,0%, то может пострадать не только пластичность стали, но так же и её прочность.

Это напрямую связано с тем, что вокруг перлитных зёрен образуется хрупкая сетка цементита, которая имеет свойства при нагружении разрушаться.

Поэтому заэвтектоидные стали рекомендуется подвергать отжигу (специальному), после которого собственно и получается отличная структура перлита (зернистого).

Технологические свойства углеродистой стали, так же напрямую зависят от того, какое количество углерода она содержит.

Количество в стали углерода влияет на обрабатываемость стали резанием и давлением, а так же на её свариваемость.

Чем больше в стали углерода, тем хуже свариваемость данной стали и тем хуже её деформирование, причём как в холодном, так и в горячем состоянии.

Стоит отметить, что резанием лучше всего поддаются обработке стали среднеуглеродистые, содержание углерода в которых от 0,3 до 0,4%.

Стали низкоуглеродистые имеют плохую склонность к механической обработке, это подтверждается тем, что они дают стружку которая плохо удаляется и поверхности обрабатываемой стали так же не отличается красотой.

Стали же высокоуглеродистые, обладают повышенной прочностью, стоит заметить, что именно это обладание намного снижает стойкость изготавливаемого инструмента.

Достоинства

Одним из значительных достоинств и преимуществ углеродистой стали, является то, что она является по своим ценовым качествам, очень дешёвым и соответственно доступным материалом.

Углеродистая сталь отличается оптимальным соотношением различных потребительских свойств и своей ценой.uglerodistye stali

Что касается технических характеристик, то главной из них является модуль упругости углеродистой стали, который является достаточно высоким (Е=210 ГПа), именно этот фактор позволяет применять углеродистые стали в различных силовых конструкциях, где работоспособность конструкции, особенно крупногабаритной, определяет непосредственно жёсткость материала.

Сам по себе, модуль упругости имеет отношение к характеристикам металла, которые являются структурно не чувствительными.

Стоит отметить, что такой процесс как термическая обработка, положительно влияет на сталь, и повышает её прочность аж до 5 раз, однако на модуль упругости, вернее на его изменение, термообработка оказывает незначительное влияние.

При термообработке, модуль упругости изменяется не более чем на 5%.

Это так же является достоинством углеродистой стали, так как при таком раскладе, углеродистые стали можно спокойно применять для изготовления различных крупногабаритных сооружений и конструкций, без последующей термообработки, что в конечном итоге благотворно сказывается на упрощении всего процесса производства.

Ещё к одной из очень важных достоинств углеродистой стали относятся непосредственно и её технологические свойства, дело в том, что углеродистая сталь очень хорошо поддаётся обработке, как резанием, так и давлением, у углеродистых сталей отличные литейные качества, а так же углеродистые стали отлично свариваются.

Все эти достоинства позволяют использовать углеродистую сталь в массовом производстве.

Углеродистые стали качественные

Качественные углеродистые стали обычно поставляют как по механическим, так и по химическому составу.

К качественным углеродистым сталям, как правило, предъявляют требования более жёсткого характера, относящиеся к содержанию в них различных вредных примесей, к примеру, фосфора должно быть не больше чем 0,0035%, а серы должно быть не больше чем 0,04%, то же самое касается и различных неметаллических включений и газов.

Углеродистые качественные стали, как и стали другого типа, имеют свою маркировку, в данном случае, стали углеродистые маркируют цифрами, к примеру 0,8 15, 10 и т.д.

Эти цифры показывают количество углерода, который находится в данной стали в сотых процентных долях.

uglerodistayastal shtangenzirkulЧто касается степени раскислённости, то она указывается буквами, к примеру, пс или кп.

Качественные углеродистые стали подразделяются на две основные группы, на группу с повышенным содержанием марганца и на группу с обычным содержанием марганца.

Обычное содержание марганца в качественной углеродистой стали составляет 0,8%.

Повышенное содержание марганца в углеродистой стали составляет до 1,2%.