Углеродистые стали. Классификация, ГОСТ'ы, свойства, применение

Стали классифицируются по их химическому составу и добавленным легирующим элементам на:

• Углеродистые стали.
• Легированные стали.
• Специальные стали.

Углеродистые стали – это группа сталей, содержащий, помимо железа (Fe), углерод (C) как основной легирующий элемент, а другие легирующие элементы обычно добавляются в незначительных количествах или не добавляются вообще.

Углеродистые стали различаются по процентному содержанию углерода, что определяет их механические свойства. В зависимости от количества углерода в стали, её можно классифицировать как низкоуглеродистую, среднеуглеродистую или высокоуглеродистую сталь.

• Низкоуглеродистые стали. Содержат меньше 0,3% углерода. Обладают высокой деформируемостью, свариваемостью и устойчивостью к коррозии. Применяются в производстве строительных материалов, в трубопроводной промышленности, в производстве автомобилей и бытовой технике.
• Среднеуглеродистые стали. Содержат от 0,3% до 0,6% углерода. Имеют более высокую прочность и жёсткость по сравнению с низкоуглеродистыми сталями и используются для производства шестеренок, валов, болтов, рельсов и других деталей машин и конструкций.
• Высокоуглеродистые стали. Содержат более 0,6% углерода. Обладают высокой твердостью, но могут быть менее деформируемыми и более хрупкими. Применяются для изготовления инструментов высокой стойкости, например, ножей, сверл, пил и пружин.

В соответствии со сферой применения и назначением углеродистые стали классифицируются на:

• Конструкционные стали — используются в строительстве и машиностроении для создания различных деталей и конструкций. Они обладают необходимой прочностью, устойчивостью к износу и деформациям. Конструкционные стали могут быть как низкоуглеродистыми, так и среднеуглеродистыми в зависимости от требуемых свойств и применения.
• Инструментальные стали —  используются для изготовления инструментов и устройств, где требуется высокая твердость, износостойкость и прочность. Высокоуглеродистые стали или стали с добавлением легирующих элементов, таких как ванадий, молибден, используются для создания режущих инструментов, сверл, пил и других инструментов.
• Стали для закалки и отпуска —  проходят специальную термическую обработку:  закалку и отпуск, чтобы улучшить их механические свойства. Они используются для создания деталей, где требуется заданная прочность, твердость и устойчивость к износу.
• Стали для производства пружин — обладают высокой упругостью и устойчивостью к утомлению, соответственно, применяются для изготовления пружин различного назначения, от простых пружин до высоконагруженных промышленных устройств.
• Стали для производства рельсов — используется для изготовления железнодорожных рельсов, где требуется сочетание высокой прочности и устойчивости к износу.

Классы углеродистых сталей различаются по своим механическим, физическим и химическим свойствам, что делает их подходящими для конкретного применения в различных отраслях промышленности.

Содержание

• ГОСТ’ы, марки и применение углеродистых сталей
• Низкоуглеродистые стали
• Среднеуглеродистые стали
• Высокоуглеродистые стали
• Конструкционные углеродистые стали
• Инструментальные углеродистые стали
• Углеродистые стали обыкновенного качества
• Качественные углеродистые стали
• Углеродистые стали для закалки и отпуска

ГОСТ’ы, марки и применение углеродистых сталей

Марки сталей, их механические, физические и химические свойства и сферы применения сталей регламентируются государственными стандартами (ГОСТ’ами).

Марки сталей отличаются по своим свойствам: механическая прочность, ударная вязкость, свариваемость, устойчивость к коррозии, физическим и химическим характеристикам.

Выбор конкретной марки стали зависит от условий эксплуатации и свойств необходимых для конкретного применения.

Смотрите также статьи:

• Производство сталей
• Маркировка сталей
• Марочник сталей
• Сталь: классификация, обработка, основные типы
• Марки и типы стали, ГОСТ'ы, заменители, применение, свариваемость
• Марки сталей по ГОСТ, AISI, ASTM, ASME, En, DIN, WNr
• Инструментальная сталь
• Легированная сталь
• Конструкционная сталь

Низкоуглеродистые стали

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 08
• 10
• 15
• 20
• 25

ГОСТ 380-94 — Прокат горячекатаный из углеродистых сталей общего назначения. Технические условия

Марки сталей по ГОСТ 380-94:

• Сталь 08
• Сталь 10
• Сталь 15
• Сталь 20
• Сталь 25
• Сталь 30
• Сталь 35
• Сталь 40
• Сталь 45
• Сталь 08кп
• Сталь 08пс
• Сталь 10кп
• Сталь 10пс
• Сталь 15кп
• Сталь 15пс

Среднеуглеродистые стали представляют собой группу сталей, содержащих умеренное количество углерода, в диапазоне от 0,3% до 0,6%. Эти стали обладают улучшенными механическими свойствами по сравнению с низкоуглеродистыми сталями и находят широкое применение в различных отраслях.

• Характеристики. Среднеуглеродистые стали обладают умеренной твердостью, прочностью и деформируемостью. Они имеют хорошую свариваемость и обрабатываемость.
• Применение. Эти стали широко используются в автомобильной промышленности для производства кузовных деталей, рам, подвески и других компонентов из-за своей прочности и удовлетворительной устойчивости к износу. Они также находят применение в производстве трубопроводов, машин и оборудования, где требуется баланс между прочностью и обрабатываемостью.
• Свойства. Среднеуглеродистые стали обычно имеют лучшие механические свойства по сравнению с низкоуглеродистыми сталями, обеспечивая более высокую прочность и устойчивость к износу. Однако, по сравнению с высокоуглеродистыми сталями, они могут обладать более высокой обрабатываемостью и меньшей хрупкостью.

Среднеуглеродистые стали представляют собой компромисс между низкоуглеродистыми и высокоуглеродистыми сталями, обладая достаточной прочностью и удовлетворительными механическими свойствами для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности.

Среднеуглеродистые стали

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 30
• 35
• 40
• 45
• 50

ГОСТ 380-94 — Прокат горячекатаный из углеродистых сталей общего назначения. Технические условия

Марки сталей по ГОСТ 380-94:

• Сталь 30кп
• Сталь 30пс
• Сталь 35кп
• Сталь 35пс
• Сталь 40кп
• Сталь 40пс

Эти марки сталей часто используются в инженерных и строительных конструкциях, где необходима повышенная прочность и жесткость, например, в производстве балок, валов, деталей машин и других элементов, требующих устойчивости к нагрузкам и износу.

Высокоуглеродистые стали

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 60
• 65
• 70
• 75
• 80

ГОСТ 380-94 — Прокат горячекатаный из углеродистых сталей общего назначения. Технические условия

Марки сталей по ГОСТ 380-94:

• Сталь 55кп
• Сталь 55пс
• Сталь 60кп
• Сталь 60пс
• Сталь 65кп
• Сталь 65пс

Высокоуглеродистые стали содержат более 0,6% углерода, что делает их одними из наиболее твердых и прочных видов сталей. Это важный тип сталей, который находит применение во многих отраслях благодаря своим механическим и физическим свойствам.

• Характеристики. Эта группа сталей содержат более 0,6% углерода, что придает им высокую твердость, прочность и износостойкость. Они могут быть более хрупкими и менее пластичными по сравнению с низкоуглеродистыми и среднеуглеродистыми сталями.
• Применение. Высокоуглеродистые стали применяются в изготовлении инструментов, например, ножей, сверл, пил, режущих инструментов и других предметов, где требуется высокая твердость и устойчивость к износу. Они также используются для производства некоторых типов пружин, подшипников, зубчатых колес и других деталей, где необходимы высокие механические свойства.
• Свойства. Высокоуглеродистые стали обладают высокой твердостью и способностью держать острый лезвие, что делает их привлекательными для производства режущих инструментов и ножей. Однако они могут быть менее устойчивыми к коррозии и имеют склонность к хрупкости при больших нагрузках.

Высокоуглеродистые стали, благодаря своим уникальным свойствам твердости и прочности, находят применение в области производства инструментов и деталей, где требуется высокая износостойкость и твердость материала. Однако, из-за их хрупкости, важно правильно использовать и обрабатывать эти стали для предотвращения деформации или разрушения.

Конструкционные углеродистые стали

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 10
• 15
• 20
• 25
• 30
• 35
• 40
• 45
• 50
• 55
• 60
• 65
• 70
• 75
• 80
• 85
• 20Ю
• 30Ю
• 40Ю
• 45Ю
• 50Ю
• 55Ю

ГОСТ 4543-71 — Углеродистые и легированные стали. Методы определения углерода.

Стандарт устанавливает методы определения содержания углерода в углеродистых и легированных сталях.

ГОСТ 380-2005 — Прокат горячекатаный для сортировки и ассортимента. Технические условия.

Стандарт определяет требования к горячекатаному прокату из углеродистых и легированных сталей.

Марки сталей по ГОСТ 380-2005:

• Сталь 08пс
• Сталь 10пс
• Сталь 15пс
• Сталь 20пс
• Сталь 25пс

Конструкционные углеродистые стали — это группа сталей, предназначенная для использования в строительстве и производстве различных конструкций. Эти стали обладают хорошей прочностью, деформируемостью и обрабатываемостью, что делает их идеальным выбором для широкого спектра строительных и промышленных применений.

• Характеристики. Эти стали содержат углерод в диапазоне от 0,15% до 0,55% и обладают хорошими механическими свойствами, такими как прочность, устойчивость к износу и деформируемость. Они могут быть подвергнуты различным видам обработки и термической обработке для улучшения своих характеристик.
• Применение. Конструкционные углеродистые стали широко используются в строительстве зданий, мостов, производстве автомобилей, железных дорог, судостроении, в производстве трубопроводов, стальных конструкций и других компонентов. Они также применяются для создания различных элементов машин и оборудования, таких как валы, болты, шестерни и другие конструкции, требующие хороших механических свойств.
• Свойства. Эти стали обычно обладают хорошей обрабатываемостью, что делает их удобными для производства различных форм и конструкций. Они имеют умеренную цену и хорошие механические свойства для использования в широком спектре строительных и промышленных приложений.

Инструментальные углеродистые стали

ГОСТ 1435-99 — Углеродистые стали для изготовления инструментов

Марки сталей по ГОСТ 1435-99:

• У7
• У8
• У9
• У10
• У11
• У12
• У13
• У14

ГОСТ 5950-2000 — Сталь углеродистая для инструментов

Марки сталей по ГОСТ 5950-2000:

• Ч7
• Ч8
• Ч9
• Ч10
• Ч11
• Ч12
• Ч13
• Ч14

Инструментальные углеродистые стали представляют собой группу сталей, специально разработанные для производства инструментов и других изделий, где важны высокая твердость, износостойкость и прочность.

• Характеристики. Эти стали содержат высокий уровень углерода, что придает им высокую твердость и устойчивость к износу. Они могут быть термически обработаны для улучшения своих механических свойств.
• Применение. Инструментальные углеродистые стали используются для производства инструментов, таких как сверла, фрезы, режущие инструменты, штампы, пластины для резки и других прецизионных инструментов. Они также применяются в производстве деталей, где требуется высокая износостойкость и твердость.
• Свойства. Инструментальные углеродистые стали обладают высокой твердостью, что делает их идеальным выбором для создания острых режущих кромок, способных выдерживать длительное использование без потери формы или тупления. Они также могут подвергаться различным методам термической обработки для улучшения своих свойств.

Углеродистые стали обыкновенного качества

Углеродистые стали обыкновенного качества, как правило, используются для общего назначения в различных отраслях промышленности.

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 10
• 15
• 20
• 25
• 30

ГОСТ 380-94 — Прокат горячекатаный из углеродистых сталей общего назначения. Технические условия

Марки сталей по ГОСТ 380-94:

• Сталь 08
• Сталь 10
• Сталь 15
• Сталь 20
• Сталь 25

Углеродистые стали обыкновенного качества представляют собой тип сталей с относительно невысоким содержанием углерода, которые обычно не содержат специальных добавок других элементов легирования. Эти стали отличаются своей простотой и широким применением в различных отраслях благодаря их доступности и базовым механическим свойствам.

• Характеристики. Эта группа сталей  содержит углерод в диапазоне от 0,08% до 0,55% и минимальные примеси других элементов. Они отличаются относительной прочностью, устойчивостью к износу и обладают хорошей обрабатываемостью.
• Применение. Углеродистые стали обыкновенного качества используются в широком спектре применений, таких как производство деталей машин, строительство, производство крепежных элементов, инструментов, листового металла и т.д. Они находят применение в создании компонентов, где требуются базовые механические свойства и прочность, но нет специальных требований к химическому составу стали.
• Свойства. Эти стали часто выбираются там, где особые свойства или особые требования к прочности и устойчивости к коррозии не являются первостепенными. Они хорошо поддаются обработке и широко используются в промышленности.

Качественные углеродистые стали

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 08
• 10
• 15
• 20
• 25

ГОСТ 1050-88 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-88:

• Сталь 08кп
• Сталь 10кп
• Сталь 15кп
• Сталь 20кп
• Сталь 25кп

• Характеристики. Эта группа сталей содержат углерод в диапазоне от 0,08% до 0,55% (в зависимости от марки), а также незначительные примеси других элементов. Они обладают хорошей обрабатываемостью, свариваемостью и отличными механическими свойствами.
• Применение. Качественные углеродистые стали используются для производства различных деталей и компонентов в машиностроении, автомобильной промышленности, строительстве, производстве инструментов, в энергетическом секторе и других областях. Они применяются для изготовления болтов, валов, осей, крепежных элементов, листового металла и других деталей, где важными являются прочность, ударопрочность и деформируемость.
• Свойства. Качественные углеродистые стали часто имеют хорошую устойчивость к износу, что делает их привлекательными для использования в деталях, подверженных трению и нагрузкам.

Эти стали представляют собой один из наиболее распространенных видов сталей, так как их свойства и доступность позволяют широко использовать их в различных отраслях промышленности для производства разнообразных изделий и конструкций.

Углеродистые стали для закалки и отпуска

ГОСТ 1050-2013 — Углеродистая конструкционная качественная сталь

Марки сталей по ГОСТ 1050-2013:

• 40Х
• 45Х
• 50Х
• 55Х
• 60Х

ГОСТ 4543-71 — Углеродистые и легированные стали. Методы определения углерода

Марки сталей по ГОСТ 4543-71:

• 40ХН
• 45ХН
• 50ХН
• 55ХН
• 60ХН

Углеродистые стали для закалки и отпуска предназначены для производства деталей и конструкций, которые требуют повышенной прочности и твердости. Эти стали обрабатываются путем термической обработки, включающей закалку (охлаждение нагретого металла) и последующий отпуск (термическая обработка для уменьшения внутренних напряжений и повышения пластичности).

• Характеристики. Эта группа сталей содержат углерод в диапазоне от 0,3% до 0,6%, что придает им улучшенные механические свойства после термической обработки. Они обладают повышенной прочностью и твердостью.
• Применение. Углеродистые стали для закалки и отпуска используются в производстве инструментов, пружин, зубчатых колес, валов, зубчатых передач, критических деталей машин и других компонентов, где необходимы повышенные механические свойства и износостойкость.
• Свойства. После термической обработки углеродистые стали приобретают высокую твердость и прочность. Они обычно имеют хорошие свойства устойчивости к износу и могут выдерживать значительные механические нагрузки.

Смотрите статьи в разделе Материалы по прокату для получения детальной информации по расшифровке, составу, свариваемости, механическим и физическим свойствам углеродистых сталей.