МЕТПРОМТЕХ

Металл и промышленные технологии

Конструкционная сталь

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) — ГОСТ2590-88,ГОСТ 7417;
  • прокат квадратный — ГОСТ2591-88,ГОСТ 8559;
  • прокат шестигранный — ГОСТ2879-88,ГОСТ 8560;
  • прутки кованые квадратные и круглые — ГОСТ1113-88;
  • полосы — ГОСТ103-76,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 ГОСТ4543-71.

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 ГОСТ19281-89.

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 ГОСТ1050-88, ГОСТ1051-73.

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 ГОСТ20072-74

Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь теплоустойчивая изготовляется согласно ГОСТ20072-74.

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 ГОСТ801-78

Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь шарикоподшипниковая изготовляется согласно ГОСТ801-78.

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 — ГОСТ2590-88;
  • горячекатаный квадрат — ГОСТ2591-88;
  • заготовка квадратная — по действующим нормативным документам;
  • горячекатаная полоса — ГОСТ103-76;
  • калиброванный круг квалитета h11 с дополнительными размерами — ГОСТ7417-75;
  • круг со специальной отделкой поверхности квалитета h11 групп В и Г — ГОСТ14955-77.

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 ГОСТ14959-79

Нормативный документ: качественная конструкционная рессорно-пружинная легированная или углеродистая сталь изготовляется согласно ГОСТ14959-79.

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.