Конструкционная сталь – определение, виды, свойства, преимущества, применение

Конструкционные стали востребованы в различных отраслях промышленности благодаря своим физико-химическим и механическим свойствам. Стальные элементы металлоконструкций, детали машин и механизмов должны соответствовать требованиям прочности, надежности, безопасности и долговечности, что прекрасно обеспечивает применяемая для их изготовления конструкционная сталь.

Что такое конструкционная сталь

Конструкционная сталь - это сплав на основе железа и комплекса элементов, таких как марганец, медь, никель, хром, молибден и другие. Такая сталь обладает повышенной прочностью, износостойкостью, пластичностью, упругостью, стойкостью к коррозии. 

Конструкционная сталь получила широкое распространение  в машиностроении – для изготовления деталей машин и механизмов, в строительстве – для изготовления металлоконструкций. Из конструкционной стали изготавливают детали, узлы машин, механизмы, строительные конструкции, газо- и нефтепроводы, оружие и военную технику, обрабатывающие станки, экскаваторы, морские суда, бытовую технику и многое другое.

В зависимости от содержания углерода стали подразделяются на несколько видов

Углеродистая сталь производится в соответствии с ГОСТ 1050-2013 и состоит из железа и углерода. В зависимости от процентного содержания углерода, она подразделяется на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую.

 

 

• Низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода
• Среднеуглеродистые стали, содержащие от 0,25 до 0,6% углерода
• Высокоуглеродистые стали, содержащие от 0,6 до 2% углерода

Низкоуглеродистые стали – это стали не содержащие легирующих компонентов (кроме углерода). В низкоуглеродистых сталях присутствуют марганец и кремний, однако они не считаются легирующими компонентами, если содержание марганца не превышает 1% и кремния—0,8%. Большинство сварных конструкций изготовляется из низкоуглеродистых сталей, выпускаемых в виде листов и фасонного проката — уголка, швеллера, двутавровой балки. 

Среднеуглеродистые стали  это стали с содержанием постоянных примесей, таких как кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P) в суммарном количестве, не превышающих 3-5%. Марки среднеуглеродистой стали регламентированы следующими стандартами: ГОСТ 1050-75, ГОСТ 380-71. 

Высокоуглеродистые стали это стали с повышенным содержанием углерода. За счет этого сталь становится стойкой к истиранию, но при этом более хрупкой, к тому же обладает плохой свариваемостью. Высокоуглеродистую сталь, как правило, не используют при возведении металлоконструкций. Но благодаря своей твердости она применяется в качестве основного инструментального материала.

 

В зависимости от назначения конструкционные стали бывают следующих видов:

 

• Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества
• Конструкционная углеродистая качественная сталь
• Конструкционная сталь для сварных конструкций
• Конструкционная легированная сталь
• Конструкционная криогенная сталь

Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества. В состав данной стали входит сера и фосфор с массовой долей 0,05%. Исключением является сталь марки Ст0 – в ней содержится 0,07% серы и фосфора. В составе данной стали нет легирующих добавок. Химический состав стали регламентируется ГОСТ 380-2005.
Выпускаются следующие марки углеродистой стали обыкновенного качества: Ст1кп, Ст1сп, Ст1пс, Ст0; Ст2кп, Ст2сп, Ст2пс; Ст3кп, Ст3сп, Ст3пс, Ст3Гсп, Ст3Гпс; Ст4кп, Ст4сп, Ст4пс; Ст5Гпс, Ст5сп, Ст5пс; Ст6сп, Ст6пс.

Конструкционная углеродистая качественная сталь. Применяется для изготовления ответственных сварных конструкций. Маркируются цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марки 05; 08; 15; 20 и т. д. означают, что сталь содержит в среднем углерода соответственно 0,05; 0,08; 0,15; 0,20%. 
Химический состав стали регламентируется ГОСТ 1050-88 и распространяется на технические условия для горячекатаного и кованого сортового проката из стали марок 08, 10, 15, 20, 25, 35, 40, 45, 50, 55, 58 и 60, диаметром до 250мм, а также калиброванного проката и со специальной отделкой поверхности.

Конструкционная сталь для сварных конструкций. Для сварных конструкций используют низколегированную сталь так как свариваемость сталей ухудшается по мере роста включения в них углерода и легирующих составляющих. Стали с пониженным легированием отличаются пониженным включением в сплавах до 0,2% углерода и легирующих добавок не более 2,5% (ванадия, хрома, молибдена, кремния).

Одна из самых популярных марок конструкционной стали для сварных конструкций – 09Г2С. Эта сталь относится к кремнемарганцовистым. Ее изготавливают в строгом соответствии с нормами, установленными в ГОСТ 27772-88. Стали 10 ХСНД и 15ХСНД хорошо свариваются и в незначительной степени подвержены коррозии; их используют для сварных строительных конструкций высокой надежности, а также в судостроении.

Конструкционная легированная сталь. Включает легирующие компоненты, такие как хром, титан, кобальт, алюминий, никель, медь, азот, ванадий. Эти добавки направлены на улучшение таких свойств металла, как прочность, стойкость к коррозии и другие. Химический состав стали регламентируется ГОСТ 4543-71.

 

Конструкционную легированную сталь применяют для изготовления деталей машин, для холодной листовой штамповки (стали марок 10Г2, 30ХГС, 25ХГФ и т.д), для изготовления рессор автомобилей, тракторов, железнодорожных вагонов и больших тяжелонагруженных пружин, для изготовления разнообразных шариковых, роликовых, игольчатых подшипников как обычного назначения, так и прецизионных. 

Конструкционная криогенная сталь. Криогенной считается температура ниже показателя кипения кислорода (-183°С). Криогенные стали сохраняют высокие прочностные характеристики, высококоррозионную стойкость при обычной температуре и при низких температурах. Это низкоуглеродистые никелевые стали и аустенитные стали, имеющие низкий порог хладоемкости. 

 

Основные стандарты конструкционной стали

ГОСТ 380-2005 – углеродистая конструкционная обычного качества;
ГОСТ 1050-88 – углеродистая конструкционная качественная;
ГОСТ 19281-89 – низколегированная конструкционная;
ГОСТ 4543-71 – легированная конструкционная;
ГОСТ 1435-99 – углеродистая инструментальная обычного качества;
ГОСТ 5950-2000 – легированная инструментальная.

 

Учитывая многообразие сфер применения конструкционной стали можно сгруппировать ее в следующие виды:

• углеродистые и легированные конструкционные;
• инструментальные;
• коррозионно-стойкие;
• жаропрочные;
• жаростойкие;
• электротехнические;
• стали для вагонной промышленности;
• легированные стали для машиностроения;
• стали для листовой штамповки;
• конструкционные низколегированные;
• высоколегированные.

 

К общим свойствам конструкционной стали можно отнести:

 

1. Прочность. Характеризуется пределом прочности при растяжении, пределом текучести и другими показателями, определяющими способность стали выдерживать механические нагрузки без разрушения.
2. Твердость. Измеряется по шкалам Бринелля, Роквелла и Виккерса и характеризует способность стали сопротивляться деформации при вдавливании. 
3. Пластичность. Характеризуется относительным удлинением и относительным сужением, что определяет способность стали деформироваться без разрушения.
4. Износостойкость. В зависимости от характеристик поверхности и показателей системы износа определяет способность стали сберегать изначальные формы и размеры в ходе стабильного воздействия трением со стороны других изделий или сред. 
5. Ударная вязкость. Способность стали поглощать кинетическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Оценивается по ударной вязкости KCU и Charpy V-notch.
6. Свариваемость. В зависимости от химического состава стали и технологии сварки сталь способна образовывать прочные сварные соединения. 
7. Устойчивость к коррозии. В зависимости от химического состава и коррозионной среды сталь способна сопротивляться коррозионному разрушению. 
8. Прочность на изгиб. Способность стали сопротивляться различным видам нагрузок до наступления разрушения. Конструкционная сталь может демонстрировать предел прочности при изгибе от 355 МПа до 650 МПа.

 

 

Где применяется конструкционная сталь

 

 

• в машиностроении;
• в судостроении; 
• при производстве железнодорожных вагонов, локомотивов;
• для сварных конструкций;
• для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках и не требующих высокой прочности (например сталь 30ХГСА);
• для изготовления деталей, работающих при высоких механических нагрузках и высокой температуре (например, астеничная конструкционная углеродистая сталь);
• для производства деталей криогенного оборудования (например цилиндрические или сферические резервуары для хранения и транспортировки сжиженных газов при температуре не ниже -196 º);
• в профильном и листовом прокате;
• при изготовлении трубопроводной арматуры и деталей трубопровода.

 

Купить сталь конструкционную в ООО «СЭТЭЛЬ»

Ознакомиться с предлагаемым ассортиментом продукции из конструкционной стали вы можете в соответствующем разделе каталога. Перейти по ссылке в раздел каталога Каталог продукции