Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная углеродистая качественная ст15

Сталь конструкционная углеродистая качественная марки 15: описание, свойства и применение

 

Сталь 15 – это конструкционная углеродистая качественная сталь, широко используемая в различных отраслях промышленности благодаря своей хорошей обрабатываемости, свариваемости и достаточной прочности. Она относится к категории сталей, предназначенных для изготовления деталей, подвергающихся небольшим и средним нагрузкам.

 

Общее описание и характеристики:

Сталь 15 отличается низким содержанием углерода, что обеспечивает ей хорошую пластичность и вязкость. Это позволяет использовать её для изготовления деталей, требующих хорошей штампуемости, гибки и вытяжки. Благодаря низкому содержанию углерода, сталь 15 хорошо сваривается различными способами, что расширяет возможности её применения в конструкциях, требующих сварных соединений. Качество стали гарантируется строгим контролем химического состава и соблюдением технологических процессов производства.

Расшифровка обозначения марки стали:

• 15 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента. В данном случае, содержание углерода составляет примерно 0,15%.

 

Химический состав стали 15 (ГОСТ 1050-2013):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.12 - 0.20
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Сера (S)	≤ 0.040
Фосфор (P)	≤ 0.035
Хром (Cr)	≤ 0.30
Никель (Ni)	≤ 0.30
Медь (Cu)	≤ 0.30
Мышьяк (As)	≤ 0.08
Железо (Fe)	Остальное

 

Механические свойства стали 15 (ГОСТ 1050-2013):

Приведенные ниже механические свойства зависят от способа обработки (горячекатаная, холоднотянутая, нормализованная) и толщины проката. Указанные значения являются типичными для стали 15 в состоянии поставки.

Свойство	Обозначение	Значение	Единица измерения
Предел прочности при растяжении	σ<sub>в</sub> (Rm)	314 - 490	МПа
Предел текучести	σ<sub>т</sub> (Re)	186 - 245	МПа
Относительное удлинение	δ<sub>5</sub> (A)	25 - 32	%
Относительное сужение	ψ (Z)	50 - 60	%
Ударная вязкость	KCU	59 - 78	Дж/см²
Твердость по Бринеллю	HB	116 - 143

Расшифровка обозначений механических свойств:

• σ_в (Rm) – Предел прочности при растяжении (временное сопротивление) – максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения при растяжении.
• σ_т (Re) – Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ₅ (A) – Относительное удлинение – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Z) – Относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Также характеризует пластичность материала.
• KCU – Ударная вязкость – мера сопротивления материала хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Определяется как работа, затраченная на разрушение образца с надрезом.
• HB – Твердость по Бринеллю – мера сопротивления материала вдавливанию твердого тела (шарика) под нагрузкой.

 

Физические свойства стали 15:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости	206 x 10<sup>9</sup>	Па
Коэффициент линейного расширения (20-100°C)	11.7 x 10<sup>-6</sup>	1/°C
Теплопроводность	46	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	486	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	143	нОм·м

 

Области применения стали 15:

Сталь 15 благодаря своим свойствам нашла широкое применение в различных отраслях:

• Машиностроение: Изготовление деталей, работающих при небольших и средних нагрузках, таких как:
  • Шестерни и зубчатые колеса (после цементации и закалки)
  • Валы
  • Оси
  • Втулки
  • Кулачки
  • Диски
  • Крепежные элементы (болты, гайки, шпильки)
  • Детали сельскохозяйственной техники
• Автомобилестроение: Производство деталей трансмиссии, рулевого управления, а также других элементов, не подвергающихся высоким нагрузкам.
• Приборостроение: Изготовление корпусов приборов, рычагов, осей и других мелких деталей.
• Металлоконструкции: Использование в легких металлоконструкциях, не требующих высокой прочности.
• Трубопроводы: Изготовление бесшовных труб для неответственных трубопроводов.
• Холодная штамповка: Производство деталей методом холодной штамповки, таких как корпуса, крышки, и другие элементы.

 

Виды металлопроката из стали 15:

Сталь 15 поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат:
  • Круг
  • Квадрат
  • Полоса
  • Шестигранник
• Листовой прокат:
  • Лист (тонкий и толстый)
  • Полоса
• Трубный прокат:
  • Бесшовные трубы
• Профильный прокат:
  • Уголок
  • Швеллер
  • Двутавр (редко)
• Поковки и штамповки: Изготовление деталей по индивидуальным чертежам.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 15 и металлопрокат из стали 15:

• ГОСТ 1050-2013 Сталь углеродистая качественная конструкционная. Общие технические условия. (Основной стандарт, определяющий требования к стали 15)
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 8568-77 Швеллеры стальные гнутые равнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 8510-86 Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. (Может использоваться для стали 15, если требуется повышенная прочность после термообработки)
• ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 14637-89 Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия. (Для толстолистового проката, хотя обычно используется сталь более низких марок).

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 15:

Сталь 15 используется в различных производственных процессах в цехах, включая:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, втулки) на токарных станках. Благодаря хорошей обрабатываемости, сталь 15 легко поддается точению, сверлению, растачиванию и другим видам механической обработки.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы (корпуса, кронштейны) на фрезерных станках.
  • Шлифование: Достижение высокой точности и чистоты поверхности деталей после предварительной обработки.
  • Сверление: Создание отверстий различного диаметра и глубины.
  • Растачивание: Увеличение диаметра существующих отверстий с высокой точностью.
  • Нарезание резьбы: Создание резьбовых соединений на болтах, гайках и других деталях.
• Термическая обработка:
  • Нормализация: Улучшение структуры стали, снятие внутренних напряжений после горячей обработки.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя углеродом для повышения твердости и износостойкости (например, для шестерен).
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали. Как правило, применяется после цементации.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки и снижение хрупкости.
• Сварочные работы:
  • Дуговая сварка: Соединение деталей методом дуговой сварки различными электродами. Сталь 15 хорошо сваривается, что позволяет создавать прочные сварные конструкции.
  • Газовая сварка: Соединение деталей с использованием газовой горелки.
  • Контактная сварка: Соединение деталей под давлением с использованием электрического тока.
• Штамповочное производство:
  • Холодная штамповка: Изготовление деталей методом холодной деформации (вытяжка, гибка, вырубка). Благодаря хорошей пластичности, сталь 15 хорошо подходит для холодной штамповки.
  • Гибка: Придание металлу необходимой формы путем изгиба.
• Покрытия:
  • Цинкование: Нанесение цинкового покрытия для защиты от коррозии.
  • Окраска: Нанесение лакокрасочных материалов для защиты от коррозии и придания эстетичного внешнего вида.

 

Таким образом, сталь 15 является универсальным материалом, который благодаря своим свойствам и доступности, широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления широкого спектра деталей и конструкций. Правильный выбор режима обработки и соблюдение требований ГОСТов позволяют получить детали с требуемыми характеристиками и обеспечить их надежную работу.