Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная углеродистая качественная ст50

Сталь конструкционная углеродистая качественная марки 50: описание, свойства и применение

Сталь 50 относится к категории конструкционных углеродистых качественных сталей и широко применяется в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Ее популярность обусловлена оптимальным сочетанием прочности, пластичности и износостойкости, а также хорошей обрабатываемостью. Эта сталь хорошо поддается различным видам обработки, включая сварку, ковку, штамповку и механическую обработку.

Расшифровка маркировки:

• 50 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,50% C). Отсутствие буквенных обозначений перед числом говорит о том, что сталь нелегированная. Отсутствие букв после числа (например, "50Г" - где "Г" означает марганец) указывает на отсутствие легирующих элементов в значимых количествах.

 

Химический состав стали 50 (ГОСТ 1050-2013):

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.47 - 0.55
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Никель (Ni)	до 0.25
Сера (S)	до 0.040
Фосфор (P)	до 0.035
Хром (Cr)	до 0.25
Медь (Cu)	до 0.25
Мышьяк (As)	до 0.08
Кислород (O)	до 0.012

• Примечание: Содержание элементов указано в соответствии с ГОСТ 1050-2013. Фактический химический состав конкретной партии стали может незначительно отличаться в пределах, допустимых стандартом.

 

Механические свойства стали 50 (ГОСТ 1050-2013, в зависимости от состояния поставки и термической обработки):

Механические свойства стали 50 значительно зависят от термической обработки (нормализация, закалка с отпуском) и состояния поставки (горячекатаный, кованый, калиброванный и т.д.). Приводим типичные значения для различных состояний:

Свойство	Единица измерения	Горячекатаный/Кованый	Нормализованный	Закаленный + Отпущенный
Предел прочности (временное сопротивление разрыву), σ<sub>в</sub>	МПа	600-750	650-800	750-900 (в зависимости от температуры отпуска)
Предел текучести, σ<sub>т</sub>	МПа	340-450	360-500	450-650 (в зависимости от температуры отпуска)
Относительное удлинение при разрыве, δ<sub>5</sub>	%	14-20	12-18	10-15
Относительное сужение, ψ	%	35-45	30-40	25-35
Ударная вязкость, KCU	Дж/см<sup>2</sup>	30-50	40-60	50-80
Твердость по Бринеллю, HB		170-220	190-240	220-270 (в зависимости от температуры отпуска)

Расшифровка обозначений:

• σ_в – Предел прочности (временное сопротивление разрыву) – максимальное напряжение, которое материал выдерживает до разрушения при растяжении.
• σ_т – Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ₅ – Относительное удлинение при разрыве – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала. Индекс "5" означает, что длина базы для измерения удлинения равна 5-кратному диаметру образца.
• ψ – Относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади. Также характеризует пластичность материала.
• KCU – Ударная вязкость – работа, затраченная на разрушение образца с концентратором напряжения (надрезом) при ударном изгибе. Характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению. Измеряется в Джоулях на квадратный сантиметр (Дж/см²).
• HB – Твердость по Бринеллю – определяется путем вдавливания стального шарика определенного диаметра в поверхность материала с заданной нагрузкой. Чем выше значение HB, тем тверже материал.

 

Физические свойства стали 50:

Свойство	Единица измерения	Значение
Плотность	кг/м<sup>3</sup>	7820
Модуль упругости первого рода (Модуль Юнга)	ГПа	200-210
Коэффициент линейного термического расширения (20-100°C)	1/°C	11.7 x 10<sup>-6</sup>
Теплопроводность	Вт/(м·°C)	46
Удельная теплоемкость	Дж/(кг·°C)	480
Электрическое сопротивление	мкОм·м	0.14-0.17

Расшифровка обозначений:

• Плотность – масса вещества, содержащаяся в единице объема.
• Модуль упругости первого рода (Модуль Юнга) – характеристика сопротивления материала деформации при растяжении или сжатии.
• Коэффициент линейного термического расширения – мера изменения размеров материала при изменении температуры.
• Теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус Цельсия.
• Электрическое сопротивление – способность материала препятствовать прохождению электрического тока.

 

Свариваемость:

Сталь 50 относится к ограниченно свариваемым сталям. Для обеспечения качественного сварного соединения требуются предварительный подогрев, применение специальных сварочных материалов и последующая термообработка (отпуск). Сварку рекомендуется производить автоматической или полуавтоматической сваркой под флюсом или в защитных газах.

 

Области применения стали 50:

Сталь 50 широко используется для изготовления:

• Деталей, подвергающихся высоким нагрузкам и износу:
  • Зубчатые колеса
  • Валы
  • Оси
  • Кулачки
  • Шатуны
  • Шпиндели
  • Бандажи
  • Крепежные детали (болты, гайки)
  • Пружины (после соответствующей термической обработки)
• Деталей, требующих высокой прочности и износостойкости после закалки и отпуска:
  • Штампы
  • Пуансоны
  • Матрицы
• В машиностроении:
  • Элементы трансмиссий
  • Детали двигателей
  • Компоненты сельскохозяйственной техники
• В автомобилестроении:
  • Коленчатые валы
  • Шестерни
• В железнодорожном транспорте:
  • Колеса
  • Оси
• В других отраслях промышленности:
  • Детали оборудования
  • Инструмент (после соответствующей термической обработки)

 

Виды металлопроката из стали 50:

Сталь 50 поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Сортовой прокат:
  • Круг
  • Квадрат
  • Полоса
  • Шестигранник
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный
  • Лист холоднокатаный (реже)
• Поковки:
  • Заготовки для деталей
• Трубы: (редко, специальное применение)

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 50 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 1050-2013 – Сталь углеродистая конструкционная качественная. Общие технические условия. (Основной ГОСТ, определяющий химический состав, механические свойства и другие требования к стали 50).
• ГОСТ 2590-2006 – Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Для круглого проката из стали 50).
• ГОСТ 2591-2006 – Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Для квадратного проката из стали 50).
• ГОСТ 103-2006 – Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Для полосового проката из стали 50).
• ГОСТ 8560-78 – Шестигранники стальные горячекатаные. Сортамент. (Для шестигранников из стали 50).
• ГОСТ 1577-93 - Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали. Технические условия (Технические условия на толстолистовой прокат из стали 50).
• ГОСТ 7417-75 – Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Для калиброванного круглого проката из стали 50).
• ГОСТ 8568-77 – Листы стальные ромбического и чечевичного рифления. (Возможно использование стали 50 для производства таких листов).
• ГОСТ 8479-70 - Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия (Регламентирует требования к поковкам из стали 50).
• Другие ГОСТы на конкретные изделия, для изготовления которых используется сталь 50 (например, ГОСТы на крепежные изделия, пружины и т.д.).

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 50:

Сталь 50 активно используется на различных этапах производства в машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях. Вот некоторые примеры:

• Металлургическое производство:
  • Выплавка стали: Сталь 50 выплавляется в электропечах или конвертерах. Процесс включает в себя загрузку шихты (чугуна, металлолома, легирующих элементов), нагрев до температуры плавления, раскисление (удаление кислорода) и легирование (добавление необходимых элементов для достижения требуемого химического состава).
  • Разливка стали: Расплавленная сталь разливается в слитки или заготовки на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
• Прокатное производство:
  • Горячая прокатка: Слитки или заготовки нагреваются до температуры пластичности и пропускаются через прокатные валки для получения требуемой формы и размеров (круг, квадрат, полоса, лист).
  • Калибровка: Процесс холодной обработки давлением, позволяющий получить более точные размеры и улучшенное качество поверхности проката.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Нагретые заготовки подвергаются деформации под ударами молота или пресса для придания им требуемой формы. Ковка позволяет получить детали с улучшенной структурой и механическими свойствами.
  • Штамповка: Заготовки деформируются в штампах под давлением для получения деталей сложной формы.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка вращающейся заготовки резцом для получения деталей цилиндрической формы (валы, оси, шпиндели).
  • Фрезерная обработка: Обработка заготовки вращающейся фрезой для получения плоских поверхностей, пазов, канавок.
  • Сверление: Создание отверстий в заготовке с помощью сверла.
  • Шлифование: Обработка поверхности абразивным инструментом для достижения высокой точности и гладкости.
• Термическая обработка:
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле или на воздухе) для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения хрупкости и повышения пластичности.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 50 с использованием различных видов сварки (дуговая, газовая, контактная). Требуется соблюдение специальных мер предосторожности (предварительный подогрев, выбор сварочных материалов, последующая термообработка).
• Производство крепежных изделий:
  • Нарезка резьбы: Нанесение резьбы на стержни болтов, винтов, шпилек.
  • Формовка головок: Формовка головок болтов и винтов на специальных автоматах.
• Пружинное производство:
  • Навивка пружин: Изготовление пружин из стальной проволоки или полосы на пружинонавивочных станках.
  • Термическая обработка пружин: Закалка и отпуск пружин для придания им требуемых упругих свойств.

 

Таким образом, сталь 50 является универсальным конструкционным материалом, используемым в широком спектре производственных процессов. Выбор оптимального режима обработки и вида металлопроката зависит от конкретных требований к изготавливаемой детали или конструкции.