Углеродистая сталь

В зависимости от химического состава стали, то есть от того, имеется ли в ней легирующая добавка или нет, всякую сталь относят либо к семейству углеродистых, либо к семейству легированных сталей. Углеродистым сталям все почти их свойства «диктует» углерод,

По содержанию углерода углеродистую сталь относят:

к низкоуглеродистой (до 0,25% углерода),
среднеуглеродистой (от 0,25 до 0,60% углерода),
к высокоуглеродистой (от 0,60 до 2% углерода).

Конструкционная углеродистая сталь по способу выплавки, то есть по качеству производства, по химическому составу, разделяется на сталь обыкновенного качества, качественную и высококачественную, а инструментальная — на качественную и высококачественную.

Марки углеродистой стали обыкновенного качества находят в технике чаще всего такое применение:

Ст. О, Ст. 1 и Ст. 2 — для изготовления шайб, заклепок, прокладок, иногда гаек и гвоздей. Из этих сталей часто делают листы, идущие на производство сварных конструкций.
Ст. 3 — для изготовления винтов, болтов, заклепок, уголков, швеллеров и т. д.
Ст. 4 — идет на зубчатые колеса, фланцы.
Ст. 5 — нужна при изготовлении валов, клиньев, осей, растяжек, цепей и т. д.
Ст. 6 — незаменимая в дешевом и массовом производстве рельсов, бандажей, шпинделей, кулачков, втулок и т. п.
Ст. 7 — идет на изготовление рессор, пружин, молотов, кувалд и т. д.

Качественная конструкционная сталь отличается по свойствам от обыкновенной стали (и притом в лучшую сторону), хотя среднее содержание углерода в марках этих сталей может быть почти одинаковым. В технике это приводит к тому, что детали одного и того же названия и назначения (например, болты) делают из различных по качеству сталей. Это не прихоть, а требование расчета: ведь винт, крепящий, скажем, мясорубку к кухонному столу, не может быть тем же винтом, который скрепляет две детали экскаватора или самолета. У этих винтов много сходства, но еще больше различий — и различные условия работы, и ответственность разная: от надежной работы самолетного винта зависит, может быть, даже чья-то жизнь, а от винта мясорубки зависит только судьба котлеты...

Посмотрим на области применения качественной конструкционной углеродистой стали.

Стали 05 и 08 хорошо свариваются, куются, штампуются, но прочность у них невысока. Идут на изготовление шайб, прокладок или деталей сложной формы, получаемых путем сварки или штамповки: коробок, крышек и пр.
Стали 10, 15 и 20 тоже хорошо штампуются и свариваются. Из них изготовляют мелкие детали простой формы: оси, валики, ручки, шпильки, гайки, втулки.
Стали 25, 30 и 35 идут на изготовление деталей, испытывающих не очень большие нагрузки: валиков, шайб, штифтов, осей, соединительных муфт, цилиндров, прессов, болтов, гаек и др.
Стали марок 40, 45 и 50 — среднеуглеродистые. Они необходимы в производстве деталей, требующих высокой прочности и высокой поверхностной твердости, а также деталей средненагружен-ных. Следовательно, они идут на изготовление гаек, шатунов, тяг, рычагов, ручек. Свариваются эти стали плохо. Шире других применяется сталь марки 45. Ее можно встретить в виде коленчатых валов, поршневых пальцев, шатунов, втулок, деталей металлорежущих станков и т. д.
Стали марок от 50 до 60 нужны для деталей высокой прочности — зубчатых колес, валов, штоков й т. д.
Высокоуглеродистые стали марок 55, 60, 65, 70 отличаются высокой прочностью и твердостью и идут на изготовление валков прокатных станов, штоков, для проволоки тросов.
Из стали марок 75, 80 и 85 делают рессоры, пружины и детали, подверженные интенсивному износу.

Области применения инструментальной стали (и качественной, и высококачественной) примерно одинаковы, но высококачественная сталь обеспечивает инструменту более долгую жизнь: она и прочнее, и лучше сопротивляется ударам. Для чего же именно нужна инструментальная сталь?

Стали У7, У7А — для инструментов и изделий, которые испытывают толчки и удары, но от которых не требуют высокой твердости: зубила, слесарные и кузнечные молотки, штампы, клейма, масштабные линейки, инструмент по дереву, центры токарных станков и т. д.
Стали У8, У8А, У8Г, У8ГА — для инструментов и изделий, подверженных толчкам и ударам, и с более высокой твердостью, чем в предыдущем случае: пробойники, зубила, кернеры, матрицы, пуансоны, ножи и ножницы по металлу, отвертки, столярный инструмент, буры средней твердости.
У9, У9А — для инструментов, требующих в первую очередь высокой твердости и лишь некоторой сопротивляемости ударам: штемпели, кернеры, зубила по камню и столярный инструмент.
У10, У10А — для инструментов с высокой твердостью, не подвергающихся сильным ударам: строгальные резцы, фрезы, метчики, развертки, плашки, буры по твердым породам, ножовочные полотна, фасонные штампы, зубила для насечки напильников, волочильные кольца, калибры, напильники.
У11, У11А, У12, У12А — для инструментов, требующих высокой твердости: напильники, шаберы, фрезы, сверла, метчики, острый хирургический инструмент, развертки, бритвы, плашки, часовой инструмент, пилы по металлу.
У13, У13А — для инструментов, которые должны иметь исключительно высокую твердость, но почти не сопротивляются ударам: бритвы, шаберы, волочильный и гравировальный инструмент, сверла, зубила для насечки напильников, косы и др.

Приводимыми здесь списками деталей далеко не ограничены области применения углеродистых сталей.