Низкоуглеродистая сталь: состав и свойства

Состав

Сталь – железо, обогащенное углеродом в процессе плавки. Для углеродистых выплавок характерно наличие углерода, который определяет основные свойства металла, и примесей: фосфора (до 0,07%), кремния (до 0,35%), серы (до 0,06%), марганца (до 0,8%). Так, низкоуглеродистая сталь содержит не более 0,25% углерода.

Что касается других добавок, марганец и кремний служат раскислению (удалению кислорода из жидкого металла, что уменьшает хрупкость при горячей деформации). А вот повышенный процент серы может привести к растрескиванию сплава при термической обработке, фосфора – при холодной.

Качественные машиностроительные стали

В обширной классификации сплавов данного типа выделяют стали обыкновенного качества и качественные машиностроительные (конструкционные) стали. К первым не предъявляются специальные требования в отношении выбора шихты и плавки. В полученном сплаве может содержаться до 0,08% фосфора и до 0,06% серы. Материал идет на производство горячекатаного металлопроката.

Требования к технологии выплавки качественных сталей более высоки. Плавка осуществляется только в электропечах, позволяющих с высокой точностью регулировать тепловой режим и использовать флюсы и шлаки. В результате получают сплав с минимальным содержанием вредных примесей: фосфора в нем не более 0,035%, серы — не более 0,04%.

Именно такие стали используются в ответственных узлах оборудования, включая прокладки, змеевики и втулки. В маркировке металла цифрами — от 08 до 25 указывается массовая доля карбидов — соединений металлов или неметаллов с углеродом.

Массовая доля элементов в химическом составе качественных низкоуглеродистых сталей:

Кремний — 0,17-0,37%
Марганец — 0,35-0,65% (Ст 08-20)
Хром — >0,1% (Ст 08), 0,15% (Ст 10), 0,25% (Ст 15, 20, 25), 0,50-0,80% (Ст 25).

Массовая доля углерода варьируется в диапазоне от 0,05-0,12% (Ст 08) до 0,22%-0,30% (Ст 25).

Способы получения

Производство низкоуглеродистого сплава можно разложить на несколько этапов: загрузку в печь чугуна и лома (шихты), термическое воздействие до состояния плавления, удаление из массы примесей.

Далее может происходить разливка стали или дополнительная обработка: шлаком или вакуумом и инертными газами.

Для исполнения таких процессов пользуются тремя способами:

Мартеновские печи. Самое распространенное оборудование. Процесс плавки происходит в течение нескольких часов, что позволяет отслеживать лабораториям качество получаемого состава.
Конвекторные печи. Производится за счет продувки кислородом. Следует отметить, что сплавы, полученные таким способом, не отличаются высоким качеством, так как содержат большее количество примесей.
Индукционные и электропечи. Процесс производства идет с применением шлака. Таким способом получаются высококачественные и специализированные сплавы.

Рассмотрим особенности классификации сплавов.

Способ производства низкоуглеродистой стали

Способ производства низкоуглеродистой стали относится к черной металлургии, конкретно к производству низкоуглеродистой стали. Способ включает выплавку низкоуглеродистого полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск его в сталеразливочный ковш, предварительное раскисление подачей ферросилиция в количестве, обеспечивающем удаление не менее половины содержания кислорода из низкоуглеродистого полупродукта, окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем в процессе выпуска по наполнению сталеразливочного ковша не менее чем на 0,2 его высоты. Легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим в количестве, обеспечивающем получение основности, равной 1,7-1,8. Использование изобретения обеспечивает повышение степени усвоения марганца и алюминия при исключении использования металлического марганца.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству низкоуглеродистой стали.

Известен способ производства стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск в сталеразливочный ковш, продувку металла после выпуска аргоном в течении, ввод в ковш алюминия с удельным расходом 2,0 кг/т металла и металлического марганца с удельным расходом 1,71 кг/т металла (SU №1235924 А1, кл. C21C 7/00, опубл. 07.06.1986 г.).

Данным способом решается частная задача сокращения времени пребывания металла в ковше, повышения эффективности внепечной обработки металла. При этом полезное использование алюминия на раскисление металла и остаточный алюминий в стали находится на уровне 50%, а усвоение металлом металлического марганца не превышает 70%.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали для автолиста, включающий выплавку полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск нераскисленного металла в ковш, продувку металла в ковше инертным газом до получения температуры 1585-1595°C, предварительное раскисление углеродным блоком с выдержкой его в металле на глубине 20-80% его высоты в течение 2-5 минут, не прекращая продувки, окончательное раскисление и легирование марганцем присадкой алюминия и металлического марганца порциями весом 200-750 кг каждая, при этом расход металлического марганца составляет 1-2,5 кг/т стали, алюминия 1-2,5 кг/т стали (SU №981385 А1, кл. C21C 7/00, опубл. 15.12.1982 г.).

Известный способ не обеспечивает достижения требуемого технического результата по следующим причинам.

Подача в 300-тонный сталеразливочный ковш алюминия и металлического марганца расходами, соответственно, 450 и 750 кг свидетельствует, что полезное использование алюминия на раскисление и остаточное содержание в металле не превышают 40%, а потери металлического марганца составляют более 30%. Кроме того, использование металлического марганца в известном способе в качестве раскислителя приводит не только к нерациональному его расходу, но и способствует ухудшению качества готового металла из-за загрязнения его оксидами марганца, которые не могут быть восстановлены вводимым одновременно алюминием по причине малой концентрации кислорода в образовавшихся неметаллических включениях. Предварительное раскисление нераскисленного полупродукта углеродным блоком с последующей добавкой в него металлического марганца способствует образованию карбидов марганца Mn3C — наиболее хрупкой микроструктуры, приводящей к разрушению во время штамповки.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали путем оптимизации технологических параметров. Ожидаемый технический результат — повышение степени усвоения марганца и алюминия при исключении использования металлического марганца.

Технический результат достигается тем, что в способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку низкоуглеродистого полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск его в сталеразливочный ковш, предварительное раскисление, окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем, по изобретению предварительное раскисление ведут подачей ферросилиция в количестве, обеспечивающем удаление не менее половины содержания кислорода из низкоуглеродистого полупродукта, а окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем ведут в процессе выпуска по наполнению сталеразливочного ковша не менее чем на 0,2 его высоты, при этом легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим в количестве, обеспечивающем получение основности, равной 1,7-1,8.

При отработке технологии производства низкоуглеродистой стали с заменой металлического марганца оксидным марганецсодержащим материалом было установлено, что наиболее приемлемая основность образующегося в процессе восстановления марганца шлака должна составлять величину 1,4-1,5. В связи с тем, что выпускаемый из сталеплавильного агрегата низкоуглеродистый полупродукт содержит в своем составе большое количество кислорода, опытным путем было найдено решение, посредством которого в условиях предлагаемого способа было обеспечено снижение половины содержащегося в низкоуглеродистом полупродукте кислорода. Образовавшиеся при этом оксиды кремния адсорбируются шлаком, снижая его основность со значения 1,7-1,8 до требуемой 1,4-1,5. Поэтому эффективное предварительное раскисление ферросилицием обеспечивает минимизацию неметаллических включений, а также, из-за отсутствия поступления в металл углерода, предотвращает образование карбидов марганца Мn3С, отрицательно влияющих на штамповку проката из низкоуглеродистой стали.

Поскольку в предлагаемом способе легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим, марганец вводят в металл путем его восстановления из оксидов, тем самым предотвращают образование оксидов марганца, которые также отрицательно влияют на качество готовой стали.

Окончательное раскисление присадкой алюминия, которое проводят в процессе выпуска одновременно с легированием марганцем, обеспечивает повышение полезного использования алюминия и марганца. Алюминий в предлагаемом способе не удаляется в газовую фазу, поскольку количество кислорода в легко восстанавливаемом оксиде марганца, содержащемся в шлаке, многократно превосходит содержание кислорода в низкоуглеродистом продукте, в особенности после предварительного раскисления. Поэтому в процессе взаимодействия алюминия с кислородом металла и шлака практически не образуются недоокисленные газообразные оксиды алюминия, являющиеся причиной удаления алюминия в газовую фазу. Это приводит к рациональному использованию алюминия и малым его потерям.

Высокое извлечение марганца обеспечивается технологическими приемами, которые не предусматривают раскисление металла марганцем, следовательно, и его дополнительным расходом.

Отсутствие в предлагаемом способе в восстановленных продуктах углерода и кремния обеспечивает полное исключение металлического марганца в качестве раскислителя и легирующего материала.

Подача материалов в сталеразливочный ковш по наполнению его металлом не менее чем на 0,2 его высоты обусловлена гидродинамикой жидкого металла во время выпуска. По наполнению ковша металлом до 0,2 его высоты происходит интенсивное перемешивание металла с образованием вихреобразных потоков, концентрирующихся у стенок ковша. Поэтому подача материалов в этот период сопровождается их интенсивным перемешиванием с металлическим расплавом, заметалливанием, снижением скорости плавления и ухудшением всех технологических показателей. По наполнении ковша металлом не менее чем на 0,2 его высоты поверхность жидкого металла приходит в относительное спокойное состояние и опасность вовлечения подаваемых материалов в объем металлического расплава резко снижается, что способствует повышению технологических показателей, в частности увеличению извлечения марганца из оксидного материала и полезного использования алюминия.

Пример.

При производстве стали марки 08Ю в 160-тонном кислородном конвертере производили выплавку низкоуглеродистого полупродукта, который при температуре 1650°C и химическом составе, мас.%: C 0,03; Mn 0,05; S 0,015; P 0,008 выпускали в сталеразливочный ковш. В начале выпуска в ковш единой порцией добавляли ферросилиций ФС-65 с удельным расходом 0,9 кг/т низкоуглеродистого полупродукта. По наполнению сталеразливочного ковша на высоту 0,2 подавали марганецсодержащий оксидный материал, содержащий 40,0% марганца, с удельным расходом 6,2 кг/т низкоуглеродистого полупродукта, алюминий с удельным расходом 1,3 кг/т низкоуглеродистого полупродукта и известь с удельным расходом 2,5 кг/т низкоуглеродистого полупродукта, обеспечивающим получение основности 1,75. Готовый металл имел следующий химический состав, мас.%: С 0,03; Mn 0,27; S 0,010; P 0,007; Al 0,040. Металлический марганец не использовали. Степень извлечения марганца составила 94,3%, потери алюминия не превысили 5,0%.

Использование предлагаемого способа производства низкоуглеродистой стали обеспечивает повышение степени усвоения марганца и алюминия при исключении использования металлического марганца.

Способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку низкоуглеродистого полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск его в сталеразливочный ковш, предварительное раскисление, окончательное раскисление присадкой алюминия, и легирование марганцем, отличающийся тем, что предварительное раскисление ведут ферросилицием, подаваемым в количестве, обеспечивающем удаление не менее половины содержания кислорода из низкоуглеродистого полупродукта, а окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем ведут в процессе выпуска по наполнению сталеразливочного ковша не менее чем на 0,2 его высоты, при этом легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим материалом, количество которого обеспечивает основность шлака, равной 1,7-1,8.

Виды

Низкоуглеродистая сталь может быть трех видов:

Обычного качества. В таких сплавах содержание серы не превышает 0,06%, фосфора 0,07%.
Качественная. В составе наличие: серы до 0,04%, фосфора до 0,035%.
Высококачественная. Содержание серы до 0,025%, фосфора до 0,025%
Особого качества. Низкое содержание примесей: серы до 0,015%, фосфора — до 0,025%.

Как уже говорилось ранее, чем меньше примесей, тем лучше качество сплава.

Сталь низкоуглеродистая ГОСТ 380-94 обыкновенного качества делится еще на три группы:

А. Определяется своими механическими свойствами. Форма поставки потребителю чаще всего встречается в виде многопрофильного и листового проката.
Б. Основные показатели — химический состав и свойства. Оптимальные для механического воздействия давлением под термическим фактором (ковка, штамповка).
В. Для таких видов сплавов важны такие свойства: технические, технологические, физические, химические и, соответственно, состав.

По процессу раскисления стали делят на:

Спокойные. Процесс затвердевания происходит спокойно. Газы при таком процессе не выделяются. Усадка происходит в середине слитка.
Полуспокойные. Промежуточный вид стали между спокойными и кипящими составами.
Кипящие. Затвердевание происходит с выделением газа. Усадочная раковина скрытого типа.

Классификация и марки

Существует несколько основных критериев по которым подразделяются углеродистые марки. Одним из самых важных среди них являются условия проведения раскисления. Выделяют следующие низкоуглеродистые стали:

Спокойные. Включает минимальное содержание в составе окиси железа, что делает процесс выплавки «спокойным» — без бурного выделения углекислоты с зеркала металла. Возможным это стало благодаря введению раскислителей: алюминий, марганец и кремний. Все выходящие газы скапливаются в усадочной раковине, которая впоследствии обрубается, что в результате дает плотный и однородный металл.
Кипящие. Раскисляются одним марганцем. Имеют увеличенное количество оксида железа в составе. Процесс плавки сопровождается выделением углекислого газа, что создает впечатление будто металл кипит. Эти стали менее прочны и менее однородны по химическому составу, но при этом стоят дешево и имеют низкий процент отходов в производстве.
Полуспокойные. Помимо марганца для удаления кислорода дополнительно применяют алюминий. По характеристикам эта углеродистая сталь представляет собой что-то среднее между кипящими и спокойными сплавами.

Помимо степени раскисления низкоуглеродистые марки также классифицируются по наличию неметаллических включений в своем составе. Исходя из этого они различаются на:

Обыкновенного качества;
Качественные машиностроительные.

Рассмотрим каждый пункт более подробно.

Стали обыкновенного качества. К ним не предъявляются строгие требования как к выбору шихты, так и к плавке и разливке. Фосфора в них допускается не более 0,08%, а серы не более 0,06%. Разливают такой сплав в крупногабаритные слитки, поэтому для них характерно появление зональной ликвации.

Сталь обыкновенного качества идет на производство разного рода горячекатаного металлопроката: прутки ГОСТ 4290-90, швеллеры ГОСТ 8240-97, балки ГОСТ 8239-95, уголки ГОСТ 8509-95 и прочие. Этот прокат служит материалом для производства разного рода болтовых, клепочных и сварных металлоконструкций. В станкостроении из нее производят малоответственные детали не требующие проведения термобработки: оси, вальцы, зажимы и т.д.

Исходя из гарантированности указанных свойств сталь обыкновенного качества бывает:

Группы «А». Поставка происходит по механическим характеристикам, химический состав при этом не нормируется. Маркируется «Ст» и цифрой от 0 до 6. (Ст.6, Ст.5 и т.д.). С увеличением цифры возрастает и прочность выбранного сплава.
Группы «Б». Такие металлы идут с нормированным химсоставом. В маркировке дополнительно прописывается способ получения сплава.
Группы «В». Здесь в сталях регулируются одновременно прочностные характеристики и химсостав. В маркировке дополнительно указывается буква В.

Качественные машиностроительные стали производятся в более строгих условиях выплавки. Обладают меньшим количеством вредных образований в химсоставе: сера до 0,04%, фосфор до 0,04%. Маркируются надписью «сталь» и цифрой, указывающей количество карбидов в сотых долях процента.

Сталь 08 и 10 применяются в ответственных узлах машиностроения. Из них производят втулки, змеевики, прокладки и т.д. Перед использованием все детали обязательно подвергаются цементации или любому другому химико-термическому упрочнению.

Стали 15, 20, 25 используются для узлов, работающих на износ и не испытывающих повышенных механических нагрузок: рычаги, шестерни, толкатели клапанов и т.д.

Основные свойства

Низкоуглеродистая сталь отличается высокой пластичностью, легко деформируется в холодном состоянии и в горячем. Отличительной чертой такого сплава является хорошая свариваемость. В зависимости от добавочных элементов свойства стали могут меняться.

Чаще всего низкоуглеродистые сплавы применяются в строительстве и промышленности. Это обусловлено невысокой ценой и хорошими прочностными качествами. Такой сплав еще называют конструкционным. Свойства низкоуглеродистой стали зашифрованы в маркировке. Ниже мы рассмотрим ее особенности.

Малоуглеродистая и низколегированная сталь

Малоуглеродистая сталь для строительных стальных конструкций выплавляется по ГОСТ 380—60. В зависимости от способа выплавки сталь подразделяют на мартеновскую, кислородно-конвертерную и бессемеровскую.

По способу раскисления сталь поставляется в трех модификациях: кипящая, полуспокойная и спокойная.

В зависимости от гарантируемых характеристик сталь подразделяется на три группы: группа А, поставляемая по механическим свойствам, группа Б — по химическому составу и группа В — по механическим свойствам и по химическому составу.

Для сварных несущих конструкций применяют сталь марки Ст.3 группы В, кипящую, полуспокойную или спокойную марок BM Ст.3кп, BK Ст.3кп, BM Ст.3пс, BK Ст.3пс и BM Ст.3сп, BK Ст.3сп. Буквы M и К указывают соответственно на мартеновский или конвертерный способ производства. Для этой стали гарантируемыми характеристиками по ГОСТ 380—60 являются: предел текучести, предел прочности и относительное удлинение, а также верхние пределы содержания углерода, серы и фосфора.

По требованию заказчика в стали должны быть обеспечены:

удовлетворительные результаты на загиб в холодном состоянии;
ударная вязкость при нормальной температуре { +20° С } для спокойной и полуспокойной стали толщиной от 10 до 25 мм;
ударная вязкость при температуре -20° С или после механического старения для спокойной и полуспокойной стали толщиной от 10 до 25 мм;
контрольный химический анализ готового проката, гарантирующий свариваемость на основании технологического процесса производства стали, без проведения каких-либо специальных испытаний.

Для мостостроения выпускают по ГОСТ 6713—53 сталь марок Ст.3кп мост, Ст.3сп мост и М16С.

Низколегированные стали поставляются по ГОСТ 5058—65 и по специальным техническим условиям, в которых указываются дополнительные требования для данной марки стали, не включенные в стандарт.

В строительных металлических конструкциях могут быть использованы многие марки низколегированных сталей, наиболее распространенными из них являются стали марок 14Г2, 09Г2, 10Г2С1, а также 15ГФ, 15ХСНД и 10ХСНД { природно легированные } .

Низколегированные стали имеют более низкий порог хладноломкости, чем малоуглеродистые, поэтому применяются они для конструкций, эксплуатируемых при температуре -40° С и ниже. Эти стали должны удовлетворять требованиям ударной вязкости при температуре -40° С { или -70° С } , а для конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных или вибрационных нагрузок, кроме того — ударной вязкости после механического старения.

Низколегированные стали с более высокими прочностными характеристиками могут применяться взамен малоуглеродистых и в других условиях эксплуатации, но они дороже малоуглеродистых, поэтому их использование должно быть оправдано технико-экономическими соображениями.

Глава СНиП II-B.3-62 регламентирует назначение различных марок стали в зависимости от эксплуатационных требований. Вопросы выбора марок стали в зависимости от типов конструкций и условий их эксплуатации подробно изложены в книге В. Н. Зелятрова и Н. П. Мельникова. Авторами предложены классификация стали по условиям поставки и рекомендации по назначению стали этих классов для определенных типов конструкций.

Частные случаи векторных полей

Гармонические поля

Основные нормативные документы проектирования металлоконструкций

Работа конструктора над технологичностью конструкций

Что такое чертежи КМД и зачем они нужны. Разработка КМД в Екатеринбурге!

Примеры рабочих чертежей металлоконструкций КМД

Несобственные интегралы по неограниченной области

Стремительное развитие мобильной связи в 20 веке

Инженер-конструктор КМД

Чертеж элементы кожуха декомпозера

Скалярное поле, производная по направлению, градиент

Проектирование металлоконструкций — это прибыльный бизнес?

Технологичность конструкций при монтаже

Инвариантное определение дивергенции

Теорема Остроградского

Огравление $\Rightarrow $

Особенности маркировки

Обычная низкоуглеродистая сталь имеет буквенное обозначение СТ и цифровое. Число следует делить на 100, тогда будет понятно процентное содержание углерода. Например, СТ15 (углерод 0,15%).

Рассмотрим маркировку и расшифруем обозначения:

Первые буквы или их отсутствие говорит о принадлежности к той или иной группе качества. Это могут быть Б или В. Если нет буквы, значит сплав принадлежит к категории А.
Ст обозначает слово «сталь».
Цифровое обозначение – зашифрованное процентное содержание углерода.
кп, пс – обозначает кипящий или полуспокойный сплав. Отсутствие обозначения говорит о том, что сталь спокойная (сп).
Буквенное обозначение и цифровое после него раскрывают, какие примеси входят в состав, и их процентное содержание. Например, Г – марганец, Ю – алюминий, Ф – ванадий.

Для качественных низкоуглеродистых сталей в маркировке не ставится буквенное обозначение «Ст».

Также применяется цветовое обозначение. Например, низкоуглеродистая сталь марки 10 имеет белый цвет. Стали специального назначения могут обозначаться дополнительными буквами. Например, «К» — применяется в котлостроении; ОсВ – используется для изготовления вагонных осей и т. д.

Выпускаемые изделия

Можно выделить несколько групп стальной продукции:

Листовая сталь. Подвиды: толстолистовая (ГОСТ 19903-74), тонколистовая (ГОСТ 19904-74), широкополостная (ГОСТ 8200-70), полосовая (ГОСТ 103-76), рифленая (ГОСТ 8568-78)
Уголковые профили. Равнополочные (ГОСТ 8509-93), неравнополочные (ГОСТ 8510-86).
Швеллеры (ГОСТ 8240-93).
Двутавры. Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-89), Балки двутавровые широкополочные (ГОСТ 26020—83, СТО АСЧМ 20—93).
Трубы.
Профилированный настил.

К этому перечню добавляют вторичные профили, которые образуются за счет сварных работ и механической обработки.

Сферы применения

Область использования низкоуглеродистой стали достаточна широка и зависит от маркировки:

Ст 0, 1, 3Гсп. Широкое применение в строительстве. Например, проволока арматурная из низкоуглеродистой стали,
05кп, 08, 08кп, 08ю. Хороша для штамповки и холодной вытяжки (высокая пластичность). Применяются в автомобилестроении: кузовные детали, топливные баки, змеевики, части сварных конструкций.
10, 15. Применяются для деталей, не подвергающихся высоким нагрузкам. Трубы для котлов, штамповки, муфты, болты, винты.
18кп. Характерное применение – конструкции, которые производят с помощью сварочных работ.
20, 25. Широко используется для производства крепежных материалов. Соединительные муфты, толкатели клапанов, рамы и другие детали сельскохозяйственных машин.
30, 35. Оси, на которые идет малая нагрузка, звездочки, шестерни и т. д.
40, 45, 50. Детали, испытывающие средние нагрузки. Например, коленчатые валы, фрикционные диски.
60-85. Детали, подвергающиеся высокой нагрузке. Это могут быть рельсы для железной дороги, колеса для кранов, рессоры, шайбы.

Как видно, производимый ассортимент обширен – это не только проволока низкоуглеродистой стали. Также это детали сложных механизмов.

Низколегированная и низкоуглеродистая сталь: отличия

Для улучшения каких-либо характеристик сплава добавляются легирующие элементы.

Стали, которые содержат в чебе низкое количество углерода (до четверти процента) и легирующих добавок (общий процент — до 4 %) называются низколегированными. Такой прокат сохраняет высокие сварные качества, но при этом усиливаются разные свойства. Например, прочность, антикоррозийные характеристики и так далее. Как правило, оба вида применяются в сварных конструкциях, которые должны выдерживать температурный диапазон от минус 40 до плюс 450 градусов Цельсия.

Главные свойства низкоуглеродистых сталей

Для низкоуглеродистой стали характерна невысокая прочность при значительной вязкости и пластичности. Сплав легко обрабатывается горячей деформацией, холодным волочением, хорошо сваривается.

Повышение прочностных характеристик достигается цементацией – насыщением поверхностных слоёв углеродом, после чего поверхностные слои сплава закаляются, приобретая необходимую прочность. Для поверхностной закалки низколегированной стали используются индукционные и электропечи. Внутренние, не обогащённые, слои остаются мягкими, вязкими, не теряют пластичности благодаря не изменившемуся количеству углерода.

Особенности сварки

Сварка низкоуглеродистых сталей имеет высокие показатели. Тип сварки, электроды и их толщину подбирают на основе следующих технических данных:

Соединение непременно должно быть прочно скреплено.
Не должно быть дефектов швов.
Химический состав шва должен выполняться в соответствии нормативам, указанных в ГОСТе.
Сварные соединения должны соответствовать условиям эксплуатации (устойчивость к вибрациям, механическому воздействию, температурному режиму).

Могут использоваться различные виды сварки от газовой до сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом. При подборе учитывают высокую плавкость низкоуглеродистых и низколегированных сплавов.

Что касается конкретно сферы применения, то низкоуглеродистый прокат используется в строительстве и машиностроении.

Марка стали подбирается на основе требуемых на выходе физических и химических свойств. Наличие легирующих элементов может улучшить одни свойства (стойкость к коррозии, температурным перепадам), но и ухудшить другие. Хорошая свариваемость — еще одно достоинство таких сплавов.

Итак, мы выяснили, что собой представляют изделия из низкоуглеродистой и низколегированной стали.

Цементация низкоуглеродистой стали

Хотя низкоуглеродистая сталь является относительно мягкой, с помощью процесса, которые называется цементацией, ее можно сделать значительно тверже. Этот процесс термической обработки буквально заставляет сталь поглощать углерод из твердой, жидкой или газообразной среды богатой углеродом. Обычно углерод поглощается только поверхностным слоем стали. Это дает очень твердый поверхностный слой детали, что полезно, например, для износостойкости. Сердцевина детали остается малоуглеродистой и поэтому пластичной и вязкой. Это весьма благоприятно для надежности и стойкости к хрупкому разрушению для детали в целом

ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия