Вуглецеві конструкційні сталі (УКС) характеризуються хорошою оброблюваністю тиском і різкою, володіючи при цьому досить високими механічними властивостями.
Найголовніше Порядку 80% всієї сталі, що виплавляється в даний час, є вуглецевої, і тільки 20% - легованої. Вуглецеві сплави затребувані різними промисловими підприємствами за рахунок того, що вони мають хороше поєднання високої технологічності і якісних експлуатаційних властивостей. При цьому вартість їх виробництва нижче, ніж вартість виготовлення легованих композицій.
По областях використання вуглецеві сталі бувають різних видів. Нас цікавлять тільки конструкційні сплави, в які спеціально вводиться в заданих кількостях вуглець. Такі УКС можуть бути якісними і звичайними. І перші, і другі являють собою досить складну за своїм химсоставу композицію, основу якої складає залізо (його в конструкційних сталях буває від 97 до 99,5%).
Також в описуваних складах є різноманітні домішки: • мідь, нікель, хром - вони зазвичай потрапляють в УКС по випадковим обставинам (спеціально їх ніхто не вводить в сплав); • кремній і марганець - наявність цих елементів обумовлено тонкощами процесу виробництва сталі; • водень, кисень, сірка, азот і фосфор - їх неможливо повністю видалити зі сплаву.
Вуглець в конструкційні сталі, як було сказано, вводять спеціально для того, щоб зменшити пластичність і збільшити міцність кінцевої продукції. Крім того, вуглець знижує у в'язкій області металу показник ударної в'язкості, підвищуючи при цьому межа його хладноломкости. Кремній і марганець обов'язково додають в УКС. Вони є відмінними раскислителями, збільшують міцнісні показники гарячекатаних сталевих листів, а також виводять сірчисті залізні сполуки, які негативно впливають на якість сталі.
Конструкційні сплави - дешеві і широко використовувані Такі сплави відливають по ГОСТ 380-2005 в злитки відносно великих розмірів, тому в них завжди є неметалеві включення, і відзначається досить розвинена ліквація. Сталі звичайної якості підходять для виробництва поковок, листів, куточків, балок, швелерів, труб та інших видів рядового гарячекатаного прокату. Вони активно використовуються для виготовлення різноманітних сполук, починаючи від болтових і закінчуючи зварними, призначених для будівельної сфери.
Конструкційні сплави звичайної якості по ГОСТ підрозділяють на групи А, Б і В. Цей поділ залежить від того, як саме після виплавки сталі будуть використовуватися. УКС групи А застосовують для конструкцій, що не піддаються термообробці, гарячому штампуванні і куванні, групи Б - для оброблюваних по гарячій технології конструкцій, групи В - для випуску виробів порівняно високого рівня відповідальності. Останні з вказаних композицій завжди коштують дорожче, ніж сплави груп Б і А.
Описувані сталі за ГОСТ 380 рекомендовані для тих випадків, коли функціональність конструкцій і деталей забезпечується жорсткістю. Вони годяться для кріпильних виробів, будівельних металоконструкцій, всіляких рам і зварних ферм. УКС звичайної якості можуть бути напівспокійних, спокійними і киплячими (маркування - пс, сп і кп) з вмістом кремнію 0,07-0,12, від 0,12 і до 0,07% відповідно. ГОСТ вказує, що сірки і фосфору в розглянутих композиціях не може бути вище 0,05%.
Маркування сплавів звичайної якості розглянемо на прикладі стали ВСт3Гпс. Літера В на самому початку каже, що перед нами матеріал групи В (композиції групи А чи не позначаються літерою на початку). "Ст" означає, що перед нами сплав звичайної якості, а наступна цифра говорить про номер, присвоєному стали в ГОСТ. Літера Г вказує на збільшений вміст марганцю (цей хімічний елемент вводять для поліпшення показника прокаливаемости виплавленого сплаву). Букви "пс" дозволяють визначити рівень розкислення матеріалу. В даному випадку перед нами полуспокойная композиція звичайної якості. Як бачимо, все просто. Розібратися в маркуванні може навіть дуже далекий від металургії чоловік.
Якісні стали - чи є у них особливості? За ГОСТ 1050-88 такі конструкційні сталі випускаються з чітко визначеними властивостями (механічними) і хімічним складом. У них набагато менше неметалічних домішок, ніж в звичайних за якістю композиціях, а фосфору міститься не більше 0,035%, сірки - до 0,04%. При цьому якісні сплави також найчастіше застосовуються для невідповідальних конструкцій. Маркуються якісні УКС двома цифрами - 10, 20, 05, 80, 08, 85 і так далі, які визначають кількість вуглецю в них (соті частки відсотка). До маркування киплячих сталей додають "кп" (20кп, 05кп), напівспокійних - "пс" (15пс, 08пс). Також виплавляються УКС високою прокаливаемости. У них обов'язково додають від 0,7 до 1% марганцю. Такі стали в маркуванні після цифр мають літеру Г.
Виплавка якісних УКС здійснюється по ГОСТ 1 050 в електричних і мартенівських печах. Готова продукція зараховується до однієї з п'яти категорій: 1. З перевіркою на розтяг ненормалізованих заготовок зі стороною або перетином 10 см. 2. З аналізом на в'язкість (ударну) і розтягнення нормалізованих заготовок 2,5 см (розмір сторони або перетину). 3. Без випробувань на в'язкість і розтягнення. 4. З перевіркою на розтяг відпущених або відпалених або нагартованих заготовок. 5. З аналізом на в'язкість і розтягнення заготовок, що пройшли термообробку.
Якісні УКС активно експлуатуються в приладо- та машинобудуванні.
