Сталь — наиболее часто применяемый в промышленности металл. Эта категория сплавов отличается сочетанием прочности и пластичности, позволяющим применять различные способы обработки и создавать долговечные изделия различной формы и назначения.
Химический состав и механические характеристики
Основные химические составляющие стали — железо и углерод. Железо характеризуется такими свойствами, как вязкость и пластичность. Его присутствие в стали составляет не менее 45%.
Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая степень пластичности и вязкости. Содержание углерода определяет механические и технологические качества стали. Чем больше углерода в составе металла, тем выше прочность, твердость и упругость, чем меньше углерода — тем большую пластичность устойчивость к ударным нагрузкам демонстрирует сплав.
К высокоуглеродистым относятся стали с содержанием от 0,6 до 2% углерода. На практике наиболее применимы стали, содержащие не более 1,3% углерода, так как наилучшие прочностные показатели характерны для 0,8-1%, присутствия этого элемента. Высокоуглеродистая сталь с содержанием углерода 1,25-2,14% называется сверхвысокоуглеродистой, для неё требуется специальная закалка. Высокое содержание углерода делает сталь твердой, стойкой к истиранию, упругой. Малая ударная вязкость приводит при этом к повышенной хрупкости.
Специфика обрабатываемости
С увеличением содержания углерода в стали и повышения ее прочности возрастает сопротивление резанию, что затрудняет ее механическую обработку: повышается температура резания и увеличивается износ инструмента. В связи с этим для обработки высокоуглеродистой стали целесообразно применять термические методы, в частности, лазерную и плазменную резку.
При этом следует учитывать, что высокое содержание углерода влияет на склонность к образованию закаленных зон в тех местах, где металл подвергается термическому воздействию. По этой причине изделия из высокоуглеродистой стали плохо поддаются сварке, в зоне сварного шва могут возникать трещины, поэтому необходимо применять электроды с небольшой тепловой мощностью.
Маркировка высокоуглеродистой стали
Маркировка — условные обозначения, говорящие о составе стали, качественных характеристиках, содержании добавок, степень раскисления. Это позволяет оптимально подобрать материал для конкретных задач.
- У — содержание углерода в инструментальных сталях. Сопровождается числом, показывающий десятые доли процента. Так, количество углерода в пределах 1,15 — 1,24 % обозначается как У12;
- А — высококачественная сталь с содержанием до 0,018% серы и до 0,025% фосфора;
- Ш — подшипниковая сталь;
- Х — наличие хрома в качестве улучшающей добавки, цифры обозначают его массовую долю.
- Г — содержание марганца более 0,8%.
Заканчивается маркировка обозначением степени раскисления:
- кп — кипящий, не окисленный сплав с большим количеством примесей;
- сп — спокойная сталь, очищенная раскислителями от шлаков;
- пс — полуспокойная сталь, промежуточная категория.
Применение стали с высоким содержанием углерода
Высокоуглеродистые стали находят применение там, где требуется более высокая износостойкость и прочность, чем обеспечивают стали с низким содержанием углерода. Для разных типов изделий подходят определённые марки соответствующего качества:
- У7 и У7А — для инструментов, не подвергающихся нагреву, например, для деревообработки и штамповки;
- У8 и У9 — для изготовления пил, топоров, накатных роликов, клапанов;
- У10 и У11 — для создания плоских и витых пружин и проволоки;
- У12А — для штемпелей, напильников, ножей и бритвенных лезвий;
- У13 — для хирургических, гравировальных и других инструментов с высокими требованиями к износостойкости;
- ШХ — для изготовления подшипников и разных видов режущего инструмента;
Также высокоуглеродистая сталь применяется для производства пуансонов, валов прокатных станов, деталей землеройной и строительной техники, штоков, тросов, проволоки и прочих изделий, которые в ходе работы претерпевают существенные нагрузки.
Рекомендуем почитать
