Конструкционная сталь

26 авг 2025

#Материалы

Конструкционная сталь – сплав железа и углерода, который обладает определёнными свойствами и используется в производстве различных деталей и изготовлении металлоконструкций.

Такая сталь нашла применение в машиностроении, автомобильной, нефтяной и энергетической промышленности, судо- и мостостроении, строительстве и в сельском хозяйстве. Из данной стали изготавливают листовой, сортовой, арматурный, трубный прокат, шпильки, болты, гайки, валы, шестерни, шасси и другое. Конструкционная сталь обладает прочностью, высоким гидродинамическим сопротивлением, пластичностью, износоустойчивостью и антикоррозионными свойствами в зависимости от добавленных примесей и процентного содержания углерода. Металлорокат из конструкционной стали легко подвергается обработке, резке, гнутию, растягиванию, не образуя трещины; обладает хорошей свариваемостью.

В зависимости от химического состава и содержания фосфора и серы, конструкционную сталь различают:

- конструкционная обыкновенная сталь — до 0,05% этих добавок,
- качественная — до 0,035%,
- высококачественная — до 0,025%, маркируют буквой «А»,
- особовысококачественная — до 0,015%, в маркировке указана литера «Ш».

Чем больше фосфора и серы, тем более вероятно растрескивание поверхности металла при нагревании. Сера способствует ржавлению и меньшей пластичности, плохой свариваемости.

По содержанию других добавок конструкционная сталь может быть углеродистая и легированная.

По ГОСТ 1050 изготавливают углеродистую нелегированную качественную сталь, где содержится углерод и железо. Обозначают так: Ст30 — сталь качественная с содержанием углерода — до 0,3%, сталь 40 — углерода до 0,4%. Сталь нелегированная обыкновенного качества производится по ГОСТ 380-94, например Ст3сп. В соответствии со степенью раскисления различают спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую сталь (кп). Исходя от количества углерода в процентах различают:

низкоуглеродистую сталь — углерода до 0,25%. Такая сталь обладает средней прочностью, хорошей свариваемостью и пластичностью;
среднеуглеродистую — С от 0,25 до 0,6%. Отличается высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и свариваемостью;
высокоуглеродистую — углерода — 0,6 — 2%. Содержит также марганец для устойчивости к сере и фосфору, раскисления стали. Сталь отличается высокой прочностью и упругостью. Её производят по стандарту 14959 (металлопродукция для пружин, рессор из нелегированной и легированной рессорно-пружинной стали).
В обозначении углеродистых сталей можно встретить букву «Л», которая обозначает, что сталь литая (сталь 20Л, 30Л, 35Л и другие).

Легированная сталь по ГОСТ 5058, стандартам 4543, 5632 и ГОСТ 14959 делится в зависимости от содержания примесей на:

- низколегированную - добавок до 2,5%,
- среднелегированную — 2,5 — 10% легирующих примесей,
- высоколегированную — более 10% легирующих компонентов.

За счёт хрома (обозначение в маркировке буквой «Х») эта сталь обладает стойкостью к ржавчине, твёрдостью и прочностью. Кобальт («К») помогает справляться с высокими температурами и ударными нагрузками. Титан («Т») нужен для увеличения плотности проката, устойчивости к коррозии, чтобы структура материала была менее зернистой. Никель («Н»), кремний («С») (более 15%) и молибден («М») способствуют антикоррозионным свойствам. За счёт никеля сплав более пластичный, но в таких сплавах могут появляться флокены. Лучшее прокаливание достигается с помощью молибдена. Кремний применяют для улучшения упругости, прочности, большего электрического сопротивления при помещении в магнитное поле. Стойкость к разрывам обеспечивает элемент ванадий («Ф»), к разрушениям — вольфрам («В»).

Легированные стали различают по качеству:

- качественная — до 0,025% серы (сталь 45Х, 45Г),
- высококачественная — до 0,015% (12ХН3А),
- особо высококачественная (30ХС-Ш).

Сталь 20ХН3А расшифровывается так: углерода содержится 0,2%, хрома - до 1% никеля — 3%, А — высококачественный сплав.

По классификации той или иной стали часто возникают споры, а также вносятся корректировки. Так сталь 09Г2С относят к низколегированным конструкционным сталям, а также к высокоуглеродистым сталям, где углерода — до 0,9%, и добавлены ещё марганец, кремний, присутствуют фосфор и сера. Эта сталь ценится за возможность использования как при низких температурах от минус 70 град., так и до плюс 450град.С, при высоком давлении на детали. Сплав используют для ответственных сварных конструкций. Наша компания поставляет полный ассортимент кругов, поковок, шестигранников по стали 09Г2С.

Рессорно-пружинные стали относятся к конструкционным специальным сталям и изготавливаются по стандартам 4543 и 14959. Примеры таких марок: 65ГА, 55С2А, 50ХГ и другие. Марки 60С2 и 75Г разные специалисты могут относить как к рессорно-пружинным, так и инструментальным сталям. Чтобы точно понимать, к какой классификации отнести, обращают внимание на диапазон текучести (если увеличен показатель, то сталь конструкционная, в противном случае — инструментальная) и спектр добавок, которые попадают при выплавке.

Также сплавы маркируют буквами, которые стоят впереди всех обозначений:

- «А» - автоматная сталь (А10, АС40, АС35Г2),
- «С» - строительная (С235, С245, С345),
- «Ш» - подшипниковая (например круг сталь ШХ15). Для производства подшипников употребляют сталь с большим содержанием углерода и добавками марганца, хрома, кремния для того, чтобы подвергать её закалке.
Термически обработанные заготовки обозначают буквой «Т» на конце.

Для повышения прочности стали, запаса вязкости её подвергают термообработке, но при этом может возникнуть отпускная хрупкость. Легированную сталь прокаливают и затем охлаждают в масле для уменьшения риска возникновения трещин. Закалка в силах привести к снижению способности противостоять усталости. Кованая заготовка может плохо подвергаться резке. При изготовлении рессоров, пружин нужен упругий прокат, поэтому используют закалённую сталь и нагрев сплава до +400 град. С. Если эти детали будут подвергаться высоким нагрузкам, то сталь нужно будет легировать хромом.