Конструкционная сталь: свойства, виды, применение

Конструкционная сталь представляет собой материал с отличными антикоррозийными и другими эксплуатационными характеристиками. Также она обладает свойствами износостойкости, пластичности и прочности. Все эти показатели позволяет ему быть одним из лучших материалов, используемых при изготовлении строительных металлоконструкций, а также активно применяемых в различных категориях тяжелой промышленности. Из конструкционной стали также изготавливают качественные и прочные крепежи, пружины и рессоры. 

В нижеследующем материале мы расскажем о данном виде стали, включая ее классификацию, область применения, а также преимущества использования в строительстве и других смежных сферах производства и промышленности. 

Краткая справка о материале

Все элементы конструкционного строительства, включая различные механизмы, детали и узлы, должны обладать соответствующими характеристиками прочности. Поэтому материал, из которого будут изготовлены подобные элементы, должен быть способен выдерживать большие нагрузки, в том числе статические, динамические и переменные, характерные для эксплуатации детали в соответствующей сфере. Также он должен быть стойким к износу и к возникновению коррозийных отложений. Всеми этими эксплуатационными свойствами обладают углеродистые конструкционные стали. 

Чтобы усилить некоторые наиболее важные свойства для решения конкретной задачи, такую сталь подвергают процедуре легирования. Легирующие разновидности имеют в своем химическом составе специальные примеси. 

Несмотря на тот факт, что главным элементом в ее составе все еще остается углерод, при изготовлении в сталь добавляют различные металлы в небольших количествах. Это способствует улучшению эксплуатационных характеристик материала. Но, несмотря на наличия примеси, основным фактором, определяющим прочность материала, его стойкость к агрессивной внешней среде, перепадам температуры и использованию в условиях высокой влажности, а также возможность выдерживать колоссальные производственные нагрузки, является содержание углерода в процентах от общего состава. 

Помимо присадок полезного толка, в составе рассматриваемых материалах имеются и вредные для последующей эксплуатации элементы – сера и фосфор. От уровня их присутствия в стали, существует качественная квалификация такого типа материала. Она представлена в таблице ниже.

Разновидности конструкционной стали

Существует две основные разновидности рассматриваемого материала:

• углеродистая;
• легированная. 

Ниже мы рассмотрим все особенности каждого из них, а также их эксплуатационные свойства и особенности состава. 

Углеродистая

ГОСТ на конструкционную углеродистую сталь – это нормативный акт под названием ГОСТ-1050. Согласно этому документу, в состав такого сплава должны входить углерод и железо. 

Существует классификация марок углеродистой стали по количеству углерода в общем составе. По этому показателю сплавы имеют различные наименования. Отличаются они и своими характеристиками. Эти данные приведены в таблице ниже. 

Стоит отметить, что все вышеперечисленные разновидности углеродистой стали имеют широкое применение в сфере строительства и часто используются в изготовлении самых разных металлоконструкций. 

При изготовлении поковок из конструкционной углеродистой стали используется дополнительный государственный стандарт – ГОСТ-8479-70. В его содержании указаны технические требования и методы испытания сплавов, предназначенных для изготовления поковок, а также правила их маркировки, транспортировки и хранения. 

Легированная

Легирующие конструкционные стали отличаются наличием в их составе дополнительных усиливающих элементов. Так, в зависимости от типа этих металлов и их количества, они имеют обозначения низколегированных, среднелегированных и высоколегированных. 

Рассмотрим подробнее каждый из металлов, использующихся для улучшения рассматриваемых сплавов:

1. Хром. Улучшает стойкость к возникновению коррозии, способен повысить уровень прочности. 
2. Титан. Этот металл добавляется для увеличения прочности материала, что, соответственно, способствует улучшению прочностных характеристик. 
3. Кобальт. Данный вид примеси позволяет стальному сплаву лучше выдерживать механические нагрузки и перепады температур эксплуатации. 
4. Алюминий. Такая присадка нужна для повышения уровня стойкости к возможности образования окалины. 
5. Никель. Он способен сделать сталь более пластичной и обеспечить ей дополнительную пластичности. 
6. Вольфрам. При его применении стальной сплав получает большую устойчивость к старению и разрушению. 
7. Молибден. Присадка из такого металла дает стали лучшие свойства по прокаливанию, а также защищает ее от коррозионных процессов. 
8. Кремний. Применяется для увеличения уровня магнитного и электрического сопротивления стали. 
9. Ванадий. Он придает сплаву стойкость к возникновению разрывов в молекулярной структуре. 

Отмечается, что некоторые стальные сплавы могут содержать в себе сразу несколько из вышеперечисленных примесей. При комбинировании нескольких легирующих элементов можно добиться улучшения некоторых свойств, что может дать производителю подобной стали определенные конкурентные преимущества на рынке. 

ГОСТ на прокат из легированной конструкционной стали – ГОСТ-4543-71. Стандарт является межгосударственным. Это означает, что изготовленная по его предписаниям стальная продукция будет считаться соответствующей правилам изготовления не только в России, но и в странах, подписавших с нашей страной соответствующие межгосударственные договоры о взаимном признании стандартов качества производства. Нормативный акт включает в себя классификацию, технические требования, правила приемки, методы испытания, упаковку, маркировку, правила транспортирования и хранения, относящиеся к легированной конструкционной стали. 

Вредные примеси в составе сплавов

Существует несколько химических элементов, которые сохраняются в составе сплавов в момент их изготовления, негативно влияющие на их эксплуатационные свойства. К ним относятся:

1. Фосфор. Способен вызвать трещины, приводящие к разрывам материала в процессе его обработки. 
2. Сера. Может вызвать возникновение очагов ржавления, привести к уменьшению пластичности, сварка конструкционной стали в таком случае осложнится. 
3. Газы. К ним относятся водород, кислород и азот. Большое их содержание приводит к хрупкости стального сплава. 

Для того чтобы определить, сколько вредных примесей содержится в том или ином сплаве, нужно внимательно прочесть его маркировку. Производители обязаны указывать эту информацию в соответствии с национальными и международными стандартами.

Эксплуатационные свойства конструкционной стали 

Свойства конструкционной стали делятся на технологические и механические. К технологическим свойствам относятся:

• способность к сварке и резке;
• пластичность;
• возможность обработки без возникновения трещин и швов;
• ковкость;
• жидкотекучесть;
• перераспределение нагрузок при непосредственной эксплуатации готовой металлоконструкции. 

Механические свойства рассматриваемых сплавов – следующие:

• уровень прочности;
• механическая твердость;
• оптимальная вязкость;
• ударная вязкость. 

Учитывая вышеперечисленным свойства, рассматриваемые сплавы можно отнести к материалам, используемым во всех подразделениях, относящихся к машиностроению и производству промышленного характера. 

Плюсы и минусы конструкционных сталей

Конструкционные стали, использующиеся для производства различных конструкций в области промышленности и строительства, имеют следующие достоинства:

• повышенная стойкость к возможному возникновению деформаций пластического характера;
• минимальный риск появления трещин и перекосов при обработке;
• прочность, приобретаемая при процедуре закаливания металла;
• увеличенный запас вязкости;
• возможность эксплуатации в условиях постоянных перепадов температуры;
• износостойкость;
• долговечность. 

Однако этот материал не лишен определенных недостатков, среди которых стоит отметить следующие:

• хрупкость при отпуске;
• низкий уровень сопротивления усталости;
• присутствие флокенов в некоторых видах легированной стали. 

Области применения конструкционной стали

Сплавы данной категории, в основном, применяют в машиностроении и строительстве. Именно в этих сферах для производства различных деталей требуется материал с максимальным уровнем прочности и возможностью выдерживать сложные эксплуатационные нагрузки. 

В области машиностроения они используются при изготовлении следующей продукции:

• легковые автомобили;
• грузовые машины;
• специальная дорожная техника;
• автобусы;
• троллейбусы;
• трамваи;
• вагоны метропоездов;
• вагоны железнодорожных составов. 

В сфере возведения различных сооружений они участвуют в изготовлении такой продукции как:

• мостовые железобетонные конструкции;
• нефтепроводы;
• газопроводы;
• производственные площади предприятий. 

Рассматриваемые материалы также распространены в производстве таких товаров как:

• пружины;
• сильфоны;
• рессоры;
• подшипники;
• винты;
• болты;
• метизы различных классов. 

Особенности маркировки конструкционной стали

Марки конструкционной стали имеют буквенно-цифровые обозначения. При их расшифровке можно определить, какое количество углерода имеется в той или иной марке, а также определить наличие полезных или вредных примесей, и их процентное соотношение к общему химическому составу. 

Буквенные обозначения сплавов расшифровываются следующим образом:

• Ст – обыкновенный;
• Сталь – качественный;
• А – высококачественный;
• Ш – особовысококачественный. 

Рассмотрим несколько практических примеров чтения маркировки. Так, маркировка Ст30 обозначает, что этот сплав является обыкновенным, нелегированным, и в его химическом составе имеется 0,3 % углерода. В маркировке могут указываться и дополнительные свойства стали. Например, Ст30сп – это спокойная сталь, Ст30пс – полуспокойная, а Ст30кп – кипящая. 

В маркировке может также использовать литера “Л”. Она указывает на литой характер стали. К примеру, Сталь60Л – это качественный сплав с 0,6 % содержания углерода, полученный легированным способом. 

Полезные присадки также обозначаются нижеследующими литерами:

• Х – хром;
• Т – титан;
• К – кобальт;
• Н – никель;
• С – кремний;
• Ф – ванадий;
• Ю – алюминий. 

В случае, если после подобной литеры в маркировке не стоит какое-либо число, то это означает, что доля примеси в химическом составе не превышает показателя в 1 %. В других случаях будет иметься цифра, указывающая на процентную долю примеси к общему составу сплава. 

Например, если перед нами сталь, маркированная обозначением 40Х2Н4Ш, то это означает:

• 40 – 0,4 % углерода;
• Х2 – 2 % хрома;
• Н4 – 4 % никеля;
• Ш – особовысококачественный класс стали. 

Маркировка 35Х3ВЮА расшифровывается следующим образом:

• 35 – 0,35 % углерода;
• Х3 – 3 % хрома;
• В – до 1 % вольфрама;
• Ю – до 1 % ванадия;
• А – высококачественный класс стали. 

Также в маркировке стали допускается уточнение по ее рекомендуемой сфере применения или по особенностям химического состава. Это обозначается отдельной литерой, которая указывается в начале маркировки. Такие литеры обозначают:

• С – строительный тип;
• Ш – подшипниковый тип;
• А – автоматный тип (имеет большой процент вредных примесей). 

В случае, если сплав принадлежит к низколегированной категории, то перед его маркировкой ставится литера С. При прохождении сплавом в процессе изготовления дополнительной термообработки, последней литерой в его маркировке будет дополнительная буква Т. Когда же он имеет усиленные антикоррозионные свойства, то этот факт отображается наличием литеры Д в качестве последней буквы маркировки. 

Как купить конструкционную сталь в Москве онлайн?

Производством конструкционной стали в Москве занимается металлобаза “Сталь Ресурс”. Также на сайте нашей компании имеется интернет-магазин. В нем имеется данный материал в большом ассортименте. Каждый клиент может выбрать наиболее подходящую сталь для реализации конкретного проекта и заказать его в розницу или оптовой партией. Вся продукция, реализуемая в нашем магазине, имеет сертификаты соответствия качеству по национальным и международным стандартам. В случае необходимости получения консультации по комплектации сложного заказа с различными товарами, необходимыми для реализации того или иного проекта, получить ее можно онлайн, прямо на сайте. 

Помимо изделий из конструкционной стали, на сайте онлайн-магазина для приобретения доступна продукция дюралевого, бронзового, медного, латунного, алюминиевого, оцинкованного и нержавеющего металлопроката. Там же можно заказать готовые ограждения, сетки, профнастил, трубы и металлические ленты. Все товары, заказанные в нашем магазине, могут быть доставлены клиенту на дом. География доставки включает в себя все субъекты Российской Федерации. 

Компания также предлагает клиентам свои услуги в сфере обработки металлов. В частности, к таким услугам относятся цинкование, рубка, резка, пескоструйная обработка, окрашивание металлов, а также изоляция труб и изготовление металлических деталей на заказ. А при осуществлении подписки на нашу новостную рассылку каждый клиент автоматически получает бонусные баллы. Их можно потратить на будущие покупки или заказ соответствующих услуг у специалистов компании.