Большой объем конструкционной стали выпускается в виде листового проката, в том числе с рифлением. Источник: unsplash.com
Благодаря устойчивости к механическим нагрузкам конструкционная сталь востребована при производстве многих видов продукции. Из нее изготавливают элементы металлоконструкций, за что она и получила свое наименование, а также горячекатаный листовой прокат, крепежные элементы, рассчитанные на повышенные нагрузки. Кроме того, из стали конструкционного качества делают элементы машин и механизмов.
Существуют различные марки конструкционных сталей, назначение, химический состав и физические характеристики которых существенно различаются. В зависимости от того, где используют конструкционные стали, выбирают материал с соответствующими свойствами и составом.
Многие виды конструкций и частей механизмов должны отвечать повышенным требованиям в плане износоустойчивости и прочности, что нередко является основой безопасной эксплуатации изделия. Поэтому для изготовления таких элементов применяют специальные марки сталей, которые получили наименование конструкционных.
Отличные свойства конструкционных сталей обусловлены сочетанием физических и химических характеристик, которые обеспечивают способность этого материала выдерживать различные виды нагрузок, придают стали повышенную износоустойчивость и дополнительные антикоррозийные качества.
Достигаются такие полезные свойства за счет термической и механической обработки и легирования — добавления в состав меди, марганца, кремния и других химических элементов.
Также большое влияние на физические и химические параметры стали оказывает соотношение железа и углерода в ее составе. Варьирование процентной доли углерода в сплаве позволяет получать ключевые свойства металла — способность противостоять химическому воздействию, устойчивость к механическим нагрузкам, природным и техногенным факторам.
Еще один важный параметр классификации конструкционных сталей — содержание таких нежелательных примесей, как фосфор и сера. Чем меньше их в составе, тем более качественным считается сплав. Содержание этих элементов допустимо в пределах от 0,05 % для сталей обыкновенного качества до 0,01 5 % и менее для особо высококачественных.
Производство конструкционных сталей, их химический состав стандартизированы, причем, к различным группам такой продукции применяются различные стандарты. Так, производство и маркировка конструкционных углеродистых сталей должны отвечать требованиям отечественного ГОСТ 1050.
Существуют и другие ГОСТы, регламентирующие выпуск такой продукции, – ГОСТ 5058 для низколегированных конструкционных сталей, ГОСТ 4543 для среднелегированных сталей, ГОСТ 14959 для пружинно-рессорных сталей. Выпускаются специальные марки конструкционных сталей с особыми антикоррозийными, прочностными и прочими характеристиками. Это высоколегированные стали и сплавы, выпуск которых определяется техническими условиями (ТУ) предприятий-производителей.
Важный параметр, по которому марку стали относят к группе конструкционных, — это процент содержания углерода в ее составе. Минимальная концентрация 0,05 %, максимальный показатель — от 0,7 до 0,85 %.
В зависимости от выбранного критерия применяют различные классификации конструктивных сталей:
Строительные конструкции из стальных элементов. Источник: unsplash.com
Для усиления полезных качеств конструкционных сталей этот материал подвергают термической обработке. Такая процедура проводится в соответствии с технологическими стандартами и позволяет получить:
При закалке и отпуске конструкционных сталей в качество охладителя применяют масло. Такая «мягкая» технология помогает избежать появления трещин или деформации изделия. Кроме того, по сравнению с углеродистой конструкционная сталь прокаливается лучше, поэтому достигается более равномерная структура кристаллической решетки.
Чтобы все преимущества конструкционных сталей проявились в полной мере, при обработке стали необходимо соблюдать высокую точность и нормы технологических процессов.
К примеру, при отпуске стали в температурном диапазоне после 500–600 °С изделия из нее подвержены обратимой отпускной хрупкости, при которой снижается степень вязкости материала. В других случаях при нарушении температурного режима конструкционная сталь, напротив, размягчается и хуже сопротивляется процессам усталости металла.
Недостатки конструкционных сталей нейтрализуются за счет соблюдения правил обработки. Этот вид продукции широко применяют при производстве изделий для машиностроения, элементов конструкций, горячекатаного стального листа, отдельных видов полосового проката, арматурного проката гладкого профиля и других видов металлоизделий.
