Прутки качественных конструкционных сталей. Основные понятия и нормативы
Введение
Прутки из нелегированных конструкционных сталей являются одним из самых востребованных видов металлопродукции и широко используются в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности для изготовления деталей, подвергающихся значительным механическим нагрузкам. Основным нормативным документом, устанавливающим требования к такой продукции в странах СНГ, является межгосударственный стандарт ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия».
Данная статья поможет разобраться в ключевых понятиях, классификации и нормативах, установленных этим стандартом.
СКАЧАЙТЕ ПОЛНЫЙ ПРАЙС-КАТАЛОГ НА ВСЕ ТОВАРЫ
1. Основные понятия и классификация
Качественная конструкционная сталь – это нелегированная сталь, к которой предъявляются повышенные требования по химическому составу, механическим свойствам и макроструктуре по сравнению со сталью обыкновенного качества.
Стандарт распространяется на прутки, полученные разными способами производства:
Горячекатаные – получаемые путем прокатки при высоких температурах.
Кованые – получаемые методом ковки.
Калиброванные – подвергнутые дополнительной холодной обработке для достижения точных размеров и высокого качества поверхности.
Со специальной отделкой поверхности – с шлифованной или полированной поверхностью.
По степени раскисления (удаления кислорода из стали) сталь, используемая для прутков, подразделяется на:
Спокойную (без индекса) – полностью раскисленную, с однородной структурой и наилучшими механическими свойствами.
Полуспокойную (пс) – промежуточную между спокойной и кипящей.
Кипящую (кп) – неполностью раскисленную, с повышенным количеством неметаллических включений.
Для прутков наиболее распространены спокойная и полуспокойная стали, так как они обеспечивают более стабильные характеристики.
2. Марки стали и химический состав
ГОСТ 1050-2013 устанавливает строгие требования к химическому составу стали, который определяется по ковшевой пробе. Основные марки качественных конструкционных сталей и пределы содержания ключевых элементов приведены в таблице 1 стандарта.
Наиболее распространенные марки для прутков:
Низкоуглеродистые (08, 10, 15, 20) – обладают высокой пластичностью, хорошо свариваются и обрабатываются давлением (штампуются, вытягиваются).
Среднеуглеродистые (30, 35, 40, 45) – имеют более высокую прочность и твердость при сохранении удовлетворительной пластичности. Сталь 45 – одна из самых распространенных для изготовления валов, осей, шестерен.
Высокоуглеродистые (50, 55, 60) – отличаются высокой прочностью и износостойкостью, применяются для пружин, рессор, деталей с высокой поверхностной твердостью.
Пример химического состава (выдержка из Таблицы 1 ГОСТ 1050-2013):
Сталь 45: Углерод (C) – 0,42–0,50%; Кремний (Si) – 0,17–0,37%; Марганец (Mn) – 0,50–0,80%; Сера (S) – не более 0,035%; Фосфор (P) – не более 0,035%.
Стандарт также допускает наличие остаточных элементов (хром, никель, медь и др.), попавших в сталь из шихтовых материалов, в количествах, не превышающих установленных норм.
3. Сортамент и требования к размерам
Форма, размеры и предельные отклонения прутков должны соответствовать стандартам на конкретные виды сортамента:
Круглые горячекатаные – ГОСТ 2590
Квадратные горячекатаные – ГОСТ 2591
Шестигранные горячекатаные – ГОСТ 2879
Калиброванные круглые – ГОСТ 7417
Калиброванные квадратные – ГОСТ 8559
Кованые круглые и квадратные – ГОСТ 1133
Прутки поставляются мерной, кратной мерной, немерной длины или в мотках (для малых диаметров).
4. Механические свойства
Одним из важнейших параметров прутка являются его механические свойства. ГОСТ 1050-2013 устанавливает нормы для металлопродукции в нормализованном состоянии (условное обозначение М1).
Основные механические свойства (выдержка из Таблицы 4 ГОСТ 1050-2013):
| Марка стали | Предел текучести, σт, Н/мм², не менее | Временное сопротивление, σв, Н/мм², не менее | Относительное удлинение, δ5, %, не менее |
|---|---|---|---|
| 20 | 245 | 410 | 25 |
| 35 | 315 | 530 | 20 |
| 45 | 355 | 600 | 16 |
Примечание: Для прутков диаметром свыше 80 мм допускается некоторое снижение показателей пластичности.
5. Качество поверхности
Требования к поверхности прутков различаются в зависимости от группы качества:
Группа 1ГП – наивысшее качество для горячекатаной и кованой продукции. Не допускаются раскатанные пузыри, загрязнения, волосовины.
Группа 2ГП – допускаются отдельные мелкие дефекты (риски, вмятины) глубиной в пределах половины суммы предельных отклонений по размеру.
Группа 3ГП – допускаются более значительные дефекты, регламентированные стандартом.
Для калиброванных прутков и прутков со специальной отделкой поверхности действуют группы качества по ГОСТ 1051 и ГОСТ 14955 соответственно.
6. Дополнительные требования (устанавливаются по согласованию)
Стандарт предусматривает широкий перечень дополнительных требований, которые могут быть оговорены в заказе:
Термическая обработка (ТО) – поставка в отожженном, нормализованном или закаленном с отпуском состоянии для достижения определенных свойств.
Нормируемая твердость (ТВ2, ТВ4 и др.) – гарантированные значения твердости по Бринеллю или Роквеллу.
Нормируемая ударная вязкость (KУB1, KУB2) – особенно важно для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок и при низких температурах.
Ультразвуковой контроль (УЗК) – для выявления внутренних дефектов.
Обезуглероживание (1C, 2C) – контроль глубины слоя, обедненного углеродом, что критично для деталей, подвергаемых поверхностной закалке (ТВЧ).
Гарантия свариваемости (ГС).
Заключение
ГОСТ 1050-2013 является комплексным документом, который детально регламентирует производство и поставку прутков из качественных конструкционных сталей. Понимание его основных положений – маркировок, химического состава, механических свойств и классов качества – позволяет конструкторам и технологам правильно выбирать материал для конкретных задач, а специалистам по закупкам и ОТК – эффективно контролировать его качество. Наличие в стандарте большого количества опционных требований обеспечивает гибкость и позволяет получить металлопродукцию с точно заданными характеристиками.
Ключевые слова
Для удобства они сгруппированы по темам.
Основные и высокочастотные:
Прутки конструкционных сталей
Качественная конструкционная сталь
ГОСТ 1050-2013
Сталь 45
Сталь 20
Сталь 35
Марки сталей
По типу продукции и процессу:
Горячекатаный пруток
Калиброванный пруток
Кованый пруток
Сталь со специальной отделкой поверхности
Сортамент металлопродукции
По химическому составу и маркам:
Химический состав стали
Нелегированная сталь
Углеродистая сталь
Сталь 40
Сталь 50
Сталь 10
Степень раскисления
Спокойная сталь
Полуспокойная сталь (пс)
Кипящая сталь (кп)
По механическим свойствам и характеристикам:
Механические свойства стали
Предел текучести
Временное сопротивление
Относительное удлинение
Твердость стали (ИВ, ТВ1, ТВ2)
Ударная вязкость (KCU)
Группа качества поверхности (1ГП, 2ГП, 3ГП)
Обезуглероживание
Прокаливаемость стали
Макроструктура металлопродукции
По применению и контролю:
Технические условия
Приемка металлопродукции
Нормируемые свойства
Термическая обработка (ТО, Отжиг, Нормализация)
Ультразвуковой контроль (УЗК)
Гарантия свариваемости (ГС)
Детали машин
Валы, оси, шестерни
