Конструкцио́нная сталь - общее название сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов.
* * *
КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ - КОНСТРУКЦИО́ННАЯ СТАЛЬ, общее название сталей (см. СТАЛЬ), предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов.
Углеродистые стали относятся к числу самых распространенных конструкционных материалов. Достоинствами сталей этого класса являются удовлетворительные механические свойства в сочетании с технологичностью обработки и низкой стоимостью.
Выпускают углеродистые конструкционные стали трех групп: сталь обыкновенного качества, качественную сталь (общего назначения) и сталь специального назначения (котельную, мостовую, судостроительную и т. д.).
Сталь углеродистая обыкновенного качества - сплав железа с углеродом, характеризуется наличием нерегламентированных примесей, неметаллических включений, газов. В ее составе также присутствуют в небольшом количестве кремний, марганец, фосфор и сера, примеси, каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойства сталей. В сталях обыкновенного качества, применяемых в строительстве, содержание углерода составляет 0,06-0,62 %. Стали с низким содержанием углерода характеризуются высокой пластичностью и ударной вязкостью. Повышенное содержание углерода придает стали хрупкость и твердость.
Конструкционные качественные углеродистые стали получают при более строгом соблюдении технологии выплавки, и содержания в них вредных примесей (серы и фосфора) не должно превышать 0,03% для каждой из примесей. Стали этой группы применяют в машиностроении и приборостроении для изготовления методом штамповки деталей кузовов автомобилей, корпусов, кожухов, сварных конструкций, резервуаров, и т.д. Применение специальных методов обработки (закалки (см. ЗАКАЛКА), нормализации (см. НОРМАЛИЗАЦИЯ)) позволяет использовать углеродистые качественные стали для изготовления деталей, испытывающих циклические нагрузки. Стали с повышенным содержанием марганца применяют в качестве рессорно-пружинных изделий, а после горячей прокатки или термической обработки используют для изготовления сварных и клепаных конструкций строительных форм, конструкций мостов. Марганцовистую сталь применяют для изготовления магистральных нефтепроводов.
Основные недостатки углеродистых сталей - высокая критическая скорость закалки, небольшая прокаливаемость, невысокая стойкость к отпуску. Низколегированные стали после прокатки значительно превосходят по техническим характеристикам углеродистые стали, они обладают малой склонностью к термическому старению, хорошо свариваются.
Машиностроительные цементируемые легированные стали содержат 0,1-0,3% углерода и 0,2-4,4% легирующих элементов. В конструкционные легированные стали для улучшения свойств вводят Cr, Ni, W, Mo, V, B и другие примеси, а также Mn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание в углеродистых сталях.
Большинство конструкционных легированных сталей является среднеуглеродистыми (0,25-0,45% углерода). Используют их после улучшения свойств путем закалки и отпуска, поэтому называют улучшенными. Наиболее распространенные среднеуглеродистые улучшенные стали - хромистые, марганцевые, кремнистые, хромоникелевые, хромокремнистые, хромомарганцевые, хромомарганцевокремистые. Эти стали используют в производстве нагруженных и сильно нагруженных деталей машин.
Конструкционные легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими вязкостно-прочностными свойствами. В этих сталях (кроме марганцевых) наблюдается мелкозернистая структура, они глубже прокаливаются, закаливаются в масле или на воздухе, поэтому закалочные напряжения в них меньше. При отпуске таких сталей требуется более высокая температура и более длительное время выдержки, поэтому в них полнее снимаются закалочные напряжения и вязкость оказывается выше.
Стали специального назначения предназначены для мостостроения, к ним относятся рельсовая, осевая, бандажная и колесная стали.