Стали с высокой технологической пластичностью.

Под технологической пластичностью понимается способность стали подвергаться горячей и холодной пластической деформации (обработке давлением).

Технологическая пластичность зависит от химического состава и структурного состояния стали.

В сталях важнейшее влияние на пластичность в холодном состоянии оказывает содержание углерода и способ раскисления.

Для глубокой вытяжки применяют стали с содержанием углерода до 0,1% (для крыльев и кузовов автомобилей, например, применяют стали 08кп или 08пс). При С=0,2-0,3% возможны гибка и незначительна вытяжка, а при С=0,35-0,45% только гибка большого радиуса.

Кроме углерода на степень деформационного упрочнения стали, а, следовательно, сопротивление пластическому деформированию оказывают влияние легирующие элементы, которые располагаются в следующей последовательности: Si, Cr, Ni, Mn. Поэтому для глубокой вытяжки используют «кипящие» (раскисленные Mn) и «полуспокойные» (раскисленные Mn, Al) стали.

Штампуемость сталей (способность к вытяжке) оценивают по технологической пластичности (δ) и по отношению σ_0,2/σ_В. Рекомендуемое отношение σ_0,2/σ_В =0,55-0,65. Еще одним фактором, влияющим на холодное деформирование, является размер зерна, который должен быть не более 5 балла, т.е. средний диаметр не должен превышать 65мкм. К этой группе в соответствии с ГОСТ 10702-78 относятся низкоуглеродистые и легированные стали, из которых изготавливают детали кузовов автомобилей, корпуса бытовых и промышленных приборов, посуда, емкость и другие штампуемые изделия.

Свариваемость стали

Сварку широко применяют в жилищном и промышленном строительстве, судостроении, мостостроении, строительстве газо – и нефтепроводов и т.д.

Детали машин, которые изготавливаются из конструкционных сталей различной прочности (углеродистые и легированные, мартенситно-стареющие, трипстали, цементуемые и улучшаемые) обычно сварке не подвергаются.

Зато строительные, судостроительные и арматурные стали должны обладать высокой свариваемостью, под которой понимают количество допускаемых способов сварки, при которых реакция свариваемых материалов на термодеформационный цикл не приводит к появлению пор, непроваров, трещин. Причем особенно опасны трещины, возникающие в шве или околошовной зоне, из-за градиентов возникающих напряжений. Такие трещины могут быть горячими или холодными. Первые называют еще и кристаллизационными. Они возникают, главным образом, в сварном шве в момент его кристаллизации, когда шов находится в полутвердом (кристаллы + жидкость) состоянии. Чем дольше металл находится в таком состоянии, тем больше вероятность появления горячих трещин. Элементы, расширяющие интервал между ликвидус и солидус, повышают чувствительность к горячим трещинам (например, углерод). Холодные трещины возникают в результате мартенситного превращения. Поэтому легирующие элементы, способствующие переохлаждению аустенита до Mн в зонах, нагретых выше критических температур, вызывают появление холодных трещин, как и повышенное содержание углерода, увеличивающего объемный эффект мартенситного превращения.

Таким образом, химический состав стали, а особенно повышенное содержание углерода  - важнейший фактор, определяющий свариваемость сталей.

Влияние содержания углерода, легирующих элементов и примесей характеризуются углеродным эквивалентом, который определяют по различным формулам, дающим близкие результаты.

Согласно ГОСТ 27772-88 углеродный эквивалент СЕ определяют по формуле:

СЕ=С+Mn/6+Si/24+Cr/5+Mo/4+Ni/40+Cu/13+V/14+P/2, где символы - массовые доли элементов в %. При СЕ≤0,35 – сварка не вызывает затруднений, при СЕ=0,35-0,6- сварка должна проводиться с соблюдением мер предосторожности, при СЕ > 0,6 – вероятность возникновения трещин велика.

Строительные стали.

Это стали с содержанием углерода меньше 0,22-0,25%, повышение прочности которых достигается легированием дешевыми элементами – марганцем и кремнием.

В России установлены семь основных классов прочности σ_т =225МПа, 285МПа, 325МПа, 390МПа, 440МПа, 590МПа, 735МПа.

Сталь σ_т ≥225Мпа называют сталью нормальной прочности.  Это, как правило, углеродистые горячекатаные стали (Ст3, Ст3пс, Ст3кп).

Стали трех следующих классов называют сталями повышенной прочности. Это низколегированные стали - С285 (Ст3Гпс), С345 (09Г2С), С390 (14Г2АФ), а также стали для автодорожных и железнодорожных мостов (ГОСТ 6713091)-15ХСНД с σ_т =345МПа и 10ХСНД с σ_т =390МПа.

Прокат из низколегированных строительных сталей поставляется после горячей прокатки и имеет ферритно-перлитную структуру, но в ряде случаев листовой прокат для повышения хладостойкости подвергается термообработке – нормализации или улучшению.

Стали с σ_т ≥440 МПа называют сталями высокой прочности, к ним относятся стали с карбонитридным упрочнением С440 (16Г2АФ) и С550 (18Г2АФ), которые подвергаются нормализации с нагревом до 890-950⁰ С, в результате чего выделяются карбонитриды диаметром 10-100мкм, что и увеличивает предел текучести, а также закаленно - отпущенные экономнолегированные стали 12Г2СМФ, 14Х2ГМР с σ_т =590МПа и 12ГН2МФАЮ, 12ХГН2МФБАЮ, с σ_т =735-785МП, которые подвергаются закалке в воду с 890-920⁰С и отпуску при 650-680⁰С.