Конструкционная сталь
Конструкцио́нная сталь, группа сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций, корпусов надводных и подводных судов, деталей станков, машин и механизмов. Характеризуется конструкционной прочностью – оптимальным сочетанием прочности, вязкости и пластичности, а также технологичностью – свариваемостью, способностью к литью, к обработке давлением, резанием и др.; в отдельных случаях обладает специальными свойствами (например, термостойкостью, коррозионной стойкостью). Конструкционную сталь классифицируют по химическому составу (углеродистые и легированные), прочности, применению и др. В зависимости от содержания углерода конструкционные стали подразделяют на низкоуглеродистые (менее 0,3 % С по массе), среднеуглеродистые (0,3–0,7 % С) и высокоуглеродистые (более 0,7 % С). Легированные конструкционные стали в зависимости от количества введённых элементов бывают низко-, средне- и высоколегированные; их часто называют по легирующим элементам (например, хромистые, марганцовистые, хромоникелевые). Конструкционные стали различаются по прочности – нормальной (предел прочности 200–1000 МПа), повышенной (1000–1500 МПа) и высокой (1500–3000 МПа); по методу изготовления конструкционные стали делятся на деформируемую и литейную, по применению – на строительную, корпусную, рессорно-пружинную, шарикоподшипниковую, для зубчатых колёс и др.
Конструкционная сталь, применяемая в строительстве и для изготовления корпусов судов, содержит менее 0,25 % С, обладает хорошей свариваемостью и обеспечивает прочность в сварном шве и околошовной зоне; дисперсионное упрочнение стали, сохраняющееся при сварке, достигается специальным легированием (обычно Mn, Si и др.).
Конструкционные стали, используемые в машиностроении, содержат более 0,25% С; детали из таких конструкционных сталей, как правило, подвергают термической или химико-термической обработке. Среднеуглеродистая сталь (0,5–0,65 % С), упрочняемая закалкой и отпуском, служит для изготовления рессор и пружин общего назначения, а высоколегированная сталь, упрочняемая закалкой, наклёпом и старением, – упругих элементов специальных механизмов и приборов. Высокоуглеродистая сталь (1 % С, 1,5 % Сr), упрочняемая закалкой и низкотемпературным отпуском (при 160 °C), применяется в производстве подшипников качения, а высоколегированная сталь (с суммарным содержанием до 15 % Cr, W, Mo), близкая по составу к быстрорежущей стали и с аналогичной обработкой, – в производстве теплостойких подшипников. Среднеуглеродистые нелегированные или низколегированные стали используют для изготовления зубчатых колёс в автомобиле- и тракторостроении; поверхности трения деталей из таких конструкционных сталей закаливают токами высокой частоты. Детали (изделия) из среднеуглеродистых сталей, легированных нитридообразующими элементами (Al, Cr, Mo, W), упрочняют азотированием. Коррозионностойкие стали (содержат более 10 % Сr и других элементов, обеспечивающих необходимую структуру и упрочнение) применяют для изготовления конструкций без защитных покрытий, эксплуатируемых в атмосферных условиях и агрессивных средах. Выбор конструкционной стали для изготовления конструкций, изделий определяется характером и уровнем воспринимаемых нагрузок.