Структура и свойства стали в зависимости от содержания углерода резко изменяются. Даже в специальных сталях при высоком содержании легирующих элементов углерод все же является одной из главнейших составляющих. Повышение содержания углерода в стали увеличивает ее твердость, повышает сопротивление пластическим деформациям и понижает пластичность и свариваемость.

Углеродистые стали в зависимости от содержания в них углерода разделяются на два типа: конструкционные и инструментальные.

Конструкционная сталь в зависимости от назначения изделия делится на следующие основные группы:

  1. мягкая конструкционная сталь с содержанием 0,05-0,25% С;
  2. нормальная конструкционная сталь с содержанием 0,30-0,40% С;
  3. твердая конструкционная сталь с содержанием 0,4-0,6% С.

Конструкционные стали, выплавленные в мартеновских и электрических печах, а также в бессемеровских и томасовских конвертерах и обработанные давлением, поступают в производство в виде прутков, различного фасонного профиля, рельсов, полос, труб и листов. Они применяются в виде поковок или прокатанных и прессованных изделий.

Влияние углерода на механические свойства стали

Рис. 10 Влияние углерода на механические свойства стали

На рис. 10 изображено влияние углерода на механические свойства стали.
Предел прочности при растяжении углеродистой конструкционной стали после медленного охлаждения колеблется от 30 до 70 кг/мм2, предел текучести — от 20 до 50 кг/мм2 относительное удлинение — от 10 до 30%, твердость по Бринелю - от 100 до 250.

Примерное назначение различных углеродистых конструкционных сталей следующее: с содержанием 0,10-0,12% С — для заклепок, кровельного железа; 0,1-0,2% С - для котельного железа; 0,15-0,25% С — для строительных конструкций; 0,25-0,35% С — для осевой стали; 0,25-0,45% С - для стального литья; 0,45-0,60% С для рельсов, бандажей, рессор.

По ГОСТ 380-60 стали подразделяются на две группы и одну подгруппу: стали, поставляемые по механическим свойствам (группа А); стали, поставляемые по химическому составу (группа Б), и стали повышенного качества, поставляемые по химическому составу и по механическим свойствам (подгруппа В). Стали группы А маркируются по способу выплавки. Механические свойства мартеновских сталей группы А приведены в таблице.

Стали группы Б маркируются в соответствии с содержанием углерода и способом выплавки. К этой группе относятся мартеновские стали МСт.0, МСт. 1кп, МСт. 2кп, МСт. 3кп, МСт. 3; МСт.4кп, МСт.4, МСт.5, МСт.6, МСт.7 и бессемеровские БСт.0, БСт.3кп, БСт.3, БСт.4кп, БСт.4, БСт.5, БСт.6.

Таблица. Сталь 1 группы обыкновенного качества (по ГОСТ 380-60)

Таблица. Сталь 1 группы обыкновенного качества

Стали подгруппы В повышенного качества маркируются в соответствии с содержанием углерода; выплавляют их в мартеновских печах.

Булатная сталь. П.П. Аносов с 1828 то 1837 г. занимался получением булатной стали, изготовлявшейся в средние века на Востоке.

Булатная сталь обладает большой степенью ковкости, необыкновенной упругостью и в то же время твердостью, т.е. теми ценными свойствами, за которые ценятся булатные клинки.
Химический состав булата Аносова: 1,31% С; 0,5% Si; 0,0559% Al; 0,3% Cu; 0,014% S.