Обыкновенными сталями называют углеродистые стали общего назначения, которые называют также обычными сталями. Эти стали являются нелегированными углеродистыми сталями. Однако их нельзя считать чистыми железоуглеродистыми сплавами. Некоторые элементы, такие как, кремний, марганец, сера и фосфор, неизбежно попадают в этот сплав при производстве чугуна и стали. Если содержание этих элементов не превышает определенных пределов, то они не считаются легирующими элементами.
Пределы легирующих элементов
Разрешенные пределы для этих элементов имеют следующие величины:
по кремнию – от 0,35 до 0,5 %;
по марганцу – от 0,5 до 0,8 %;
по сере – от 0,01 до 0,035 %;
по фосфору – от 0,01 до 0,035 %.
Кроме этих элементов стали могут содержать в малых количествах другие элементы.
Марганец и кремний – от раскисления стали
Исходным материалом для производства стали является чугун, который обычно содержит от 3 до 6 % углерода. Этот «лишний» углерод выжигается путем окисления в процессе производства стали. Однако в этом процессе часть железа окисляется до оксида железа FeO, который растворяется в жидкой стали. Это неблагоприятно влияет на прочностные характеристики стали. Поэтому оксид железа FeO окисляют путем его взаимодействия с ферросплавами – ферромарганцем FeMn и ферросилицием FeSi. Этот процесс называется раскислением стали. При этом избытки марганца и кремния остаются в стали в качестве легирующих элементов.
Хром и медь попадают в сталь со стальным ломом, а сера и фосфор – с чугуном и стальным ломом.
Обыкновенные стали – стали без легирования
Поэтому в действительности нелегированная сталь на практике получается все-таки легированной некоторыми элементами. Однако, поскольку эти элементы попадают в сталь непреднамеренно, то их не считают легирующими, если они не превышают пределов, которые были указаны выше.
Это является вполне разумным, так как перечисленные элементы в количествах ниже допустимых пределов незначительно влияют на основные свойства двухкомпонентных железоуглеродистых сплавов. Поэтому нелегированные стали можно рассматривать двухкомпонентными железоуглеродистыми сплавами с содержанием углерода от 0 до 2,06 %. Затвердевание этих сталей (первичная кристаллизация) всегда происходит по метастабильной фазовой диаграмме железо-цементит.
Формы углерода в стали
Углерод может существовать в этих сталях в двух различных формах: в виде твердого раствора – в альфа-феррите, дельта-феррите и аустените или в металлическом соединении – карбиде железа Fe3C (цементите). Углерод в сталях всегда присутствует в связанной форме. Присутствие углерода в стали в виде свободного углерода (графита) всегда приводит к серьезным дефектам стали, так значительно снижает ее прочность и приводит к охрупчиванию.
Обыкновенные стали по ГОСТ 380-2005
Официальное название обыкновенных сталей звучит так, как это прописано в стандарте ГОСТ 380-2005: сталь углеродистая обыкновенного качества. Эти стали – знаменитые стали Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4 Ст5 и Ст6 по ГОСТ 380-2005 содержат углерода от 0,06 до 0,49 %. Они широко применяются для изготовления горячекатаного проката (сортового, фасонного, толстолистового и тонколистового), труб, поковок и штамповок, лент, проволоки, метизов и других стальных изделий.
