§ 1. СОСТАВ И СВОЙСТВА

Сталь — это железный сплав, содержащий до 2% С. В углеро­дистых конструкционных сталях, широко используемых в маши­ностроении, судостроении идр., содержание углерода обычно составляет 0,06—0,9%. Углерод является основным легирующим элементом и определяет механические свойства этой группы сталей. Повышение его содержания в стали усложняет технологию сварки и затрудняет возможности получения равнопрочного сварного соединения без дефектов.

По степени раскисления сталь изготовляют кипящей, спокой­ной и пол у спокойной (соответствующие индексы «КП», «СП» И «ПС»). Кипящую сталь, содержащую не более 0,07% Si, получают при неполном раскислении металла. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения серы и фосфора по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отри­цательных температурах. В спокойной стали, содержащей не менее 0,12% Si, распределение серы и фосфора более равномерно. Эти стали менее склонны к старению. Полуспокойная сталь зани­мает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью.

Стали с содержанием до 0,25% С относятся к низко­углеродистым. По качественному признаку углеродистые стали разделяют на две группы: обыкновенного качества и качест­венные.

Сталь обыкновенного качества поставляют без термообработки в горячекатаном состоянии. Изготовленные из нее конструкции обычно также по подвергают последующей термообработке. Эта сталь поставляется по ГОСТ 380—71 на сталь углеро­дистую обыкновенного качества, ГОСТ 5520—69 на сталь для котлостроения, ГОСТ 5521—76 на сталь для судостроения и т. д. (табл. 42).

Углеродистая сталь обыкновенного качества в соответствии с ГОСТ 380—71 подразделяется на три группы. Сталь группы Л для производства сварных конструкций не используют. Сталь группы Б поставляют по химическому составу, а группы В — по химическому составу и механическим свойствам. Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех степеней раскисления и ВСтЗпс, а по тре­бованиям заказчика и сталь марок БСт1, БСт2 всех степеней раскисления и БСтЗГпс поставляют с гарантией свариваемости. Обычно для ответственных конструкций используют сталь группы В. Углеродистую качественную сталь с нормальным и повышенным (марки 15Г и 20Г) содержанием марганца поставляют по ГОСТ 1050—74 (табл. 42). Она содержит пониженное количество серы. Стали этой группы для изготовления конструкций обычно приме­няют в горячекатаном состоянии и в меньшем объеме — после термообработки, нормализации или закалки с отпуском (термо - упрочнение). Механические свойства этих сталей зависят от тер­мообработки (табл. 43 и 44).

Легированными называются стали, содержант, ие специально введенные элементы. Марганец считается легирующим компонен­том при содержании его в стали более 0,7% по нижнему пределу, а кремний свыше 0,4%. Поэтому углеродистые стали марок ВСтЗГпс, 15Г и 20Г (табл. 42) с повышенным содержанием мар­ганца соответствуют низколегированным конструкционным ста­лям. Легирующие элементы, вводимые в сталь, вступая во взаимо­действие с железом и углеродом, изменяют ее свойства. Это повы - вгает механические свойства стали и, в частности, снижает порог хладноломкости. В результате появляется возможность снизить массу конструкций.

При производстве сварных конструкций широко используют низкоуглеродистые низколегированные конструкционные стали (табл. 45 и 46). Суммарное содержание легирующих элементов в этих сталях обычно не превышает 4,0%, а углерода 0,25%. Низколегированные стали в зависимости от вводимых в сталь легирующих элементов разделяют на марганцевые, кремнемар - ганцевые, хромокремнепикелемедистые и т. д.

Наличие марганца в сталях повышает ударную вязкость и хладноломкость, обеспечивая удовлетворительную свариваемость. По сравнению с другими низколегированными сталями марганце­вые позволяют получить сварные соединения более высокой проч­ности при знакопеременных и ударных нагрузках. Введение в низколегированные стали небольшого количества меди (0,3— 0,4%) повышает стойкость стали против коррозии атмосферной и в морской воде. Для изготовления сварных конструкций низко­легированные стали используют в горячекатаном состоянии. Термообработка значительно улучшает механические свойства стали, которые однако зависят от толщины проката. При этом может быть достигнуто значительное снижен по порога хладно­ломкости. Поэтому в последние годы некоторые марки низколе­гированных сталей для производства сварных конструкций исполь­зуют после упрочняющей термообработки.