Круг конструкционный

Круг конструкционный

Конструкционный круг — это сортовой металлопрокат круглого сечения, изготовленный из конструкционных сталей. Изделие широко применяется в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности благодаря оптимальному сочетанию прочности, пластичности и технологичности.

Основные технические характеристики

• Форма сечения: круглая.
• Тип продукции: горячекатаный круг.
• Стандарты производства: ГОСТ 2590‑2006 (прокат сортовой стальной горячекатаный круглый), ГОСТ 1050‑2013 (технические условия на качественные и высококачественные углеродистые стали).
• Диапазон диаметров: от $5$ до $270$ мм.
• Длина прутка: мерная/немерная, обычно от $2$ до $12$ м.
• Точность прокатки: обычная (В), повышенная (Б).
• Состояние поставки: без термической обработки, после нормализации, после закалки и отпуска (в зависимости от требований заказчика и марки стали).

Вес одного метра и количество метров в одной тонне (расчёт для плотности стали $7,85$ г/см³):

Химический состав (на примере распространённых марок конструкционной стали)

Состав регламентирован ГОСТ 1050‑2013. Приведены основные компоненты (массовая доля, %):

1. Сталь 20:
   • углерод © — $0,17–0,24$;
   • кремний (Si) — $0,17–0,37$;
   • марганец (Mn) — $0,35–0,65$;
   • сера (S) — не более $0,035$;
   • фосфор (P) — не более $0,035$.
2. Сталь 45:
   • углерод © — $0,42–0,50$;
   • кремний (Si) — $0,17–0,37$;
   • марганец (Mn) — $0,50–0,80$;
   • сера (S) — не более $0,035$;
   • фосфор (P) — не более $0,035$.
3. Сталь 40Х:
   • углерод © — $0,36–0,44$;
   • кремний (Si) — $0,17–0,37$;
   • марганец (Mn) — $0,50–0,80$;
   • хром (Cr) — $0,80–1,10$;
   • сера (S) — не более $0,035$;
   • фосфор (P) — не более $0,035$.

Механические свойства

Свойства зависят от марки стали и состояния поставки. Типичные значения для горячекатаного проката:

Физические свойства

Ключевые физические характеристики конструкционных сталей:

• Плотность: $7,85$ г/см³.
• Температура плавления: ≈1500∘C.
• Коэффициент линейного расширения: α≈11,9×10−6 1/∘C (в диапазоне 20–100∘C).
• Теплопроводность: $\lambda \approx 50–55$ Вт/(м·К).
• Удельное электрическое сопротивление: $\rho \approx 0,15–0,20$ Ом·мм²/м.
• Модуль упругости (модуль Юнга): E≈2,0×105 МПа.
• Модуль сдвига: G≈8,0×104 МПа.

Технологические свойства

Конструкционные круги обладают хорошей технологичностью:

• Свариваемость:
  • сталь 20 — хорошо сваривается без ограничений (ручная дуговая сварка, контактная сварка, автоматическая сварка под флюсом);
  • сталь 45 — ограниченно свариваемая, требует предварительного подогрева и последующей термообработки;
  • сталь 40Х — трудносвариваемая, требуется подогрев до 100–120∘C и последующая термообработка.
• Обрабатываемость резанием: удовлетворительная. После нормализации или улучшения обрабатываемость улучшается. Сталь 40Х после улучшения имеет коэффициент обрабатываемости $0,8$ относительно эталонной стали А12.
• Деформируемость:
  • хорошо поддаётся горячей деформации (ковка, штамповка) при температурах 1150–800∘C;
  • холодная деформация возможна для низкоуглеродистых сталей (сталь 20) с небольшими степенями деформации.
• Термообрабатываемость:
  • сталь 20: цементация, закалка поверхности;
  • сталь 45: закалка 840∘C в воде + отпуск 550∘C на воздухе;
  • сталь 40Х: закалка 860∘C в масле + отпуск 500∘C на воздухе (улучшение).
• Коррозионная стойкость: низкая. Требует нанесения защитных покрытий (оцинковка, окраска, хромирование) при эксплуатации в агрессивных средах.

Область применения

Конструкционный круг широко используется в различных отраслях промышленности:

1. Машиностроение: изготовление валов, осей, штоков, пальцев, рычагов, болтов, гаек и других деталей машин и механизмов. Сталь 45 и 40Х часто используют для деталей, испытывающих высокие нагрузки.
2. Строительство: элементы металлоконструкций, арматура для железобетона (при использовании соответствующих марок), закладные детали, анкеры.
3. Автомобилестроение: производство осей, полуосей, валов КПП, деталей подвески, крепёжных элементов. Сталь 40Х применяется для ответственных деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
4. Судостроение: детали корпусов судов, элементы судовых механизмов, крепёж.
5. Энергетика: валы турбин и генераторов, оси роторов, крепёжные детали для энергетического оборудования.
6. Нефтегазовая промышленность: трубы, муфты, детали бурового оборудования, крепёж для трубопроводов.
7. Сельскохозяйственное машиностроение: оси, валы, рычаги для сельхозтехники, элементы навесного оборудования.
8. Железнодорожное машиностроение: оси колёсных пар, элементы подвески вагонов, крепёжные детали.
9. Производство инструментов: заготовки для изготовления слесарного и монтажного инструмента (молотки, кувалды, зубила).
10. Производство крепежа: болты, гайки, шпильки, шайбы. Низкоуглеродистые стали (например, сталь 20) подходят для крепежа