Металлические заготовки из стали 18кп: сортовой прокат и поковки из кипящей низкоуглеродистой стали
Металлические заготовки 18кп — это полуфабрикаты и сортовой прокат, изготовленные из конструкционной низкоуглеродистой кипящей стали марки 18кп по ГОСТ 1050. Марка расшифровывается как сталь с содержанием углерода 0,18 % (среднее значение в диапазоне 0,14–0,20 %), категории «кп» — кипящая, то есть раскисленная только марганцем без кремния и алюминия. Такая технология раскисления оставляет в слитке развитую газовую пористость и зональную ликвацию, что напрямую определяет свойства готовых заготовок.
Химический состав стали 18кп по ГОСТ 1050: углерод — 0,14–0,20 %, кремний — не более 0,07 %, марганец — 0,25–0,50 %, фосфор — не более 0,040 %, сера — не более 0,050 %, хром — не более 0,25 %, никель — не более 0,30 %, медь — не более 0,30 %. Отсутствие кремния и низкое содержание углерода обеспечивают высокую пластичность и технологичность при холодной обработке давлением, но ограничивают прочностные характеристики и свариваемость в ответственных конструкциях.
Виды заготовок и сортамент
Металлические заготовки 18кп поставляются в нескольких формах, каждая из которых регламентируется отдельным стандартом:
- непрерывнолитая заготовка (блюм, сляб) — для дальнейшего передела в сортовой прокат;
- круглый горячекатаный прокат диаметром 5–250 мм по ГОСТ 2590;
- квадратная заготовка со стороной 8–200 мм по ГОСТ 2591;
- полосовой и шестигранный прокат по ГОСТ 103 и ГОСТ 2879;
- кованые и штампованные заготовки по ГОСТ 8479 и ГОСТ 1133;
- калиброванный пруток и проволока для холодной высадки.
Механические свойства и режимы обработки
Механические свойства металлических заготовок 18кп в горячекатаном состоянии: временное сопротивление — 370–490 МПа, предел текучести — не менее 215 МПа, относительное удлинение — не менее 22 %, твёрдость — 120–160 HB. Сталь сохраняет пластичность при отрицательных температурах до –40 C, однако склонна к деформационному старению из-за повышенного содержания азота, характерного для кипящей стали.
Заготовки 18кп хорошо обрабатываются резанием, штампуются в холодном состоянии, подвергаются гибке, высадке и вытяжке. Свариваемость ограниченная: из-за газовой пористости и ликвации возможно образование горячих трещин и пор, поэтому ответственные сварные конструкции из 18кп не проектируются. Термическая обработка — нормализация при 900–920 C, цементация на глубину до 1,5 мм с последующей закалкой для получения поверхностной твёрдости 56–62 HRC при вязкой сердцевине.
| Параметр | Значение | Единица | Стандарт | Условие |
|---|---|---|---|---|
| Углерод C | 0,14–0,20 | % | ГОСТ 1050 | плавка |
| Кремний Si | 0,07 | % | ГОСТ 1050 | кипящая |
| Предел текучести | 215 | МПа | ГОСТ 1050 | горячекатаное |
| Относительное удлинение | 22 | % | ГОСТ 1050 | разрыв |
| Твёрдость | 120–160 | HB | ГОСТ 1050 | поставка |
| Диаметр круга | 5–250 | мм | ГОСТ 2590 | горячий прокат |
Области применения
Металлические заготовки 18кп применяются там, где требуется высокая пластичность при умеренных нагрузках и не предъявляются требования по свариваемости ответственных узлов:
- метизное производство — болты, гайки, шайбы, шпильки методом холодной высадки;
- автомобилестроение — оси, пальцы, втулки, несиловые кронштейны;
- сельхозмашиностроение — детали плугов, борон, культиваторов после цементации;
- строительство — арматурные каркасы, анкеры, закладные детали нерасчётных узлов;
- машиностроение — валы, шестерни после цементации, корпуса подшипников;
- трубная промышленность — заготовки для бесшовных труб малого диаметра.
Приёмка и контроль качества
Заготовки 18кп принимаются партиями с сертификатом качества, в котором указываются номер плавки, химический состав, механические свойства и результаты испытаний. Контролируются макроструктура на наличие газовых пузырей и ликвационных зон, обезуглероженный слой (не более 2 % от диаметра), поверхностные дефекты — трещины, закаты, плены. Для ответственных деталей проводится ультразвуковая дефектоскопия и контроль макрошлифа на пористость.
Вопросы и ответы
Чем сталь 18кп отличается от стали 18сп?
18кп — кипящая сталь, раскисленная только марганцем, с содержанием кремния не более 0,07 %. 18сп — спокойная сталь, раскисленная кремнием и алюминием, с более плотной структурой слитка, лучшей свариваемостью и меньшей склонностью к старению, но худшей штампуемостью в холодном состоянии.
Допускается ли сварка заготовок из 18кп?
Сварка возможна только для неответственных соединений с применением электродов, обеспечивающих раскисление шва. Из-за газовой пористости и ликвации кипящей стали в зоне термического влияния образуются поры и горячие трещины, поэтому несущие сварные конструкции из 18кп не проектируются.
Какая термическая обработка применяется для заготовок 18кп?
Для снятия внутренних напряжений — нормализация при 900–920 C. Для повышения поверхностной твёрдости — цементация на глубину 0,8–1,5 мм с закалкой и низким отпуском, что даёт 56–62 HRC на поверхности при вязкой сердцевине.
Какой сортамент заготовок 18кп доступен?
Круглый прокат диаметром 5–250 мм по ГОСТ 2590, квадрат со стороной 8–200 мм по ГОСТ 2591, полоса по ГОСТ 103, шестигранник по ГОСТ 2879, а также непрерывнолитые блюмы и кованые заготовки по ГОСТ 8479.
