Наявність у складі певної марки стали вуглецю й інших легуючих компонентів безпосередньо впливає на властивості вуглецевих сталей. Такі сплави окрім заліза і вуглецю можуть містити сірку, магній, марганець і магній з фосфором. Кожен з цих елементів додає сплаву певні якості: пластичність, твердість, міцність. Такі склади сталей класифікують по тому, як вони робляться, використовуються, а також в міру розкислювання і складу.
У різних сферах промисловості використовують різні марки вуглецевих сталей, і кожна з них у своєму ступені затребувана.
Які є склади стали з вуглецем?
При виготовленні сталі не усі домішки піддаються видаленню. Так або інакше вони в певних відсотках залишаються в складах. Відсоток вмісту вуглецю в складі сталі визначає її вид — легована або нелегована (також відома як вуглецева). У більшості випадків вуглець додають для надання сплаву певних якостей.
У складах різних марок сталі можна виявити такі елементи:
  • до 99 відсотків заліза;
  • до двох відсотків вуглецю;
  • до одного відсотка марганцю і кремнію;
  • до половини відсотка сірки й фосфору.
Також іноді в складах зустрічається кисень, азот і гідроген.
Властивості різних марок сталі
Вміст вуглецю безпосередньо визначає механічні якості сталі. У міру збільшення або зменшення концентрації цього елементу сфера застосування виробів з такого металу може різко змінюватися, навіть якщо різниця складає десяту долю відсотка. Чим більше вуглецю у складі металу, тим він міцніший і твердіший, чим менше його — тим більше пластичності у металу і тим стійкіше він до навантажень.
По долі вуглецю у складі металу можна виділити декілька типів сплавів:
  • низьковуглецевий;
  • середньовуглецевий;
  • високовуглецевий.
Вміст вуглецю в низьковуглецевих складах не перевищує чверть відсотка цього елементу. Такі сплави легко деформуються і мають високу пластичність. Їх обробляють після охолодження, застосовуючи високі значення температури.
Середньовуглецеві сталі не містять більше 0.6% вуглецю. Вони також відрізняються пластичністю. При цьому такі склади можуть мати невелику міцність — внаслідок цього можливе їх застосування в нормальних умовах середовища.
Високовуглецеві склади можуть містити до двох відсотків вуглецю. Вони відмінно чинять опір зносу, є міцними й мають низьку в'язкість. Без попереднього нагрівання їх досить складно зварити, тому для обробки й зварювання більше підходять низько- і середньовуглецеві групи складів.
 
Класифікація вуглецевої сталі за мірою розкислювання
Міра розкислювання визначає стабільність сплаву. По цьому параметру розділяють:
  • спокійні;
  • напівспокійні;
  • киплячі склади.
Ця характеристика визначається виділенням оксиду заліза — з'єднання, яке з часом руйнує сплав. Щоб склад був стабільним і довговічним, необхідно понизити в нім вміст кисню. Повністю це зробити неможливо, але сучасні технології дозволяють видалити досить великий відсоток цього елементу.
Прикладом групи сплавів, в яких майже цілком видалений кисень, вважаються спокійні сплави. Напівспокійні можуть містити до трьох десятих відсотка вуглецю, але це все ще відносно стабільний за своєю структурою метал.
А ось киплячі склади містять найбільшу долю кисню у своєму хімічному складі. Окрім нього, їм також властива наявність безлічі інших домішок — наприклад, сірки або азоту.
Відмінності інструментальних і конструкційних сталей
У сплавів різних видів і марок можуть бути самі різні сфери використання і способи виробництва.
Так, конструкційні стали з великим вмістом вуглецю виготовляють в мартенівських печах і спеціальних конвертерах. Маркування їх груп виконана першими трьома буквами алфавіту, а також цифрами. Букви вказують на приналежність до певної групи, а цифрою означають вміст вуглецю в сплаві. За наявності в нім марганцю в маркуванні використовується буква Г.
Група А розділяє сплави за їх механічними властивостями, Б — за змістом домішок, В — і по тому, і по іншому. Для прикладу, метал з групи А при виробництві орієнтується на необхідні властивості, а з групи Б — на відповідність нормативу.
Інструментальну ж сталь ми вже описували — її виконують в мартенівській або поширеній зараз електричній печі. Її марки можуть розрізнятися між собою за в'язкістю і мірою розкислювання. Також можна класифікувати цей вид металів на якісний і високоякісний.
Де застосовуються вуглецеві сталі?
Вуглецеві сталі часто знаходять своє застосування у виробництві поширених видів металопрокату: швелери, двотаври, листи й інші. Сплави високої якості застосовуються у сфері машинобудування для виготовлення міцних конструкційних деталей.