Среднеуглеродистые стали характеризуются содержанием углерода в пределах от 0,25 до 0,6%. Дополнительно в их состав вводят легирующие элементы — хром, никель, марганец и кремний, суммарная доля которых обычно не превышает 3–5%. Процент углерода напрямую влияет на свариваемость и ряд эксплуатационных свойств материала.

Также в состав таких сталей входят элементы, способствующие измельчению зерна, — ванадий, титан и ниобий (до 0,1% в совокупности). Используются они, как правило, после термической обработки: закалки, отпуска, нормализации или поверхностного упрочнения.

Популярные марки среднеуглеродистых сталей

40Г — конструкционная сталь с повышенным содержанием марганца. В сочетании с кремнием марганец обеспечивает хорошее раскисление и стабильную разливку. Для повышения прочности материал подвергается закалке и отпуску.

50Г — отличается высокой прочностью и упругостью. Обычно проходит закалку и отпуск, а в ряде случаев — дополнительную нормализацию.

40ХН — марка с хорошими показателями прочности и упругости, легко поддается механической обработке и обладает глубокой прокаливаемостью.

50ХФ — пружинная сталь, применяемая для изготовления особо ответственных пружин. Повышенное содержание хрома и ванадия значительно увеличивает упругие свойства.

Стали
60, 60Г, 65, 65Г, 70, 70Г, 80, 85
сначала подвергают закалке с отпуском, затем нормализации и последующему поверхностному упрочнению. Они используются для производства ответственных деталей, работающих при высоком трении, вибрациях и статических нагрузках.

У7, У8, У9, У10 — инструментальные стали, отличающиеся невысокой прокаливаемостью.

Проблемы сварки среднеуглеродистых сталей

Повышенное содержание углерода приводит к ряду сложностей при сварке таких сталей:

• образование кристаллизационных трещин;
• повышенная хрупкость металла;
• сложность достижения равнопрочной структуры шва и основного металла.

Способы снижения сварочных дефектов

Для минимизации указанных проблем применяются следующие методы:

• уменьшение содержания углерода в зоне шва за счет использования низкоуглеродистых электродов и сварочной проволоки;
• предварительный подогрев зоны сварки до температуры +250…+300 °C;
• модифицирование металла шва — увеличение доли электрода при помощи тонкой проволоки и пониженного сварочного тока;
• сварка массивных элементов «горкой» и замедленное охлаждение шва для снижения хрупкости.