Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNER — производство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Сталь 35: характеристики, состав по ГОСТ 1050-2013, улучшение, твёрдость, аналоги

Сталь 35: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Таблица 1. Сталь 35: обозначение, класс и нормативные документы

ПараметрЗначениеДокумент
Марка35 — спокойная стальГОСТ 1050-2013, табл. 1
Марка 35псВ действующем стандарте отсутствует: полуспокойные и кипящие разновидности предусмотрены только для низкоуглеродистых марок до 20псГОСТ 1050-2013, раздел 1, табл. 1
Расшифровка«35» — среднее содержание углерода в сотых долях процента (около 0,35 %)Система обозначения марок ГОСТ
Класс по ГОСТ 1050-2013Нелегированная специальнаяГОСТ 1050-2013, табл. 1
Группа по углеродуСреднеуглеродистая конструкционная, сталь под улучшениеОбщепринятая классификация
Не путать35Г — отдельная марка с повышенным марганцемГОСТ 1050-2013, табл. 2
Действующий стандартГОСТ 1050-2013, введён с 01.01.2015 взамен ГОСТ 1050-88Предисловие
Нормы после улучшенияПо заказу, код М5: σт, σв, δ5, KU для сечений до 100 ммГОСТ 1050-2013, табл. 10
ПрокаливаемостьПо заказу, код ПР1: полоса для марок 35, 40, 45ГОСТ 1050-2013, прил. В
Прокат для высадкиСталь 35 с ограничением кремния и марганцаГОСТ 10702-2016
ПоковкиКатегории прочности КП 215 и КП 245ГОСТ 8479-70
КрепёжТребования к материалу болтов, винтов, шпилек по классам прочностиГОСТ ISO 898-1-2014, табл. 2
Ближайшие зарубежные маркиC35E (1.1181), C35R (1.1180), C35 (1.0501), S35C, SAE 1035Таблица 17

Если в документации указана «сталь 35пс», выясняют, по какому документу поставляется металл: в ГОСТ 1050-2013 такой марки нет.

Таблица 2. Химический состав стали 35 по ГОСТ 1050-2013 и пределы в готовом прокате, % масс.

ЭлементКовшевая проба, табл. 1Отклонение в готовом прокате, табл. 3Предел в готовом прокате (расчёт)
Углерод C0,32–0,40±0,010,31–0,41
Кремний Si0,17–0,37±0,020,15–0,39
Марганец Mn0,50–0,80±0,030,47–0,83
Фосфор P≤0,030+0,005≤0,035
Сера S≤0,035+0,005≤0,040
Хром Cr≤0,25Только при нормировании диапазоном≤0,25
Никель Ni≤0,30То же≤0,30
Медь Cu≤0,30—≤0,30
Мышьяк As≤0,08 (п. 5.1.8)—≤0,08
Азот N≤0,008 конвертерная без внепечной обработки; ≤0,010 с внепечной обработкой; ≤0,012 электросталь (п. 5.1.1)+0,002По способу выплавки плюс 0,002

Нижний предел марганца в спокойной стали допускается снижать на величину до 0,20 % при выполнении норм механических свойств (п. 5.1.6); минусовое отклонение к сниженному пределу не применяется. При выплавке из лома хром и никель допускаются до 0,40 % каждого с указанием в документе о качестве (п. 5.1.7). В доступной копии таблицы 3 подписи строк для углерода и фосфора повреждены при распознавании; отнесение восстановлено по порядку строк.

Таблица 3. Опции состава стали 35 по заказу и изменения для отдельных видов продукции

Опция или случайТребование, %Документ, пункт
Сера в диапазонеS 0,020–0,040ГОСТ 1050-2013, п. 7.2.7
Пониженные сера и фосфор, вариант 1S ≤0,015 и P ≤0,015ГОСТ 1050-2013, п. 7.2.8 (марки 15–50)
Пониженные сера и фосфор, вариант 2S ≤0,025 и P ≤0,025ГОСТ 1050-2013, п. 7.2.9 (марки 15–50)
Ограничение остаточных элементовCr, Ni, Cu ≤0,15 каждогоГОСТ 1050-2013, п. 7.2.14
Сталь для патентированной проволокиMn 0,30–0,60; Ni ≤0,15; Cr ≤0,15; Cu ≤0,20ГОСТ 1050-2013, п. 5.1.2 (марки 35–60, указывается в заказе)
Прокат для холодной высадкиSi ≤0,20; Mn ≤0,60ГОСТ 10702-2016, п. 4.2

Опции действуют только при указании в заказе. Сернистая опция улучшает обрабатываемость резанием и соответствует европейской разновидности C35R; опции 7.2.8–7.2.9 применяют, когда к чистоте стали предъявляются повышенные требования, например для ответственного крепежа и деталей с высокой ударной нагрузкой.

Таблица 4. Механические свойства стали 35 после нормализации по ГОСТ 1050-2013, не менее

ПоказательДо 80 ммСв. 80 до 180 ммСв. 180 ммПо согласованию
Предел текучести σт, Н/мм²315315315315
Временное сопротивление σв, Н/мм²530530530510
Относительное удлинение δ5, %20181722
Относительное сужение ψ, %45403545

Нормы — ГОСТ 1050-2013, табл. 4 (код М1). Снижение пластичности для крупных сечений — п. 7.1.17.1; колонка «По согласованию» — примечание к табл. 4: σв на 20 Н/мм² ниже при удлинении на 2 % (абс.) выше. Значения в колонках рассчитаны по этим правилам. Образцы — от нормализованных заготовок 20–25 мм (п. 9.12.1). 1 Н/мм² = 1 МПа.

Таблица 5. Твёрдость стали 35 по ГОСТ 1050-2013 и ГОСТ 10702-2016, HB, не более

Состояние поставкиГОСТ 1050, ТВ1 (без кода)ГОСТ 1050, ТВ2 (табл. 6)ГОСТ 1050, ТВ3ГОСТ 10702-2016
Горячекатаная и кованая без термообработки255207—187
Горячекатаная после отжига или высокого отпуска—Не нормируется—163
Калиброванная нагартованная269229244229
Калиброванная после отжига или высокого отпуска—187—187

ГОСТ 1050-2013: ТВ1 — п. 7.1.16, ТВ2 — табл. 6 (при коде в заказе), ТВ3 — п. 7.2.35 (нагартованный калиброванный металл на 15 HB выше табл. 6). ГОСТ 10702-2016: табл. 4 и 5. Прочерк — норма не установлена.

Таблица 6. Калиброванный прокат из стали 35: нормы ГОСТ 1050-2013 и ГОСТ 10702-2016

СостояниеПоказательГОСТ 1050-2013, табл. 9 (М2)ГОСТ 10702-2016, табл. 6, 7
Нагартованныйσв, Н/мм²≥590≥590
Нагартованныйδ5, %≥6≥5
Нагартованныйψ, %≥35≥40
Отожжённый или высокоотпущенныйσв, Н/мм²≥470≤590
Отожжённый или высокоотпущенныйδ5, %≥15—
Отожжённый или высокоотпущенныйψ, %≥45≥45
После сфероидизирующего отжигаσв, Н/мм²—≤540
Структура проката под высадкуЗерно, обезуглероживание—Зерно не крупнее № 5; глубина обезуглероживания не более 1,5 % диаметра (пп. 6.14, 6.16)

Для термообработанного металла стандарты ставят противоположные задачи: ГОСТ 1050 гарантирует минимальную прочность, ГОСТ 10702 ограничивает её сверху, чтобы прокат легко высаживался. Код М4 ГОСТ 1050-2013 — те же нормы без требования к сужению.

Таблица 7. Сталь 35 после улучшения: нормы ГОСТ 1050-2013, табл. 10 (код М5)

Диаметр или толщина, ммσт, Н/мм², не менееσв, Н/мм²δ5, %, не менееKU, Дж, не менееПрирост σт к нормализации (расчёт)
До 16 включ.430630–7801725+115 Н/мм² (+37 %)
Св. 16 до 40 включ.380600–7501925+65 Н/мм² (+21 %)
Св. 40 до 100 включ.315550–70020250

Нормы определяют на образцах из заготовок, прошедших закалку и высокий отпуск; размер заготовки согласовывают в заказе (п. 7.2.42). Прирост рассчитан к норме σт 315 Н/мм² после нормализации (таблица 4). В сечениях 40–100 мм гарантированный предел текучести после улучшения не выше, чем после нормализации, — следствие малой прокаливаемости стали 35; выигрыш даёт ограничение σв диапазоном и нормируемая ударная вязкость.

Таблица 8. Режимы термообработки стали 35 по ГОСТ 1050-2013 и EN 10083-2

НазначениеРежимДокумент
Нормализация образцов для табл. 4880 °C, выдержка не менее 30 мин, охлаждение на воздухеГОСТ 1050-2013, прил. Ж
Образцы для ударной вязкости KCU (табл. 11)Закалка 850 °C в воде; отпуск 600 °C, 1 чГОСТ 1050-2013, прил. Ж
Образцы для норм улучшения (табл. 10)Закалка 840–880 °C в воде или масле, выдержка не менее 30 мин; отпуск 550–600 °C не менее 1 ч, охлаждение на воздухеГОСТ 1050-2013, прил. И
Нормализация C35, C35E860–920 °CEN 10083-2:2006, табл. 13
Закалка C35, C35E840–880 °C в воде или маслеEN 10083-2:2006, табл. 13
Отпуск C35, C35E550–660 °CEN 10083-2:2006, табл. 13
Торцевая закалка для испытания прокаливаемости870 ± 5 °CEN 10083-2:2006, табл. 13

Приложения Ж и И ГОСТ 1050-2013 рекомендуемые и относятся к термообработке образцов для контроля свойств. Режим для детали назначают по технологической документации с учётом сечения, охлаждающей среды и требуемой прочности.

Таблица 9. Ударная вязкость стали 35: нормы и варианты заказа

ПоказательНормаУсловияДокумент
KCU при +20 °C после улучшенияНе менее 69 Дж/см²Код КУВ1; для сравнения: сталь 30 — 78, сталь 45 — 49 Дж/см²ГОСТ 1050-2013, табл. 11
KU после улучшенияНе менее 25 ДжКод М5, сечения до 100 ммГОСТ 1050-2013, табл. 10
KCU при −40 °CПо согласованиюКод КУВ2: марка, значения и образцы оговариваются в заказеГОСТ 1050-2013, п. 7.2.44
KCV при +20, −20, −40 или −70 °CПо согласованиюКод КУВ3ГОСТ 1050-2013, п. 7.2.45
KV, C35E после улучшенияНе менее 35 ДжСечения 16–100 ммEN 10083-2:2006, табл. 9
KCU поковок КП 21554; 49; 44; 39 Дж/см²Сечения до 100; 100–300; 300–500; 500–800 ммГОСТ 8479-70, табл. 2
KCU поковок КП 24549; 39; 34; 34 Дж/см²То жеГОСТ 8479-70, табл. 2

Значения KCU, KU и KV получены на образцах разной формы и между собой не пересчитываются. Порог хладноломкости стали 35 стандартами не нормируется; для работы при отрицательных температурах ударную вязкость заказывают кодами КУВ2 или КУВ3. Данные ГОСТ 8479-70 — по копии текста стандарта.

Таблица 10. Полоса прокаливаемости стали 35 по ГОСТ 1050-2013 (приложение В, код ПР1)

Расстояние от закалённого торца, ммТвёрдость, не болееТвёрдость, не менее
1,557,0 HRC49,5 HRC
3,055,0 HRC44,0 HRC
4,549,0 HRC27,0 HRC
6,038,0 HRC23,0 HRC
7,531,0 HRC20,0 HRC
9,030,0 HRC94 HRB
12,028,0 HRC92 HRB
15,027,0 HRC90 HRB
21,025,0 HRC86 HRB
30,022,0 HRC83 HRB

Испытание торцевой закалкой: нагретый образец охлаждают струёй воды с одного торца и измеряют твёрдость вдоль образующей. Полоса гарантируется только при заказе с кодом ПР1 (п. 7.2.52), предусмотренным для марок 35, 40 и 45. Уже на расстоянии 4,5–6 мм от торца минимальная твёрдость падает до 23–27 HRC: прокаливаемость стали 35 мала.

Таблица 11. Применение стали 35 по нормативным документам

Продукция или назначениеЧто установленоДокумент
Профиль для косых шайб по ГОСТ 5157Изготавливают из сталей 20 и 35ГОСТ 1050-2013, п. 7.1.7
Патентированная проволокаОсобый состав по марганцу и остаточным элементамГОСТ 1050-2013, п. 5.1.2
Детали под поверхностную закалку токами высокой частотыОграничение глубины обезуглероженного слоя по кодам заказаГОСТ 1050-2013, п. 7.2.29
Детали после улучшенияНормы σт, σв, δ5, KU для сечений до 100 ммГОСТ 1050-2013, табл. 10
Холодная объёмная штамповка и высадкаСостав, твёрдость, прочность, зерно, обезуглероживаниеГОСТ 10702-2016
ПоковкиКатегории прочности КП 215 и КП 245ГОСТ 8479-70, табл. 2 и справочное приложение
Болты, винты, шпилькиКлассы прочности 4.6–6.8 по составу; 8.8 — только после закалки и отпускаГОСТ ISO 898-1-2014, табл. 2
Бесшовные трубыСталь 35 предусматривал ГОСТ 8731-74; с 01.03.2026 действует ГОСТ 8731-2025, перечень марок в нём на странице не сверенГОСТ 8731-74

В таблице только те применения, которые прямо названы в стандартах. Типовые детали — валы, оси, тяги, рычаги, фланцы — выбирают по требуемым свойствам из таблиц 4–7.

Таблица 12. Сталь 35 и C35, C35E: сравнение норм ГОСТ 1050-2013 и EN 10083-2:2006

ПоказательГОСТ 1050-2013, сталь 35EN 10083-2:2006, C35, C35E
Нормализация, база нормОбразцы от заготовок 20–25 мм: σт 315, σв 530 Н/мм², δ5 20 %По сечениям (табл. 10): до 16 мм — Re 300, Rm 550, A 18; 16–100 мм — 270, 520, 19; 100–250 мм — 245, 500, 19
Улучшение до 16 ммσт 430; σв 630–780; δ5 17Re 430; Rm 630–780; A 17 (табл. 9)
Улучшение 16–40 ммσт 380; σв 600–750; δ5 19Re 380; Rm 600–750; A 19
Улучшение 40–100 ммσт 315; σв 550–700; δ5 20Re 320; Rm 550–700; A 20
Ударная вязкость после улучшенияKU ≥25 Дж; KCU ≥69 Дж/см²KV ≥35 Дж для C35E, 16–100 мм
ПрокаливаемостьПолоса ПР1, прил. ВПолосы для разновидностей +H (табл. 5)
Твёрдость поверхности после закалки ТВЧНе нормируетсяНе менее 48 HRC для сечений до 100 мм (табл. 11)

Нормы улучшения по временному сопротивлению и удлинению совпадают полностью, по пределу текучести различаются только в сечениях 40–100 мм (315 и 320 Н/мм²). Нормы после нормализации сравнивать напрямую нельзя: ГОСТ даёт одно значение для стандартной заготовки, EN — значения по сечениям. EN 10083-2:2006 заменён EN ISO 683-1:2018; нормы новой редакции на странице не сверены.

Таблица 13. Критические точки стали 35: расчётная оценка по эмпирическим формулам

ТочкаФормула, °C (содержание элементов в %)Средний состав, °CПо пределам состава, °C
Ac1723 − 10,7Mn − 16,9Ni + 29,1Si + 16,9Cr724714–733
Ac3910 − 203√C − 15,2Ni + 44,7Si800785–812
Mн (начало мартенситного превращения)539 − 423C − 30,4Mn − 17,7Ni − 12,1Cr367337–388

Расчёт по формулам К. У. Эндрюса; это оценка для медленного нагрева, а не норма. Средний состав: C 0,36; Si 0,27; Mn 0,65 %, остаточные Cr и Ni приняты равными нулю; диапазон — сочетание крайних пределов состава с остаточными Cr ≤0,25 и Ni ≤0,30 %. Табличные значения критических точек из марочников на странице не приводятся, так как не сверены с первоисточником.

Таблица 14. Углеродный эквивалент стали 35 при разных вариантах состава (расчёт)

Вариант составаCE (IIW)
Нижние пределы C и Mn, без остаточных элементов0,40
Середина диапазонов, без остаточных элементов0,47
Середина диапазонов + Cr 0,25, Ni 0,30, Cu 0,300,56
Все элементы по верхним пределам0,62

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 по пределам таблицы 2. Формула Pcm для стали 35 не применяется: она разработана для низкоуглеродистых сталей. Гарантию свариваемости заказывают кодом ГС с согласованием формулы и предела CE (ГОСТ 1050-2013, п. 7.2.18).

Таблица 15. Крепёж из стали 35: требования ГОСТ ISO 898-1-2014 к материалу по классам прочности

Класс прочностиТребования к материалу, табл. 2Сталь 35 по ГОСТ 1050-2013
4.6, 4.8Углеродистая сталь: C ≤0,55; P ≤0,050; S ≤0,060 %Соответствует по составу
5.6C 0,13–0,55; P ≤0,050; S ≤0,060 %Соответствует по составу
5.8, 6.8C ≤0,55; P ≤0,050; S ≤0,060 %Соответствует по составу
8.8Углеродистая сталь после закалки и отпуска: C 0,25–0,55 %; P ≤0,025; S ≤0,025 %По углероду соответствует; фосфор и серу обеспечивают опциями 7.2.9 или 7.2.8; изделия закаливают и отпускают
Выше 8.8Закалка и отпуск с минимальной температурой отпуска 425 °CОграничивает прокаливаемость: сквозная закалка достижима лишь в малых сечениях (таблица 10)

Соответствие состава — необходимое, но не достаточное условие: класс прочности подтверждают испытаниями готовых изделий. В обозначении класса первая цифра — одна сотая номинального временного сопротивления (5.6 — 500 Н/мм²), произведение цифр, умноженное на 10, — номинальный предел текучести (5.6 — 300 Н/мм²).

Таблица 16. Поковки: категории прочности КП 215 и КП 245 по ГОСТ 8479-70, не менее

Категория и показательСечение до 100 ммСв. 100 до 300 ммСв. 300 до 500 ммСв. 500 до 800 мм
КП 215: σ0,2, Н/мм²215215215215
КП 215: σв, Н/мм²430430430430
КП 215: δ5, %24201816
КП 215: ψ, %53484035
КП 215: KCU, Дж/см²54494439
КП 215: HB123–167123–167123–167123–167
КП 245: σ0,2, Н/мм²245245245245
КП 245: σв, Н/мм²470470470470
КП 245: δ5, %22191715
КП 245: ψ, %48423530
КП 245: KCU, Дж/см²49393434
КП 245: HB143–179143–179143–179143–179

Число в обозначении категории — минимальный предел текучести в Н/мм². По справочному приложению стандарта сталь 35 применяют для категории КП 215 в сечениях 100–500 мм и для КП 245 — в сечениях до 500 мм. Данные приведены по копии текста ГОСТ 8479-70 с изменениями; при заказе их сверяют с официальным изданием.

Таблица 17. Аналоги стали 35: химический состав и степень соответствия, % масс.

ЭлементГОСТ 1050-2013, 35EN 10083-2, C35 (1.0501)EN 10083-2, C35E (1.1181)EN 10083-2, C35R (1.1180)JIS G4051, S35CSAE J403, 1035
C0,32–0,400,32–0,390,32–0,390,32–0,390,32–0,380,32–0,38
Si0,17–0,37≤0,40≤0,40≤0,400,15–0,35Не сверено
Mn0,50–0,800,50–0,800,50–0,800,50–0,800,60–0,900,60–0,90
P≤0,030≤0,045≤0,030≤0,030≤0,030≤0,030
S≤0,035≤0,045≤0,0350,020–0,040≤0,035≤0,050
Cr≤0,25≤0,40≤0,40≤0,40≤0,20—
Ni≤0,30≤0,40≤0,40≤0,40≤0,20—
Mo—≤0,10≤0,10≤0,10——
Cr + Mo + Ni—≤0,63≤0,63≤0,63——
Cu≤0,30———≤0,30—
Степень сверкиПолный текстПолный текст, табл. 3Полный текст, табл. 3Полный текст, табл. 3Паспорта производителейКопия редакции 2001 г.
Вывод—Близкий: мягче по P и SПрактически полныйСталь 35 с опцией серы п. 7.2.7Близкий: Mn сдвинут вверхБлизкий: Mn сдвинут, S до 0,050

Для C35E «практически полный» означает совпадение марганца, фосфора и серы при разнице в верхнем пределе углерода 0,01 % и более строгих у ГОСТ пределах хрома и никеля; нормы улучшения у них совпадают (таблица 12). У S35C и SAE 1035 марганец перекрывается со сталью 35 только в интервале 0,60–0,80 %. Состав S35C — по документации производителей металла.

Таблица 18. Сталь 35, 30 или 45: сравнение по ГОСТ 1050-2013 и расчётным оценкам

Показатель303545
Углерод, %0,27–0,350,32–0,400,42–0,50
σт после нормализации, Н/мм², не менее295315355
σв после нормализации, Н/мм², не менее490530600
δ5, %, не менее212016
ψ, %, не менее504540
KCU после улучшения, Дж/см², не менее786949
Нормы после улучшения (табл. 10)Сечения до 63 ммСечения до 100 ммПредусмотрены
Полоса прокаливаемости ПР1Не предусмотренаПредусмотренаПредусмотрена
Нормированная твёрдость после закалкиНетНетНе менее 46 HRC (табл. 8)
CE при среднем составе (расчёт)0,420,470,57
Доля перлита в равновесной структуре (расчёт)Около 37 %Около 44 %Около 56 %
Максимальная твёрдость мартенсита (оценка)Около 53 HRCОколо 56 HRCОколо 61 HRC
Где сильнее всегоВязкость, сварные и высаживаемые деталиКрепёж, поковки, улучшаемые детали средних сеченийВалы и детали с поверхностной закалкой, износ

Нормы — ГОСТ 1050-2013, табл. 1, 4, 8, 10, 11, прил. В. Доля перлита — по правилу отрезков (C − 0,02)/(0,80 − 0,02) для середины диапазона углерода; твёрдость мартенсита — по эмпирической формуле HRC ≈ 20 + 60√C. Расчётные строки — оценки, а не нормы. Легированная 40Х и сталь обыкновенного качества Ст3 разобраны в разделе 14.

Таблица 19. Физические характеристики стали 35 для инженерных расчётов

ХарактеристикаЗначениеДокумент
Плотность для расчёта массы проката7850 кг/м³ (7,85 г/см³)ГОСТ 2590-2006, примечание к табл. 1
Модуль упругости E210 000 Н/мм²EN 1993-1-1, п. 3.2.6
Модуль сдвига GОколо 81 000 Н/мм²Расчёт G = E / 2(1 + ν) по EN 1993-1-1
Коэффициент Пуассона ν0,3EN 1993-1-1, п. 3.2.6
Коэффициент линейного расширения α12·10⁻⁶ 1/КEN 1993-1-1, п. 3.2.6
Магнитные свойстваФерромагнитна во всех состояниях, включая закалённоеФерритно-перлитная или мартенситная структура

Значения норм проектирования относятся к конструкционной стали в целом и не являются марочными характеристиками стали 35. Марочные теплофизические характеристики на странице не приводятся.

Таблица 20. Теоретическая масса 1 м проката из стали 35: круг, квадрат, шестигранник, кг

Диаметр, сторона или размер под ключ, ммКругКвадратШестигранник
80,3950,5020,435
100,6170,7850,680
120,8881,1300,979
141,2081,5391,332
161,5782,0101,740
181,9982,5432,203
202,4663,1402,719
222,9843,7993,290
243,5514,5223,916
274,4955,7234,956
305,5497,0656,118
326,3138,0386,961
367,99010,1748,811
409,86512,56010,877
4512,48515,89613,767
5015,41319,62516,996
5619,33524,61821,319
6022,19528,26024,474
7030,21038,46533,312
8039,45850,24043,509
9049,94063,58555,066
10061,65478,50067,983
12088,781113,04097,896
150138,721176,625152,962

Расчёт по плотности 7,85 г/см³ для номинальных размеров: круг m = 0,006165 · d², квадрат m = 0,00785 · a², шестигранник m = 0,006798 · s² кг/м (s — размер под ключ, без учёта притупления углов). Фактическая масса отличается на величину допусков сортамента.

Оглавление статьи 18 разделов

Что такое сталь 35: расшифровка марки и класс

Сталь 35 — нелегированная конструкционная сталь с содержанием углерода 0,32–0,40 %, которая применяется в нормализованном и улучшенном состоянии для крепежа, поковок, валов, осей и других деталей средней нагруженности. Марку устанавливает ГОСТ 1050-2013; цифра «35» означает среднее содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0,35 %. Буквенного индекса у марки нет: сталь 35 выпускается только спокойной.

В ГОСТ 1050-2013 сталь 35 отнесена к классу нелегированных специальных сталей. Для неё, в отличие от низкоуглеродистой стали 10, стандарт предусматривает по заказу нормы после закалки и высокого отпуска для сечений до 100 мм (таблица 7), ударную вязкость после улучшения (таблица 9) и полосу прокаливаемости (таблица 10). Это и определяет её роль: сталь 35 — самая «мягкая» из углеродистых сталей под улучшение, с лучшей вязкостью и свариваемостью, чем у стали 45, но с меньшей прочностью и твёрдостью после закалки.

Структура стали 35 в нормализованном состоянии — феррит и перлит в соизмеримых долях: по правилу отрезков на диаграмме железо — углерод доля перлита при 0,36 % углерода составляет (0,36 − 0,02)/(0,80 − 0,02) ≈ 44 %. После закалки и высокого отпуска перлит и феррит заменяются сорбитом отпуска — дисперсной смесью феррита и зернистого цементита, которая даёт лучшее сочетание прочности и вязкости. Справочные таблицы в начале страницы построены так, чтобы у каждого числа был документ: состав — таблицы 2–3, свойства — 4–9, прокаливаемость — 10, применение и аналоги — 11, 12, 17, расчёты — 13, 14, 18, 20.

ГОСТ на сталь 35: ГОСТ 1050-2013 и почему нет марки 35пс

Действующий стандарт — ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия», введённый с 1 января 2015 г. взамен ГОСТ 1050-88. Он распространяется на горячекатаный, кованый, калиброванный прокат и прокат со специальной отделкой поверхности, а по химическому составу — также на слитки, заготовки и поковки. Для отдельных видов продукции из стали 35 действуют свои стандарты: ГОСТ 10702-2016 для проката под холодную высадку, ГОСТ 8479-70 для поковок, ГОСТ ISO 898-1-2014 устанавливает требования к материалу крепежа.

Марки «35пс» в действующем стандарте нет. Полуспокойные и кипящие разновидности ГОСТ 1050-2013 предусматривает только для низкоуглеродистых марок — от 05кп до 20пс, — и даже на них распространяется лишь в части химического состава (раздел 1). Для среднеуглеродистых сталей под термообработку важна однородность металла, поэтому они выплавляются только спокойными. Если в чертеже или заявке указана «сталь 35пс», нужно выяснить, по какому документу поставляется такой металл, и при отсутствии ответа заменить обозначение на «35 ГОСТ 1050-2013». Не следует путать сталь 35 и с маркой 35Г — это отдельная сталь с повышенным содержанием марганца из таблицы 2 того же стандарта.

Для стали 35 особенно важна система кодов заказа ГОСТ 1050-2013. Базовая поставка гарантирует только состав и нормы после нормализации. Свойства после улучшения (М5), ударную вязкость (КУВ1–КУВ3), прокаливаемость (ПР1), марочные пределы твёрдости (ТВ2), гарантию свариваемости (ГС) нужно заказывать явно. Пример условного обозначения из приложения Г стандарта: «Квадрат Б1-I-МД-25×4000 ГОСТ 2591—2006 / 35—1ГП-М5-ТВ2-КМС1-1С-ТО ГОСТ 1050—2013» — квадрат из стали 35 с нормами после улучшения, марочной твёрдостью и другими требованиями по кодам.

Химический состав стали 35 по ГОСТ 1050-2013

По таблице 1 ГОСТ 1050-2013 сталь 35 содержит 0,32–0,40 % углерода, 0,17–0,37 % кремния, 0,50–0,80 % марганца, не более 0,030 % фосфора и 0,035 % серы, не более 0,25 % хрома и 0,30 % никеля и меди (таблица 2). Углерод определяет прочность и закаливаемость, марганец связывает серу и немного повышает прокаливаемость, кремний остаётся от раскисления. Хром, никель и медь — остаточные элементы, но при верхних пределах они ощутимо влияют на углеродный эквивалент (таблица 14).

По заказу состав можно изменить (таблица 3): ввести серу в диапазоне 0,020–0,040 % для лучшей обрабатываемости резанием, наоборот, снизить серу и фосфор до 0,025 или 0,015 % каждого, ограничить хром, никель и медь 0,15 % каждого. Для патентированной проволоки марганец сужен до 0,30–0,60 %, а для проката под холодную высадку по ГОСТ 10702-2016 кремний ограничен 0,20 %, марганец — 0,60 %.

Пределы в готовом прокате с учётом отклонений таблицы 3 стандарта: углерод 0,32 − 0,01 = 0,31 % и 0,40 + 0,01 = 0,41 %; марганец 0,50 − 0,03 = 0,47 % и 0,80 + 0,03 = 0,83 %; сера до 0,040 %, фосфор до 0,035 %. Практическое следствие: анализ прутка с углеродом 0,41 % ещё не доказывает пересортицу со сталью 45, у которой нижний предел в готовом прокате тоже 0,41 % (раздел 15).

Механические свойства стали 35 после нормализации

ГОСТ 1050-2013 нормирует для стали 35 предел текучести не менее 315 Н/мм², временное сопротивление не менее 530 Н/мм², удлинение не менее 20 % и сужение не менее 45 % (таблица 4). Эти значения получают на образцах из заготовок 20–25 мм, нормализованных при 880 °C, а для проката меньше 25 мм — на нормализованных пробах профиля поставки. Они описывают свойства металла после нормализации, а не свойства горячекатаного прутка со склада.

Для крупного проката нормы пластичности снижаются: в диапазоне 80–180 мм — до 18 % удлинения и 40 % сужения, свыше 180 мм — до 17 и 35 %. По согласованию изготовителя с заказчиком допускается временное сопротивление на 20 Н/мм² ниже, то есть 510 Н/мм², при удлинении на 2 % выше, то есть 22 %. Этот вариант встречается в сертификатах и не является браком, если он был согласован.

Отношение σт/σв = 315/530 ≈ 0,59. Для оценки: стержень диаметром 20 мм (площадь 314 мм²) при нормативном пределе текучести воспринимает 315 · 314 ≈ 98 900 Н, то есть около 99 кН до начала пластического течения. После улучшения по таблице 10 стандарта для сечения до 16 мм предел текучести не менее 430 Н/мм², для 16–40 мм — 380 Н/мм²; для того же стержня это около 119 кН. Числа иллюстрируют нормы и не являются допускаемыми нагрузками.

Твёрдость стали 35 и калиброванный прокат

Марочная твёрдость стали 35 по таблице 6 ГОСТ 1050-2013 — не более 207 HB для горячекатаного и кованого металла без термообработки, 229 HB для калиброванного нагартованного и 187 HB для калиброванного после отжига или высокого отпуска (таблица 5). Эти пределы гарантируются только при заказе с кодом ТВ2. Без кода действуют общие пределы п. 7.1.16 — 255 HB для горячекатаного и 269 HB для нагартованного калиброванного металла, — и сертификат с твёрдостью 230 HB на горячекатаный пруток формально соответствует стандарту.

ГОСТ 10702-2016 для проката под высадку строже: не более 187 HB для горячекатаного без термообработки и 163 HB после термообработки; для калиброванного — 229 и 187 HB. Он же ограничивает сверху временное сопротивление термообработанного проката: не более 590 Н/мм² после отжига или высокого отпуска и 540 Н/мм² после сфероидизирующего отжига, требует зерна не крупнее № 5 и обезуглероженного слоя не глубже 1,5 % диаметра (таблица 6). Обезуглероживание важно для крепежа: мягкий поверхностный слой снижает прочность резьбы и её сопротивление усталости.

Калиброванный прокат по ГОСТ 1050-2013 с кодом М2 имеет в нагартованном состоянии σв не менее 590 Н/мм² при удлинении 6 % и сужении 35 %, а в отожжённом — 470 Н/мм², 15 % и 45 %. Нагартованный пруток прочнее нормализованного металла на 60 Н/мм², но заметно менее пластичен; для последующей холодной высадки его отжигают.

Сталь 35 улучшенная: закалка, высокий отпуск и нормы М5

Улучшение — термическая обработка из закалки и высокого отпуска, после которой сталь приобретает структуру сорбита отпуска и наилучшее для неё сочетание прочности и вязкости. Под выражением «сталь 35 улучшенная» в заявках обычно понимают одно из двух: металл, поставляемый с гарантией свойств после улучшения по коду М5 ГОСТ 1050-2013, или прокат, уже прошедший закалку и высокий отпуск. Это разные вещи. Код М5 гарантирует, что образцы из заготовки согласованного размера после улучшения покажут нормы таблицы 10; сам пруток при этом может поставляться без термообработки.

Нормы таблицы 10 стандарта для стали 35 зависят от сечения (таблица 7):

  • до 16 мм — σт не менее 430 Н/мм², σв 630–780 Н/мм², δ5 не менее 17 %;
  • 16–40 мм — 380 Н/мм², 600–750 Н/мм², 19 %;
  • 40–100 мм — 315 Н/мм², 550–700 Н/мм², 20 %;
  • во всех сечениях ударная работа KU не менее 25 Дж.

Рекомендуемый режим для образцов по приложению И: закалка с 840–880 °C в воду или масло с выдержкой не менее 30 мин, отпуск при 550–600 °C не менее 1 ч с охлаждением на воздухе (таблица 8). Европейский стандарт для C35 и C35E даёт близкий режим — закалку с 840–880 °C и отпуск при 550–660 °C.

Сравнение с нормализацией (σт 315 Н/мм²): в сечении до 16 мм улучшение поднимает гарантированный предел текучести на 115 Н/мм², или на 37 %; в сечении 16–40 мм — на 65 Н/мм², или на 21 %; в сечении 40–100 мм — на 0. Для крупных деталей из стали 35 улучшение не повышает нормированный предел текучести, а только сужает разброс прочности и гарантирует ударную вязкость. Причина — малая прокаливаемость (раздел 9).

Из этого расчёта следует практическое правило. Если деталь диаметром 60–80 мм должна иметь предел текучести заметно выше 315 Н/мм², сталь 35 для неё не подходит ни в каком состоянии: нужна сталь с большей прокаливаемостью — 40Х, 40ХН, 30ХГСА, а для наиболее нагруженных крупных сечений — 40ХН2МА.

Температура закалки стали 35 и критические точки

Стандартная температура закалки стали 35 по рекомендуемому приложению И ГОСТ 1050-2013 — 840–880 °C, охлаждающая среда — вода или масло. Нормализацию образцов стандарт рекомендует вести при 880 °C, а образцы для определения ударной вязкости закаливать с 850 °C в воде с отпуском при 600 °C (таблица 8). Эти температуры согласуются с общим правилом для доэвтектоидных сталей: нагрев под закалку на 30–50 °C выше Ac3, под нормализацию — несколько выше.

Критические точки стали 35, рассчитанные по эмпирическим формулам Эндрюса, приведены в таблице 13: Ac1 около 714–733 °C, Ac3 около 785–812 °C, начало мартенситного превращения около 337–388 °C. При Ac3 около 800 °C для среднего состава нагрев до 840–880 °C соответствует запасу 40–80 °C, достаточному для полной аустенизации. Табличные значения критических точек из марочников на странице не приводятся: они не сверены с первоисточником. Подробно о точках Ac1, Ac3, Ar1 и Ar3 — в статье о критических точках стали.

Закалка «по магниту» для стали 35 даёт недогрев. Сталь теряет ферромагнетизм в точке Кюри — около 768 °C, а расчётная Ac3 стали 35 лежит около 800 °C. В момент, когда магнит перестаёт притягивать заготовку, в ней ещё есть нерастворённый феррит, и после закалки в структуре остаются мягкие ферритные участки: твёрдость получается ниже ожидаемой и неравномерной. Для стали 35 нагрев нужно продолжать после потери магнитности до 840–880 °C, контролируя температуру прибором.

Выбор среды охлаждения — компромисс. Вода даёт полную закалку в большем сечении, но увеличивает риск закалочных трещин, особенно у деталей с резкими переходами сечения и отверстиями. Масло охлаждает мягче, однако из-за малой прокаливаемости углеродистой стали тонкие детали ещё закаливаются, а более массивные — уже нет. Поэтому ГОСТ и EN допускают обе среды, а выбор делают по сечению и форме детали.

Ударная вязкость стали 35

Ударная вязкость стали 35 после улучшения по таблице 11 ГОСТ 1050-2013 — не менее 69 Дж/см² (KCU при +20 °C, код КУВ1). Это промежуточное значение между сталью 30 (78 Дж/см²) и сталью 45 (49 Дж/см²): с ростом углерода вязкость улучшенной стали закономерно падает. По таблице 10 при заказе свойств улучшения дополнительно нормируется работа удара KU не менее 25 Дж для всех сечений до 100 мм (таблица 9).

Испытания при отрицательных температурах стандарт не делает обязательными, а выносит в коды заказа: КУВ2 — KCU при −40 °C, КУВ3 — KCV при +20, −20, −40 или −70 °C; значения и требования к образцам согласуют в заказе. Порог хладноломкости стали 35 стандартами не нормируется. Если деталь будет работать на морозе и воспринимать удар, ударную вязкость при рабочей температуре нужно заказывать явно, а не ориентироваться на справочные значения при комнатной температуре.

Сопоставлять нормы разных стандартов напрямую нельзя: KCU — работа удара на образце с U-образным надрезом, отнесённая к площади сечения, KU — работа удара на таком же образце в джоулях, KV по EN — работа удара на образце с V-образным надрезом. Требование EN 10083-2 для C35E (KV не менее 35 Дж) и требование ГОСТ (KU не менее 25 Дж) получены разными методами и не пересчитываются друг в друга.

Прокаливаемость стали 35 и поверхностная закалка ТВЧ

Прокаливаемость — способность стали закаливаться на определённую глубину — у углеродистых сталей мала, и сталь 35 не исключение. ГОСТ 1050-2013 по коду ПР1 гарантирует для неё полосу прокаливаемости, полученную торцевой закалкой (таблица 10): на расстоянии 1,5 мм от охлаждаемого торца твёрдость 49,5–57 HRC, на 3 мм — 44–55 HRC, а уже на 4,5 мм нижняя граница полосы падает до 27 HRC и на 6 мм — до 23 HRC. Дальше 9 мм от торца минимальная твёрдость выражается уже в единицах HRB: металл практически не закалён.

Как это читать. Расстояние от торца при торцевой закалке соответствует определённой скорости охлаждения; чем дальше точка, тем медленнее она охлаждалась. Резкое падение твёрдости на первых 5–6 мм означает, что мартенсит в стали 35 образуется только при очень быстром охлаждении — у поверхности небольших деталей, закаливаемых в воде. В сердцевине деталей диаметром в несколько десятков миллиметров после закалки образуются продукты промежуточного превращения, и после отпуска прочность там близка к нормализованному состоянию. Это и есть причина того, что нормы улучшения таблицы 10 для сечения 40–100 мм по пределу текучести не отличаются от норм нормализации (раздел 6). Европейский стандарт для C35E показывает тот же характер полосы прокаливаемости.

Для поверхностной закалки токами высокой частоты малая прокаливаемость не мешает: при индукционном нагреве закаливается только поверхностный слой, а сердцевина остаётся вязкой. EN 10083-2 для C35E и C35R нормирует твёрдость поверхности после такой закалки — не менее 48 HRC для сечений до 100 мм (таблица 12). ГОСТ 1050-2013 твёрдость после ТВЧ для стали 35 не нормирует, но предусматривает для деталей под поверхностную закалку ограничение глубины обезуглероженного слоя по кодам заказа (п. 7.2.29): обезуглероженная поверхность после ТВЧ не набирает твёрдости. Если от детали требуется высокая и стабильная твёрдость поверхности, чаще выбирают сталь 45, для которой ГОСТ нормирует твёрдость после закалки.

Свариваемость стали 35: углеродный эквивалент и меры при сварке

Сталь 35 сваривается ограниченно. Её углеродный эквивалент по формуле Международного института сварки составляет 0,40 % при нижних пределах углерода и марганца, около 0,47 % для среднего состава и до 0,62 % при всех элементах на верхних пределах (таблица 14). Чем выше эквивалент, тем легче в зоне термического влияния образуется мартенсит и тем выше риск холодных трещин. Для стали 10 тот же расчёт даёт 0,13–0,32 %, для стали 45 — около 0,57 % в середине диапазона.

Средний состав: C 0,36; Mn 0,65 %. CE = 0,36 + 0,65/6 = 0,36 + 0,108 = 0,468 ≈ 0,47 %. С остаточными элементами на верхних пределах (Cr 0,25; Ni 0,30; Cu 0,30 %): 0,468 + 0,25/5 + (0,30 + 0,30)/15 = 0,468 + 0,050 + 0,040 = 0,558 ≈ 0,56 %. Остаточные элементы добавляют почти 0,1 % к эквиваленту, поэтому для сварных деталей полезна опция 7.2.14 ГОСТ 1050-2013 — хром, никель и медь не более 0,15 % каждого.

Из этого вытекают меры, которые применяют при сварке среднеуглеродистых сталей: предварительный и сопутствующий подогрев, сварочные материалы с низким содержанием водорода, замедленное охлаждение и последующий отпуск сварного узла. Температуру подогрева подбирают по методикам стандартов на сварку (например, EN 1011-2) с учётом фактического эквивалента, толщины и жёсткости узла; универсального значения для стали 35 нет. ГОСТ 1050-2013 группу свариваемости не устанавливает, а гарантию свариваемости по коду ГС оформляют согласованием формулы и предела углеродного эквивалента в заказе (п. 7.2.18).

Если узел по замыслу сварной, а не механически обработанный, сталь 35 редко бывает оптимальным выбором. Для сварных конструкций используют стали с эквивалентом ниже 0,4 % — сталь 20, Ст3, 09Г2С, а детали из стали 35 приваривают к ним с подогревом стороны из стали 35.

Крепёж из стали 35: классы прочности 5.6, 6.8 и 8.8

Сталь 35 — одна из основных марок для болтов, винтов и шпилек средних классов прочности. Требования к материалу крепежа устанавливает таблица 2 ГОСТ ISO 898-1-2014 (таблица 15). Для классов 4.6–6.8 допускается углеродистая сталь с углеродом не более 0,55 % (для класса 5.6 — 0,13–0,55 %), фосфором не более 0,050 % и серой не более 0,060 %. Сталь 35 по ГОСТ 1050-2013 с её 0,32–0,40 % углерода, 0,030 % фосфора и 0,035 % серы по составу проходит во все эти классы.

Класс 8.8 и выше требует закалки и отпуска готового изделия, поэтому выражение «болт 8.8 из стали 35 без термообработки» содержит противоречие. Сталь 35 может применяться для класса 8.8 только при условии закалки и отпуска, причём прочность класса должна быть достигнута по всему сечению стержня — здесь снова ограничивает прокаливаемость (раздел 9). По табл. 2 ГОСТ ISO 898-1-2014 углеродистая сталь для класса 8.8 должна содержать 0,25–0,55 % углерода и не более 0,025 % фосфора и серы каждого. Сталь 35 подходит по углероду, но её базовые пределы фосфора и серы — 0,030 и 0,035 %, поэтому металл для болтов 8.8 заказывают с опцией п. 7.2.9 (не более 0,025 %) или п. 7.2.8 (не более 0,015 %) ГОСТ 1050-2013. Для классов 10.9 и 12.9 обычно применяют легированные стали.

Обозначение класса читается так: первая цифра, умноженная на 100, — номинальное временное сопротивление, а произведение цифр, умноженное на 10, — номинальный предел текучести. Класс 5.6: σв = 500 Н/мм², σт = 5 · 6 · 10 = 300 Н/мм². Класс 6.8: 600 и 480 Н/мм². Класс 8.8: 800 и 640 Н/мм². Сравним с нормами стали 35: после нормализации σв не менее 530 и σт не менее 315 Н/мм² — уровень класса 5.6; после улучшения в сечении до 16 мм — 630–780 и 430 Н/мм², что ещё не достигает класса 8.8 по пределу текучести. Класс 8.8 получают закалкой и отпуском готового болта с режимом, рассчитанным на его сечение.

Ориентировочная разрушающая нагрузка болта M16 (площадь сечения по резьбе 157 мм²) класса 5.6 — 157 · 500 ≈ 78 500 Н, класса 8.8 — 157 · 800 ≈ 125 600 Н. Нормативные значения нагрузок приведены в таблицах ГОСТ ISO 898-1-2014.

Для высадки крепежа сталь 35 заказывают по ГОСТ 10702-2016: стандарт ограничивает кремний 0,20 % и марганец 0,60 %, твёрдость и прочность термообработанного проката, размер зерна и глубину обезуглероживания (таблицы 3, 5, 6). Обезуглероженный слой на поверхности стержня снижает прочность резьбы, поэтому для крепежа под закалку этот показатель контролируют особенно внимательно. Низкоуглеродистая сталь 10 для крепежа класса 5.6 по углероду не гарантирует соответствия — это одно из отличий двух марок.

Поковки из стали 35 по ГОСТ 8479-70, валы и оси

Поковки из конструкционной стали изготовляют по ГОСТ 8479-70, где свойства задаются не маркой, а категорией прочности. Обозначение категории — «КП» и число, равное минимальному пределу текучести в Н/мм². По справочному приложению стандарта сталь 35 применяют для поковок КП 215 в сечениях 100–500 мм и КП 245 в сечениях до 500 мм (таблица 16). Для КП 245 это означает предел текучести не менее 245 Н/мм², временное сопротивление не менее 470 Н/мм², твёрдость 143–179 HB и ударную вязкость, убывающую с ростом сечения: от 49 Дж/см² до 100 мм до 34 Дж/см² в сечениях свыше 300 мм.

Нормы ГОСТ 8479-70 заметно ниже норм ГОСТ 1050-2013 для нормализованных образцов (σт 315 Н/мм²), и это не противоречие. ГОСТ 1050 испытывает стандартную заготовку 20–25 мм, а ГОСТ 8479 — металл самой поковки, где в крупном сечении скорость охлаждения мала, а пластичность и вязкость снижаются. Числа таблицы 16 приведены по копии текста стандарта с изменениями и при заказе сверяются с официальным изданием.

Валы, оси, тяги, рычаги, фланцы и другие детали из стали 35 выбирают по требуемому пределу текучести и сечению. Для валов небольшого диаметра, где улучшение даёт прирост (до 40 мм, таблица 7), сталь 35 — удачный выбор: она прочнее стали 20 и вязче стали 45. Для валов крупного сечения, где требуется прочность выше 315 Н/мм² по всему сечению, нужна легированная сталь с большей прокаливаемостью. Режимы точения и сверления стали 35 в нормализованном и улучшенном состоянии можно подобрать в тренажёре режимов резания.

Аналоги стали 35: C35E, C35R, C35, S35C, SAE 1035

Ближайший зарубежный аналог стали 35 — европейская C35E (номер 1.1181) по EN 10083-2:2006 (таблица 17). По составу марки совпадают по марганцу (0,50–0,80 %), фосфору (не более 0,030 %) и сере (не более 0,035 %); верхний предел углерода у C35E на 0,01 % ниже (0,39 против 0,40 %), а остаточные хром и никель по ГОСТ ограничены строже (0,25 и 0,30 % против 0,40 и 0,40 % при сумме Cr + Mo + Ni не более 0,63 %). Нормы после улучшения у обеих марок совпадают по временному сопротивлению и удлинению, предел текучести расходится только в сечениях 40–100 мм — 315 и 320 Н/мм² (таблица 12). Это практически полный аналог; различаются методы испытания ударной вязкости и прокаливаемости.

Разновидность C35R (1.1180) отличается серой в диапазоне 0,020–0,040 % и соответствует стали 35, заказанной с опцией п. 7.2.7 ГОСТ 1050-2013. Базовая C35 (1.0501) допускает до 0,045 % фосфора и серы и потому мягче стали 35 по требованиям к чистоте; металл C35 не всегда удовлетворяет ГОСТ 1050. Стандарт EN 10083-2:2006 заменён EN ISO 683-1:2018; нормы новой редакции на странице не сверены.

Японская S35C (JIS G4051) и американская SAE 1035 имеют марганец 0,60–0,90 %, то есть диапазон сдвинут вверх: со сталью 35 он перекрывается только в интервале 0,60–0,80 %. Плавка S35C с марганцем 0,85 % не соответствует стали 35, а плавка стали 35 с марганцем 0,55 % не соответствует S35C. У SAE 1035 дополнительно допускается сера до 0,050 % (по редакции 2001 г.). Состав S35C приведён по документации производителей металла, SAE 1035 — по тексту SAE J403 редакции 2001 г.

Сталь 35, 45 или 40Х: что выбрать для вала и других деталей

Стали 30, 35, 40 и 45 образуют ряд, в котором с ростом углерода растут прочность и твёрдость после закалки и падают вязкость, пластичность и свариваемость (таблица 18). Выбор внутри ряда и за его пределами удобно строить по четырём вопросам.

  1. Нужна ли высокая твёрдость поверхности? Если деталь работает на износ, закаливается ТВЧ или требует твёрдости шеек — выбирают сталь 45: для неё ГОСТ 1050-2013 нормирует твёрдость после закалки не менее 46 HRC, а оценочная твёрдость мартенсита около 61 HRC против 56 HRC у стали 35.
  2. Важна ли вязкость и ударная нагрузка? Сталь 35 после улучшения имеет KCU не менее 69 Дж/см² против 49 Дж/см² у стали 45. Для деталей с ударными нагрузками, концентраторами напряжений и для крепежа сталь 35 предпочтительнее.
  3. Будет ли сварка или холодная высадка? Эквивалент стали 35 примерно на 0,1 % ниже, чем у 45, а нагартованный калиброванный прокат менее прочен — 590 против 640 Н/мм² по таблице 9 ГОСТ 1050-2013, что облегчает высадку. Если сварки много, ещё лучше сталь 30 с эквивалентом около 0,42 % и KCU 78 Дж/см².
  4. Какое сечение должно быть упрочнено? Если нужна прочность выше 315 Н/мм² в сечении 40–100 мм, углеродистые стали не подходят: нужна легированная сталь с большей прокаливаемостью — 40Х или 40ХН. Хром в 40Х повышает прокаливаемость, и улучшение даёт высокую прочность в сечениях, где сталь 35 уже не закаливается.

Отдельно о Ст3. Это сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380 для сварных конструкций без последующей термообработки; её не заказывают с нормами улучшения и прокаливаемости. Сталь 35 — специальная сталь с нормами состояния после улучшения. Если деталь будут закаливать, улучшать или делать из неё крепёж, Ст3 не заменит сталь 35; если речь о сварной раме из профиля, сталь 35 избыточна и хуже сваривается. Нормы Ст3 — на странице стали Ст3.

Как отличить сталь 35 от 30 и 45: входной контроль

Все три марки ферромагнитны, имеют близкую твёрдость в горячекатаном состоянии и различаются по существу только углеродом. Поэтому магнит, внешний вид и твёрдость пересортицу не выявляют. Решает определение углерода оптико-эмиссионным спектральным или химическим анализом; портативные рентгенофлуоресцентные анализаторы углерод не измеряют.

  • 35 и 30. Диапазоны углерода перекрываются: 0,27–0,35 % у стали 30 и 0,32–0,40 % у стали 35. Плавка с 0,33 % углерода формально соответствует обеим маркам, и различить их можно только по сертификату. Для деталей это обычно не критично, но нормы улучшения у стали 30 установлены для сечений до 63 мм, а у стали 35 — до 100 мм.
  • 35 и 45. По ковшевой пробе диапазоны не перекрываются (0,40 и 0,42 %), но с учётом отклонений для готового проката граница сходится на 0,41 %. Анализ 0,41 % углерода не позволяет уверенно отнести металл ни к одной из марок; анализ 0,38 % — сталь 35, 0,45 % — сталь 45.
  • Твёрдость. Горячекатаная сталь 35 с кодом ТВ2 — не более 207 HB, сталь 45 — не более 229 HB. Это признак для отбраковки, но не для определения марки.

В документе о качестве проверяют: ссылку на ГОСТ 1050-2013 (а не на ГОСТ 1050-88) или на стандарт на продукцию; марку «35» без индексов раскисления; состав плавки по таблице 2 и, если указан анализ продукции, — с учётом допусков; способ выплавки и внепечную обработку для оценки нормы азота; заказанные коды — М5, ТВ2, КУВ1, ПР1, ГС — и результаты испытаний по каждому из них. Методы анализа и арбитражные методы указаны в п. 9.1 ГОСТ 1050-2013: при разногласиях применяют химические методы по ГОСТ 22536.

Плотность стали 35, физические свойства и расчёт массы проката

Для расчёта массы проката из стали 35 применяется плотность 7,85 г/см³, принятая в ГОСТ 2590-2006. Для инженерных расчётов используют общие характеристики конструкционной стали по EN 1993-1-1 (таблица 19): модуль упругости 210 000 Н/мм², коэффициент Пуассона 0,3, коэффициент линейного расширения 12·10⁻⁶ 1/К. Закалка и отпуск меняют эти характеристики незначительно; сталь 35 ферромагнитна в любом состоянии.

Теоретическая масса 1 м круга, квадрата и шестигранника приведена в таблице 20. Формулы при размерах в миллиметрах:

Круг: m = 0,006165 · d² кг/м. Пример: пруток 40 мм длиной 3 м — 0,006165 · 1600 · 3 = 29,59 кг. Заготовка вала диаметром 60 мм и длиной 500 мм — 0,006165 · 3600 · 0,5 = 11,10 кг.

Квадрат: m = 0,00785 · a² кг/м. Пример: квадрат 25 мм — 0,00785 · 625 = 4,906 кг/м.

Шестигранник: m = 0,006798 · s² кг/м, где s — размер под ключ. Пример: шестигранник 24 мм длиной 6 м под гайки или болты — 0,006798 · 576 · 6 = 23,49 кг.

Фактическая масса партии отличается от теоретической на величину допусков сортамента. При заказе поковок по массе учитывают припуски на механическую обработку, а при заказе калиброванного проката — более узкие допуски по диаметру, из-за которых масса калиброванного прутка ближе к теоретической.

Вопросы и ответы о стали 35

Что означает «сталь 35 улучшенная»?

Сталь после закалки и высокого отпуска либо прокат, поставляемый с гарантией свойств после такой обработки по коду М5 ГОСТ 1050-2013. Нормы: для сечения до 16 мм σт не менее 430 Н/мм² и σв 630–780 Н/мм², для 16–40 мм — 380 и 600–750 Н/мм², для 40–100 мм — 315 и 550–700 Н/мм², ударная работа KU не менее 25 Дж. В заказе нужно уточнять, что именно требуется: термообработанный металл или гарантия свойств на образцах.

С какой температуры закаливать сталь 35?

ГОСТ 1050-2013 рекомендует для образцов закалку с 840–880 °C в воду или масло и отпуск при 550–600 °C. Расчётная Ac3 стали 35 — около 800 °C, поэтому закалка «по магниту», который перестаёт притягиваться около 768 °C, даёт недогрев и неполную закалку. Режим для конкретной детали назначают по её сечению и форме.

Какая твёрдость у стали 35 после закалки?

По полосе прокаливаемости ГОСТ 1050-2013 у самого охлаждаемого торца — 49,5–57 HRC, но уже в 6 мм от него — 23–38 HRC. Высокая твёрдость получается только в поверхностном слое и в тонких сечениях. ГОСТ не нормирует твёрдость стали 35 после закалки; после улучшения она определяется отпуском и требуемой прочностью.

Можно ли сделать болт 8.8 из стали 35?

Только с закалкой и отпуском готового изделия: ГОСТ ISO 898-1-2014 для класса 8.8 требует такой термообработки. Без неё сталь 35 даёт уровень классов 5.6–6.8. Для крупных размеров ограничением становится прокаливаемость: прочность класса должна быть достигнута по всему сечению стержня.

Нужен ли подогрев при сварке стали 35?

Как правило, да. Углеродный эквивалент стали 35 — 0,40–0,62 % в пределах стандарта, и без мер против закалочных структур в зоне термического влияния возможны холодные трещины. Применяют подогрев, низководородные сварочные материалы и последующий отпуск; температуру подогрева подбирают по методикам стандартов на сварку с учётом толщины и фактического состава.

Существует ли сталь 35пс?

В действующем ГОСТ 1050-2013 такой марки нет: полуспокойные и кипящие разновидности предусмотрены только для низкоуглеродистых марок до 20пс. Сталь 35 выпускается спокойной. Если «35пс» указана в документации, нужно выяснить, по какому документу поставляется металл.

Какой зарубежный аналог у стали 35?

Практически полный — C35E (1.1181) по EN 10083-2: совпадают марганец, фосфор, сера и нормы после улучшения. C35R соответствует стали 35 с повышенной серой, C35 допускает больше фосфора и серы. Японская S35C и американская SAE 1035 — близкие аналоги со сдвинутым вверх диапазоном марганца 0,60–0,90 %.

Что лучше для вала: сталь 35 или 45?

Сталь 45 — если шейки или шлицы нужно закаливать на высокую твёрдость и вал работает на износ. Сталь 35 — если важнее вязкость и сопротивление ударной нагрузке: после улучшения у неё KCU не менее 69 против 49 Дж/см² у стали 45. Для валов диаметром больше 40 мм, которым нужна прочность выше 315 Н/мм² по сечению, обе стали уступают легированной 40Х.

Источники

  1. ГОСТ 1050-2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия (официальное издание 2014 г. с поправкой, опубликованной в ИУС № 7-2018; полный текст, включая приложения В, Ж, И; более поздние поправки на странице не сверены).
  2. ГОСТ 10702-2016. Прокат из качественной конструкционной углеродистой и легированной стали для холодной объёмной штамповки. Общие технические условия (официальное издание 2017 г.; разделы 1–8).
  3. ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия (табл. 2 и справочное приложение — по копии текста с изменениями).
  4. ГОСТ ISO 898-1-2014. Механические свойства крепёжных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности (табл. 2 — требования к составу по классам прочности).
  5. ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент (плотность для расчёта массы).
  6. BS EN 10083-2:2006. Steels for quenching and tempering — Part 2: Technical delivery conditions for non alloy steels (табл. 3, 5, 9–11, 13; полный текст; стандарт заменён EN ISO 683-1:2018).
  7. SAE J403. Chemical Compositions of SAE Carbon Steels (копия редакции 2001 г.).
  8. JIS G4051 — состав S35C по технической документации производителей металла.
  9. EN 1993-1-1. Eurocode 3: Design of steel structures — Part 1-1, п. 3.2.6 — физические характеристики стали для расчётов.
  10. Andrews K. W. Empirical formulae for the calculation of some transformation temperatures // Journal of the Iron and Steel Institute. 1965. Vol. 203 — формулы критических точек.
  11. Just E., 1969 — эмпирическая зависимость максимальной твёрдости мартенсита от содержания углерода, приводимая в литературе по прокаливаемости сталей.
  12. EN 1011-2. Welding — Recommendations for welding of metallic materials — Part 2: Arc welding of ferritic steels (методики выбора подогрева; конкретные значения на странице не приводятся).

Материал носит ознакомительный характер. Нормативные значения приведены по указанным стандартам и редакциям; расчётные величины (пределы состава в готовом прокате, прирост прочности, критические точки, углеродный эквивалент, доля перлита, оценка твёрдости мартенсита, нагрузки, масса) получены по приведённым формулам и не являются нормами. Информация не заменяет действующие стандарты, конструкторскую и технологическую документацию. Перед выбором материала, назначением режимов закалки, отпуска и сварки, выбором класса прочности крепежа и расчётами сверяйтесь с актуальными редакциями стандартов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.

Заказать товар

ООО «Иннер Инжиниринг»