Сплав 35К

Сталь 35 — конструкционная углеродистая качественная сталь, одна из наиболее распространённых марок среднеуглеродистого класса. Цифра «35» в обозначении указывает среднее содержание углерода — 0,35 %. Материал нормируется ГОСТ 1050-2013 и сочетает достаточную прочность с удовлетворительной пластичностью, что позволяет использовать его в машиностроении, строительстве и при изготовлении крепёжных изделий. По степени раскисления сталь 35 относится к спокойным сталям, что обеспечивает однородную структуру и стабильные механические свойства по всему объёму проката.

Расшифровка марки и классификация стали 35

Марка «35» расшифровывается просто: число обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента — 0,35 %. Отсутствие буквенных индексов после цифры говорит о том, что сталь не содержит специальных легирующих добавок — это нелегированная (углеродистая) сталь.

По классификации ГОСТ 1050-2013 сталь 35 относится к группе конструкционных углеродистых качественных сталей. Качественная — означает, что содержание вредных примесей (серы и фосфора) ограничено более строго, чем в сталях обыкновенного качества (ГОСТ 380). Конструкционная — предназначена для изготовления деталей и элементов конструкций.

По содержанию углерода (0,32–0,40 %) сталь 35 попадает в группу среднеуглеродистых. Ближайшие заменители в случае отсутствия на складе — марки 30, 40 и 35Г. При выборе замены следует учитывать, что увеличение содержания углерода (марка 40) повышает прочность, но снижает пластичность и свариваемость.

О маркировке «К» в обозначениях сталей

В некоторых справочных источниках можно встретить обозначение «35К». Следует знать, что буква «К» в российской системе маркировки сталей используется для обозначения котельных сталей по ГОСТ 5520 (прокат для котлов и сосудов, работающих под давлением). По этому стандарту производятся марки 15К, 16К, 18К, 20К и 22К — углеродистые стали с особыми требованиями к ударной вязкости и испытаниям при повышенных температурах. Марки «35К» в ГОСТ 5520 не существует. Путаница возникает при некорректном переносе данных между справочниками, поэтому при заказе проката необходимо указывать точную марку и ГОСТ.

Химический состав стали 35 по ГОСТ 1050-2013

Химический состав определяет все основные свойства стали 35 — прочность, пластичность, обрабатываемость и свариваемость. Ниже приведены нормы для ковшевой пробы.

Элемент	Обозначение	Массовая доля, %
Углерод	C	0,32–0,40
Кремний	Si	0,17–0,37
Марганец	Mn	0,50–0,80
Хром	Cr	не более 0,25
Никель	Ni	не более 0,25
Медь	Cu	не более 0,25
Сера	S	не более 0,040
Фосфор	P	не более 0,035
Мышьяк	As	не более 0,08
Железо	Fe	основа (~97)

Роль основных элементов в составе

Углерод (0,32–0,40 %) — основной упрочняющий элемент. Именно его содержание определяет среднеуглеродистый характер стали, сочетание достаточной прочности с умеренной пластичностью. С ростом содержания углерода увеличивается твёрдость и прочность, но ухудшается пластичность и свариваемость.

Марганец (0,50–0,80 %) — повышает прочность и износостойкость, частично связывает серу в сульфид марганца (MnS), снижая вредное влияние серы на свойства стали (красноломкость).

Кремний (0,17–0,37 %) — раскислитель. Повышает прочность и упругость стали, не снижая существенно пластичность при указанных концентрациях.

Сера и фосфор — вредные примеси. Сера вызывает красноломкость (хрупкость при горячей обработке давлением), фосфор — хладноломкость (хрупкость при низких температурах). Ограничение их содержания (S ≤ 0,040 %, P ≤ 0,035 %) — отличительный признак качественной стали.

Хром, никель, медь — остаточные элементы, попадающие в сталь из шихты. При указанных концентрациях (до 0,25 % каждого) не оказывают существенного влияния на свойства.

Механические свойства стали 35

Механические свойства зависят от вида проката, его сечения и условий термической обработки. Ниже приведены данные для основных состояний поставки.

Горячекатаный прокат после нормализации (ГОСТ 1050-2013)

Параметр	Значение
Временное сопротивление σв	не менее 530 МПа
Предел текучести σ0,2	не менее 315 МПа
Относительное удлинение δ5	не менее 20 %
Относительное сужение ψ	не менее 45 %
Твёрдость HB (горячекатаный)	не более 207
Твёрдость HB (отожжённый)	не более 163

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Свойства поковок существенно зависят от сечения заготовки и категории прочности (КП). В таблице приведены значения для типовых категорий.

Категория прочности	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см²	HB
КП195 (нормализация)	300–500	195	390	20	45	49	111–156
КП215 (нормализация)	300–500	215	430	18	40	44	123–167
КП245 (закалка + отпуск)	100–300	245	470	19	42	39	143–179
КП275 (закалка + отпуск)	100–300	275	530	17	38	34	156–197
КП315 (закалка + отпуск)	до 100	315	570	17	38	39	167–207

Как видно из таблицы, термическая обработка (закалка + отпуск) существенно повышает прочностные характеристики по сравнению с нормализованным состоянием, но диапазон сечений для достижения высоких категорий прочности ограничен — сталь 35 относится к малопрокаливаемым маркам.

Ударная вязкость стали 35 при отрицательных температурах

Температура, °C	+20	−20	−40	−60
KCU, Дж/см²	63	47	14	12

При температурах ниже −30 °C происходит резкое снижение ударной вязкости (хладноломкость), что ограничивает применение стали 35 в конструкциях, работающих в условиях Крайнего Севера или при низких температурах.

Физические свойства стали 35

Физические свойства необходимы для инженерных расчётов — теплопередачи, температурных деформаций, электрических характеристик. Значения приведены по справочным данным для нормализованного состояния.

Т, °C	E·10⁻⁵, МПа	α·10⁶, 1/°C	λ, Вт/(м·°C)	ρ, кг/м³	C, Дж/(кг·°C)	R·10⁹, Ом·м
20	2,06	—	—	7826	—	—
100	1,97	12,0	49	7804	469	251
200	1,87	12,9	49	7771	490	321
300	1,56	13,6	47	7737	511	408
400	1,68	14,2	44	7700	532	511
500	—	14,6	41	7662	553	629
600	—	15,0	38	7623	578	759
700	—	15,2	35	7583	611	922

Обозначения: E — модуль нормальной упругости; α — средний коэффициент линейного расширения (в диапазоне от 20 °C до указанной температуры); λ — теплопроводность; ρ — плотность; C — удельная теплоёмкость; R — удельное электрическое сопротивление.

Плотность стали 35 при комнатной температуре составляет 7826 кг/м³ (≈7,83 г/см³). Модуль упругости при 20 °C — 206 ГПа, что типично для углеродистых конструкционных сталей.

Температурные критические точки стали 35

Знание критических точек необходимо для назначения режимов термической обработки — температур нагрева под закалку, нормализацию, отжиг.

Точка	Ac1	Ac3	Ar3	Ar1	Мн
Температура, °C	730	810	796	680	360

Ac₁ и Ac₃ — температуры начала и конца превращения перлита в аустенит при нагреве. Ar₃ и Ar₁ — обратные превращения при охлаждении. Мн — температура начала мартенситного превращения.

Термическая обработка стали 35

Сталь 35 допускает различные виды термической обработки для получения требуемого комплекса свойств.

Нормализация

Основной вид термообработки для стали 35. Нагрев до 850–870 °C (выше Ac₃ на 30–50 °C), выдержка и охлаждение на воздухе. После нормализации формируется мелкозернистая ферритно-перлитная структура, обеспечивающая оптимальное сочетание прочности и пластичности. Твёрдость после нормализации — около HB 163.

Закалка

Нагрев до 850–870 °C, охлаждение в воде. В результате образуется метастабильная мартенситная структура. Твёрдость после закалки достигает 35–45 HRC (при поверхностной закалке ТВЧ с последующим низким отпуском). Следует учитывать, что сталь 35 относится к малопрокаливаемым маркам: сквозная закалка возможна лишь для сечений небольшого диаметра. Для крупных заготовок эффект закалки ограничивается поверхностным слоем.

Отпуск

Выполняется после закалки для снятия внутренних напряжений и получения нужного баланса прочности и вязкости. Низкий отпуск (160–200 °C) сохраняет высокую твёрдость при снижении хрупкости. Высокий отпуск (500–650 °C) формирует структуру сорбита отпуска с повышенной вязкостью — такая обработка (закалка + высокий отпуск) называется «улучшение».

Отжиг

Применяется для снижения твёрдости перед механической обработкой и выравнивания структуры после литья или сварки. Температура нагрева 830–860 °C, охлаждение с печью.

Технологические свойства стали 35

Свариваемость

Сталь 35 относится к ограниченно свариваемым материалам. Среднее содержание углерода (0,32–0,40 %) создаёт склонность к образованию закалочных структур в зоне термического влияния сварного шва, что может привести к трещинообразованию.

Рекомендуемые способы сварки: ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая дуговая сварка под флюсом и в среде защитных газов (АДС), электрошлаковая сварка (ЭШС). Контактная точечная сварка (КТС) выполняется без ограничений.

При выполнении сварочных работ рекомендуется предварительный подогрев до 150–200 °C (зависит от толщины свариваемых деталей) и последующая термическая обработка (отпуск) для снятия остаточных напряжений. Конкретные режимы определяются конструкторской документацией.

Ковка стали 35

Температурный интервал ковки: начало — 1280 °C, конец — 750 °C. Заготовки сечением до 800 мм после ковки охлаждаются на воздухе. Сталь 35 обладает хорошей пластичностью в горячем состоянии и поддаётся штамповке, высадке и другим видам горячей обработки давлением.

Обрабатываемость резанием

Сталь 35 хорошо обрабатывается резанием. Коэффициент обрабатываемости K_v = 1,3 (при HB 144–156 и σ_в = 510 МПа), что сопоставимо с другими углеродистыми конструкционными сталями. Оптимальная обработка достигается в нормализованном или отожжённом состоянии.

Склонность к дефектам

Сталь 35 не склонна к отпускной хрупкости, что позволяет проводить отпуск в широком диапазоне температур без риска охрупчивания. Флокеночувствительность отсутствует — специальные меры по противофлокенной обработке не требуются.

Нормативные документы и стандарты на прокат стали 35

Химический состав и общие технические условия регламентируются ГОСТ 1050-2013. Конкретные виды проката из стали 35 производятся по следующим стандартам:

Вид проката	ГОСТ
Сортовой прокат (круг, квадрат, шестигранник)	ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006
Фасонный прокат (уголок, швеллер, двутавр)	ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8239-89
Калиброванный пруток	ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78
Шлифованный пруток (серебрянка)	ГОСТ 14955-77
Лист толстый	ГОСТ 19903-74, ГОСТ 1577-93
Лист тонкий	ГОСТ 16523-97
Лента стальная	ГОСТ 2284-79
Полоса	ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93
Проволока	ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91
Трубы бесшовные горячедеформированные	ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78
Трубы бесшовные холоднодеформированные	ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75
Поковки и кованые заготовки	ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71
Прокат для крепёжных изделий	ГОСТ 10702-78

Формы поставки стали 35

Сталь 35 — одна из наиболее распространённых марок, выпускаемая практически во всех видах металлопроката:

Сортовой и фасонный прокат — круг горячекатаный (от 5 до 270 мм), квадрат, шестигранник, уголок равнополочный и неравнополочный, швеллер, двутавр. Основное назначение — заготовки для механической обработки, элементы строительных конструкций.

Калиброванный и шлифованный пруток — прокат с повышенной точностью размеров и качеством поверхности. Применяется при изготовлении деталей на автоматах и полуавтоматах, где критична точность заготовки.

Листовой прокат — толстый и тонкий лист, полоса, лента. Используется для изготовления штампованных деталей, элементов обшивки, фланцев.

Трубы бесшовные — горячедеформированные и холоднодеформированные. Применяются в трубопроводах, работающих при умеренных давлениях и температурах.

Поковки — заготовки для валов, осей, шестерён и других ответственных деталей, требующих определённого уровня механических свойств, подтверждённого испытаниями.

Проволока — для крепёжных изделий, пружин и технических целей.

Области применения стали 35 в промышленности

Сталь 35 применяется для изготовления деталей, работающих при невысоких и средних напряжениях. В нормализованном состоянии используются детали, не требующие высокой поверхностной твёрдости. После термического улучшения (закалка + высокий отпуск) возможно применение в более нагруженных узлах.

Машиностроение

Основная область применения. Из стали 35 изготавливают: оси, валы, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звёздочки, рычаги, тяги, ободы, траверсы, бандажи, диски, серьги, вилки и другие конструктивные элементы механизмов. Как правило, это детали среднего размера — для крупногабаритных изделий сталь 35 применяется реже из-за ограниченной прокаливаемости.

Крепёжные изделия

Сталь 35 широко используется при производстве болтов, винтов, шпилек и гаек классов прочности 5.6 и 6.6. Прокат для крепежа поставляется по ГОСТ 10702-78 с нормированными механическими свойствами.

Строительные конструкции

Фасонный прокат из стали 35 применяется в строительных металлоконструкциях — каркасы, фермы, связи. Однако для сварных строительных конструкций чаще выбирают стали с лучшей свариваемостью (Ст3сп, 09Г2С).

Энергетическое оборудование

Крепёжные изделия из стали 35 применяются на котельных установках ТЭС и в энергетическом машиностроении — фланцевые соединения, шпильки, болты. Для фланцев, работающих при давлении свыше 10 МПа, требования к стали 35 определяются ГОСТ 32569-2013.

Зарубежные аналоги стали 35

Ниже приведены марки зарубежных стандартов, близкие по составу и свойствам к стали 35. Соответствие является приближённым — при замене необходимо сверять конкретные требования спецификации.

Страна / стандарт	Марки-аналоги
США (AISI/SAE)	1034, 1035, 1038, G10350
Германия (DIN/EN)	1.0501, 1.1181, C35, C35E
Япония (JIS)	S35C, SWRCH35K
Китай (GB)	35, ML35, ZG270-500
Великобритания (BS)	080A35, 080M36
Франция (AFNOR)	C35, XC35, XC38
Италия (UNI)	C35, C36
Евросоюз (EN)	1.0501, C35, C35E, C35EC

Пределы выносливости стали 35

Данные о сопротивлении усталости необходимы для расчёта деталей, работающих при циклических нагрузках (валы, оси, шатуны).

Параметр	Значение, МПа	Условия
σ-1 (изгиб с симметричным циклом)	265	Нормализация 850 °C, σв = 570 МПа
σ-1	245	Нормализация 850–890 °C, отпуск 650–680 °C
τ-1 (кручение с симметричным циклом)	147	Нормализация 850–890 °C, отпуск 650–680 °C
σ-1	402	Закалка 850 °C, отпуск 650 °C, σв = 710 МПа

Особенности выбора и заказа стали 35

При заказе проката из стали 35 инженерам и снабженцам следует обращать внимание на несколько принципиальных моментов:

Условное обозначение. В заказе необходимо указывать марку стали, вид проката, размеры и ГОСТ на сортамент. Например: «Круг 50 мм, сталь 35, ГОСТ 2590-2006» или «Лист 10 мм, сталь 35, ГОСТ 19903-74».

Категория или группа качества. ГОСТ 1050-2013 предусматривает различные категории поставки в зависимости от объёма гарантируемых характеристик. Для ответственных деталей следует оговаривать категории с обязательным контролем механических свойств.

Состояние поставки. Прокат может поставляться без термообработки, после нормализации (Н) или после отжига (О). От состояния зависят механические свойства и обрабатываемость. Для механической обработки предпочтителен нормализованный или отожжённый прокат.

Ограниченная прокаливаемость. При назначении стали 35 для деталей с большим сечением необходимо учитывать, что сквозная закалка ограничена малыми сечениями. Для крупных деталей, требующих высокой прочности по всему объёму, целесообразнее выбирать легированные стали (40Х, 40ХН и др.).

Ограниченная свариваемость. Если в конструкции предусмотрена сварка, необходимо закладывать подогрев и послесварочную термообработку, что увеличивает трудоёмкость и стоимость работ. Для сварных конструкций рекомендуется рассматривать марки 20 или 09Г2С.