Ст 3 сталь характеристики: Сталь Ст3: Свойства стали и применение – ГК «АНТА»

alexxlab | 11.02.1985 | 0 | Разное

Содержание

Механические свойства стали ст3 | Все своими руками

Сталь СТ3: химический состав и свойства

Сталь – это сплав двух элементов железа, углерода, легирующих примесей, которые добавляют в металл для придания ему нужных свойств. Ст3 – это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, широко распространена во всех сферах промышленного производства. Является самым распатроненным металлом для несущих строительных конструкций. Из этого сплава делают лист, профиль, трубу, двутавры и другой металлопрокат.

Химический состав

Марки стали различаются по составу, который определяет механические характеристики, область применения и свариваемость материала.

Небольшое количество легирующих элементов и высокая пластичность Ст3 делает её самым распространённым сплавом, применяемым в строительстве. Ни одна стройка не может обойтись без проката из Ст3.

Химический состав материала включает следующие элементы:

  • железо – 97%;
  • углерод – 0,14-0,22%;
  • никель, медь, хром – каждый не больше 0,3%;
  • марганец — 0,4-0,65%;
  • кремний — 0,05-0,17%;
  • мышьяк менее 0,08%;
  • серы не более 0,05;
  • фосфор менее 0,04%.

Углерод определяет твёрдость, прочность, пластичность, показатели свариваемости, физико-механические свойства стали. Сера и фосфор – вредные примеси.

Легирующие элементы в структуре этого сплава, которые влияют на его характеристики – это марганец, хром, медь и никель.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3 это самая используемая марка металла, применяемая в строительстве и в машиностроении. Низкая цена в сочетании с физико-механическими показателями, которые определили популярность этого материала.

Перечислим механические показатели Ст3:

  • предел текучести 205-255 МПа;
  • временное сопротивление разрыву 370-490 МПа;
  • относительное удлинение 22-26%;
  • ударная вязкость при температуре:
  • 20 0С составляет 108 Дж/см2;
  • 20 0С равняется 49 Дж/см2;
  • твёрдость HB 10-1: 131 МПа.

Прочностные показатели предел текучести и относительное удлинение – зависят от толщины и формы проката. Чем больше толщина металлопроката, тем ниже значение показателя, самые низкие показатели у труб, высокие показатели у листов, толщиной 5-10 мм.

Плотность Ст3 составляет 7850 кг/м3. Сплав относится к хорошо свариваемым материалам.

Маркировка Ст3

Классифицируются низкоуглеродистые стали по составу степени расселения. Раскисление – это процесс удаления из расплава кислорода, являющегося вредной примесью. Он ухудшает механические и другие свойства материала.

По степени раскисления сплав бывает трёх видов:

  • спокойная обозначается «сп»;
  • полуспокойная – маркировка «пс»;
  • кипящая – «кп».

Проведём расшифровку материала Ст3Гпс. Буквы «Ст» обозначают сталь. Цифра «3» – это процентное содержание углерода, чем больше цифра, тем больший процент углерода содержится в металле. Буква Г — пишется, если процент содержания марганца в 0,8% и более. ПС – полуспокойная.

Разновидности сплава Ст3

Спокойная сталь раскисляется с использованием марганца, кремния и алюминия. Это дорогой и высококачественный материал. За счёт однородной структуры спокойный металл пластичнее и коррозионно устойчивее. Применяется для изготовления несущих ответственных конструкций, узлов машин, механизмов, которые работают при отрицательных температурах и динамических нагрузках.

Полуспокойная сталь раскисляется марганцем и алюминием. Показатели прочности и пластичности у этого материала близки к спокойной стали, но уступают ей. Применяется при возведении несущих металлоконструкций, где требования к прочностным показателям ниже, чем у конструкций из спокойного металла. Преимуществом этого сплава – его стоимость дешевле.

Кипящая сталь самая дешёвая, раскисляется только марганцем. При заливке этого расплава в слябы происходит активное кипение – выделяются содержащиеся в сплаве газы. В разных частях слитка может иметь неоднородные свойства. Кипящая металл хрупкий, плохо сваривается и подвержена коррозии. Применяется для изготовления конструкций, к которым не предъявляются высокие требования.

Применение Ст3

Из спокойной стали производят: лист, уголок, швеллер, арматуру, двутавровую балку и другой металлопрокат, который используют для изготовления:

  • трубопроводной арматуры, труб, фасонных изделий;
  • мостовых кранов, несущих железнодорожных металлоконструкций, каркасов зданий, внутрицеховых металлоконструкций, железнодорожных и автомобильных мостов;
  • ёмкостей для хранения воды и нефтепродуктов, железнодорожных вагонов, цистерн для перевозки нефтепродуктов;
  • кузовов автомобилей, корпусов судов;
  • других ответственные конструкции, применяемых во всех отраслях промышленности, работающих при низких температурах окружающего воздуха, в условиях динамических знакопеременных нагрузок.

Полуспокойная сталь используется для тех же металлоконструкций и деталей, что и спокойная, но при условии, что эти изделия не будут работать при температурах ниже -10 0С.

Кипящая сталь. Применяется для малонагруженных, второстепенных, ненагруженных металлоконструкций, которые работают при постоянных нагрузках. Из неё изготавливают заборы, заземление, кронштейны, листовую обшивку, другие элементы зданий и металлоконструкций.

Углеродистая сталь марки Ст3сп по ГОСТ 380

Углеродистая спокойная сталь обыкновенного качества марки Ст3сп (Ст3сп5) выпускается по ГОСТ 380 «СТАЛЬ углеродистая обыкновенного качества. Марки».

Сталь Ст3сп (Ст3сп5) используется при изготовлении горячекатаного сортового, фасонного (уголки, двутавры, швеллеры), листового, широкополосного универсального проката, холоднокатаного тонколистового проката и гнутых профилей, предназначенных для строительных стальных конструкций со сварными и другими соединениями, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, заготовки катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, лент, проволоки, метизов и др.

Химический состав

Химический состав стали Ст3сп по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, приведенным в табл. 1 (табл. 1-2 ГОСТ 380-2005).

Химический состав стали Ст3сп по плавочному анализу ковшовой пробы
углеродамарганцакремниясерыфосфорахроманикелямедимышьякаазота
Массовая доля, %Массовая доля элемента, %, не более
0,14-0,220,40-0,650,15-0,300,0500,0400,30
0,08
0,010
Предельные отклонения по массовой доле элементов, %
+0,03
−0,02
+0,05
−0,03
+0,03
−0,02
+0,005+0,002
    Примечания:
  1. Допускается снижение нижнего предела массовой доли марганца на 0,10 % для тонколистового проката и толстолистового проката толщиной до 10 мм при условии обеспечения требуемого уровня механических свойств (п. 4.2 ГОСТ 380-2005).
  2. Допускается снижение нижнего предела массовой доли марганца до 0,25 %, а нижний предел массовой доли углерода не нормируется, если плавка предназначена для изготовления сортового и фасонного проката (кроме поставляемого для судостроения и вагоностроения), при условии обеспечения требуемого уровня механических свойств (п. 4.2 ГОСТ 380-2005).
  3. Допускается увеличение массовой доли меди до 0,40 %, хрома и никеля — до 0,35 % каждого, в стали, изготовленной скрап-процессом, при этом массовая доля углерода должна быть не более 0,20 % (п. 4.4 ГОСТ 380-2005).
  4. Допускается увеличение массовой доли азота до 0,012 % при выплавке стали в электропечах и до 0,013 %, при условии снижения нормы массовой доли фосфора не менее чем на 0,005 % при каждом повышении массовой доли азота на 0,001 % (п. 4.6 ГОСТ 380-2005).

Методы отбора проб для определения химического состава стали — по ГОСТ 7565, химический анализ стали — по ГОСТ 12359, ГОСТ 17745, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0- ГОСТ 22536.11, ГОСТ 27809, ГОСТ 28033 или другими методами, утвержденными в установленном порядке и обеспечивающими необходимую точность.

Определение массовой доли хрома, никеля, меди, мышьяка, азота и кремния допускается не проводить при условии гарантии обеспечения норм изготовителем (п. 5.3 ГОСТ 380-2005).

Механические свойства

Механические свойства сортового и фасонного проката из стали Ст3сп (Ст3сп5) при растяжении, ударная вязкость, а также условия испытаний на изгиб должны соответствовать требованиям табл.2 (табл. 2-3 ГОСТ 535).

Механические свойства проката из стали Ст3сп (Ст3сп5)
Толщина,ммМеханические характеристикиИзгиб до параллель-ности сторон ( а — толщина образца, d — диаметр оправки)Ударная вязкость KCU , Дж/см² (кгс·м/см²)Ударная вязкость KCV , Дж/см² (кгс·м/см²)
Предел текучести σ т, МПа (кгс/мм²)Временное сопротив-ление σв, МПа (кгс/мм²)Относи-тельное удли-нение δ5, %при температуре, °Спосле механи-ческого старенияпри температуре, °С
+20−20+20
не менеене менее
Механические свойства сортового и фасонного проката
До 5 включ.255 (26)380-490 (39-50)26d = a
Св. 5 до 10 включ.108 (11)49 (5)49 (5)34 (3,5)
Св. 10 до 20 включ.245 (25)370-480 (38-49)
Св. 20 до 40 включ.235 (24)25d = 2 a
Св. 40 до 100 включ.225 (23)23
Св. 100205 (21)
    Примечания:
  1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается снижение предела текучести на 10 Н/мм² (1 кгс/мм²) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм.
  2. По согласованию изготовителя с потребителем допускается снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
  3. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм² (5 кгс/мм²), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.
  4. Допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в настоящей таблице

Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

Приемку, маркировку, упаковку, транспортирование и хранение металлопродукции из стали Ст3 ведут в соответствии с требованиями ГОСТ 7566.

Маркировку проката из стали Ст3сп проводят несмываемой краской красного цвета (п. 6.1 ГОСТ 380-2005).

Аналоги стали марки Ст3сп

Углеродистой спокойной стали обычного качества марки Ст3сп по ГОСТ 380-2005 соответствуют стали следующих марок:

  • С255 по ГОСТ 27772 (прил. 1 ГОСТ 27772-88)
  • ВСт3сп5-1 по ТУ 14-1-3023–80 и 18сп по ГОСТ 23570–79 (табл. 51б прил. 1 СНиП II -23-81)
  • Е 235-C (Fe 360-C) по ISO 630:1995 (прил. А ГОСТ 380-2005)

Мы изготавливаем следующие типовые металлоизделия:

Лестницы маршевые, площадки, лестницы стремянки и их ограждения по серии 1.450.3-7.94.2:

  • Стальные лестничные марши типа ЛГФ со сплошными рифлеными ступенями
  • Стальные площадки типа ПГФ со сплошным рифленым настилом
  • Стальные лестничные марши типа ЛГВ с решетчатыми ступенями из просечки
  • Стальные площадки типа ПГВ с решетчатым настилом из просечки
  • Стальные лестничные ограждения типа ОЛГ
  • Стальные ограждения площадок типа ОПБГ и ОПТГ
  • Стальные стремянки типа СГ вертикальных лестниц
  • Стальные ограждения типа ОСГ вертикальных лестниц

Лестницы маршевые, площадки, лестницы стремянки и их ограждения по серии 1.450.3-3.2:

Стальные лестницы-стремянки для колодцев по:

Если Вас заинтересовали наши металлоконструкции,
Вы можете отправить нам сообщение,
заполнив следующую форму:

Технические характеристики углеродистой стали 3

Автор: Игорь

Дата: 18.09.2019

  • Статья
  • Фото
  • Видео

К категории конструкционных углеродистых сплавов обыкновенного качества относится сталь 3, характеристики которой обеспечили ей применение во многих областях народного хозяйства. Одним из факторов, способствующих широкому распространению материала, является его низкая себестоимость.

Химический состав

Расшифровка марки стали Ст3 указывает на основные компоненты в ее составе – железо (97%) и углерод (0,14-0,22%). От концентрации углерода зависит основное качество сплава – его твердость. В состав стали входят также небольшие количества:

  • марганца – 0,4-0,65%;
  • кремния – 0,15-0,17%;
  • никеля и хрома – по 0,3%;
  • мышьяка – 0,08%;
  • меди – до 0,3%;
  • серы – 0,05%;
  • фосфора – 0,04%;
  • азота – до 0,008%.

Особенностью сплава Ст3 является жесткое регламентирование содержания вредных примесей – серы и фосфора. Фосфор снижает пластичность металла при действии высоких температур, а сера при взаимодействии с железом образует сульфиды, вызывающие явление красноломкости. Следует отметить и повышенную концентрацию азота, на который приходится почти 0,1%. В соответствии с ГОСТом 380-2005 сплав маркируется с сопутствующими индексами, которые указывают на степень раскисления, например, Ст3Гсп:

  • первые две буквы указывают на углеродистую сталь обыкновенного качества;
  • цифра «3» означает порядковый номер марки по данному ГОСТу;
  • знак «Г» свидетельствует о модификации с повышенным содержанием марганца;
  • «сп», «кп», «пс» – степени раскисления.

Заменителями марки стали Ст3 могут выступать:

  • С245, согласно ГОСТу 27772-88;
  • С285;
  • ВСт3Сп.

Зарубежные аналоги маркируются по другим правилам:

  • A57036, K01804 – США;
  • 40B, 722M24, HFS4 – Великобритания;
  • 1.0038, DC03 – Германия;
  • E24-2, E24-4 – Франция;
  • SS330, SS400 – Япония;
  • Fe360B, Fe360C – Италия;
  • G235C – Китай;
  • RSt360B – Австрия;
  • Fe235D – Венгрия.

Номенклатура продукции включает:

  • сортовой и фасонный прокат по ГОСТу 2591-2006;
  • листы различной толщины и штамповки;
  • трубы и арматуру, согласно ГОСТу 10705-80;
  • ленты и полосы, которые выпускаются по ГОСТу 14918-80;
  • проволоку разного сечения.

Свойства сплава

Основные физические свойства стали 3:

  • плотность – 7850 кг/м 3 , показатель может колебаться в определенных пределах;
  • модуль упругости – 200 ГПа;
  • коэффициент теплопроводности – 55 Вт/м*К;
  • величина, характеризующая отношение относительного поперечного сжатия к растяжению – 0,3.

Среди технических параметров особое значение придается:

  • поверхностной твердости – 131 МПа;
  • временному сопротивлению – 360-570 МПа;
  • пределу текучести – 235-245 МПа;
  • относительному удлинению – 33%;
  • относительному сужению – 59%;
  • температурному диапазону ковки – 750-1300 градусов;
  • неограниченной свариваемости любым из возможных способов;
  • отсутствию склонности к отпускной хрупкости и флокеночувствительности.

Раскисление стали

На механические свойства стали Ст3 большое влияние оказывает степень раскисления, которая обязательно должна указываться в маркировке. Раскислением называют процесс удаления растворенного кислорода из расплава. Кислород считается вредной примесью, так как он образует с железом оксиды, повышающие хрупкость и пористость сплава.

В качестве раскислителей используются вещества, обладающие более высоким сродством к кислороду, чем железо – марганец, кремний или алюминий. Соединяясь с кислородом, они восстанавливают железо до свободного состояния. Образующиеся при этом оксиды MnO, SiO2, Al2O3 удаляются вместе со шлаками. Различают три степени окисления стали.

Спокойные стали входят в разряд самых качественных. Они маркируются символами «сп» и отличаются:

  • плотной, однородной структурой;
  • высокими показателями пластичности;
  • максимальной устойчивостью к коррозии.

Характеристики стали 3сп позволяют использовать ее при сооружении несущих металлоконструкций. Ее главным недостатком является высокая стоимость.

Полуспокойные стали («пс») занимают промежуточное положение по качеству и цене. Их кристаллизация происходит без кипения, но с выделением большого количества газа. В силу более доступной стоимости полуспокойные стали часто используют для изготовления менее ответственных изделий.

Кипящие стали характеризуются:

  • неоднородной структурой;
  • высокой загрязненностью газами;
  • повышенной хрупкостью.

Но они превосходно поддаются обработке при любом температурном режиме. При соблюдении необходимых условий они представляют самый доступный и практичный материал.

Термическая обработка

Для улучшения эксплуатационных характеристик стали Ст3 применяется термообработка с помощью:

  • отжига, позволяющего добиться равновесной структуры металла и более низкой пластичности;
  • закалки, придающей сплаву максимальную твердость;
  • отпуска, который снимает внутренние напряжения, возникающие при закалке;
  • цементации, повышающей поверхностную твердость и износоустойчивость без изменения внутренней структуры.
  • для закалки – 900-920 градусов;
  • отпуска – 180-250;
  • нормализации – 920-950 градусов.

После термообработки основной структурной составляющей поверхности сплава становится мартенсит с карбидами высокой износостойкости и твердости – выше 60 HRC. Внутренняя структура металла будет оставаться пластичной и вязкой с показателем твердости 30-42 HRC.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы сплава определяются его механическими свойствами. Одной из важных характеристик стали 3 является хорошая свариваемость без предварительной подготовки и последующей термообработки. Сварку можно проводить любым из методов:

  • дуговым;
  • электрошлаковым;
  • контактно-точечным;
  • плавящимся электродом в углекислом газе;
  • аргонно-дуговым.

Для изделий, толщина которых превышает 36 мм, сварочные работы рекомендуется проводить с подогревом детали и термической обработкой шва.

Сплав представляет универсальный конструкционный материал, который по совокупности положительных качеств превосходит высоколегированные стали.

Достоинства марки стали Ст3сп состоят:

  • в наличии гомогенной структуры, обеспечивающей защиту металла от внешнего воздействия;
  • высокой коррозионной устойчивости;
  • повышенной твердости и упругости;
  • отсутствии флокеночувствительности и отпускной хрупкости;
  • устойчивости к динамическим нагрузкам;
  • доступной стоимости по сравнению с другими сплавами.

Недостатком сталей Ст3 является невысокая устойчивость к низким температурам.

Область применения

Технологические параметры спокойных сталей позволяют использовать их в производстве:

  • листового и фасонного проката;
  • труб и арматуры для магистральных газопроводов;
  • крупных подвесных конструкций в железнодорожной отрасли;
  • двухслойных листов, устойчивых к коррозии.

Наиболее широкое применение имеют полуспокойные стали. Несмотря на сниженные показатели твердости и пластичности, эти сплавы характеризуются более доступной стоимостью. Из них получают:

  • трубы для систем отопления разного диаметра и толщины стенок;
  • листовой прокат для обшивки корпуса различных агрегатов;
  • уголки и квадраты для несущих конструкций.

Кипящая сталь входит в категорию самых доступных по стоимости. Из-за высокой концентрации кислорода эксплуатационные свойства материала заметно ниже, но он хорошо поддается термической обработке. Из него производят изделия рядового назначения, которые не подвергаются переменным нагрузкам.

Сталь Ст3

Сталь представляет собой материал, в котором основными элементами становятся железо и углерод, а другие вещества включаются в состав для изменения эксплуатационных качеств или контролируются в определенном диапазоне. Довольно больше распространение получила сталь 3. Она применяется для производства самых различных заготовок. Сталь Ст3 многим известна по трубам, которые применяются при создании систем теплоснабжения. Характеристики стали и ее особенности, к примеру, химический состав определяют не только широкое распространение металла, но и определенные особенности термической обработки.

Химический состав

Каждая категория стали характеризуется своим определенным химическим составом. Он во многом определяет область применения создаваемых заготовок и сложности, которые возникают при термической обработке.

Химический состав стали Ст3 делает ее одним из самых распространенных материалов, которые можно встретить на рынке. Без этого металла сложно себе представить современные строительные работы.

Ключевыми моментами, которые касаются химического состава, назовем следующее:

  1. Как ранее было отмечено, основными химическими элементами являются железо и углерод. Первый элемент имеет концентрацию 97%, углерода всего 0,14-0,22%. Именно углерод определяет показатель твердости и некоторые другие физико-химические свойства структуры.
  2. В состав структуры включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными элементами стали хром и никель, концентрация которых составляет 0,3%. В этой же концентрации в состав включается медь.

При большом количестве разновидностей сталей у рассматриваемой жестко контролируется концентрация вредных примесей, которыми являются фосфор и сера. Кроме этого, в состав в большой концентрации входит азот, на который приходится около 0,1 массы.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3, характеристики которой будут рассмотрены подробно, применяется в качестве основы при изготовлении просто огромного количества различных заготовок. Это можно связать с уникальными физическими и механическими свойствами. Механические свойства стали Ст3, которые контролируются при выпуске заготовок, следующие:

  1. Временное сопротивление.
  2. Предел текучести.
  3. Степень изгиба под воздействием большого усилия.
  4. Относительное удлинение.
  5. Ударная вязкость при определенной температуре.

Наиболее важные технические характеристики углеродистой стали 3 следующие:

  1. Поверхность имеет твердость 131 МПа.
  2. Плотность стали неоднородная, вес также может варьироваться в большом диапазоне.
  3. Свариваемость не характеризуется какими-либо ограничениями.
  4. К отпускной хрупкости структура не склонна.

Рассматриваемые свойства стали 3 определяют ее широкое распространение именно в сфере строительства. Большое распространение получил и различный прокат, который применяется при механической обработке.

Расшифровка марок Ст3

Провести расшифровку любой марки можно в соответствии с установленными стандартами и нормативной документации. Обозначение стали по ГОСТ позволяет при расшифровке марок определить основные качества. ГОСТ 380 определяет наличие следующих разновидностей металла:

  1. Сталь Ст3сп.
  2. Сталь Ст3пс.
  3. Сталь Ст3кп.

Стоит учитывать, что индексы должны применяться при любой маркировке.

Свойства различных марок Ст3

Марка материала может расшифровываться следующим образом:

  1. СТ – обозначение, которое указывает на обыкновенное качество углеродистой стали. Примером назовем Ст3сп5.
  2. 3 – цифра, являющаяся условным номером марки сплава. В зависимости от концентрации углерода могут применяться цифры в пределе о 0 до 6.
  3. Г – в некоторых случаях может применяться подобный символ для обозначения марганца. Определенный тип стали, к примеру, Ст3гпс имеет в составе марганец 0,8%.
  4. Сп – степень раскисления материала. При рассмотрении Ст3пс5 можно сказать, что структура полуспокойная, но при этом степень раскисления достаточно высокая. Обозначение «пс» применяется для полуспокойных, «кп» — кипящих сплавов.

Расшифровывается Ст3кп2 подобным образом относительно недавно. Ранее использовались другие стандарты при маркировке. Кроме этого, ранее деление металла проводилось на несколько различных групп.

Применение стали Ст3

Рассматривая различные марки стали нужно учитывать тот момент, что они классифицируются по степени раскисления. Этот химический процесс предусматривает удаление с состава кислорода. Слишком большая концентрация кислорода определяет снижение физических и механических свойств.

Классификация проводится следующим образом:

  1. Спокойная характеризуется тем, что в состав входит от 0,16 до 0,3% кремния.
  2. Полуспокойная имеет средний показатель концентрации рассматриваемого элемента.
  3. Кипящая отличается по химическому составу от спокойной тем, что в составе содержится кремния не менее 0,05%.

Маркируется материал Ст3 соответствующим образом. Для проведения химического процесса могут использоваться различные вещества.

Стоит учитывать, что спокойная обходится намного дороже других вариантов исполнения. Это можно связать со следующими моментами:

  1. Структура однородная, за счет чего повышается степень защиты материала от воздействия окружающей среды.
  2. В состав входит небольшое количество кислорода, что и определяет высокие эксплуатационные качества.

При использовании спокойной стали могут изготавливать следующие изделия:

  1. Прокат листового и фасонного типа.
  2. Арматура и детали, которые можно применять для создания трубопровода. Для транспортировки теплоносителя или газа, другой среды могут применятся различные трубы. Для того чтобы они выдерживали высокую нагрузку и воздействие окружающей среды при изготовлении должны применять материалы, обладающие прочностью и твердостью. Кроме этого, уделяется внимание и себестоимости, так как слишком дорогие сплавы могут быть менее практичными в применении. Сталь 3 подходит в большей степени для изготовления подобных изделий.
  3. Основные и второстепенные элементы, применяемые при изготовлении подвесных конструкций и железнодорожных элементов. В железнодорожной отрасли наиболее востребованы металлы, которые имеют невысокую стоимость и высокие эксплуатационные качества. За счет больших размеров подвесных конструкций цена одного квадратного метра также имеет большое значение.

Полуспокойная разновидность стали, применение которой также весьма широкое, в составе имеет около одного процента кислорода. За счет этого характеристики твердости и пластичности выражены в меньшей степени. При применении стали 3 могут изготавливаться:

  1. Трубы. Подобный материал сегодня получил самое широкое распространение. Трубы применяются при создании отопительной системы, в качестве несущих элементов. Стоит учитывать, что трубы могут иметь различный диаметр и толщину создаваемых стенок. Рассматриваемый сплав обладает относительно невысокой коррозионной стойкостью, поэтому нужно проводить защиту поверхности от воздействия повышенной влажности.
  2. Листовой прокат также применяется крайне часто, особенно при изготовлении корпусных изделий или обшивке несущих конструкций. Толщина может варьировать в большом диапазоне. Прокат листовой может применяться при холодной гибке или штамповке. Эти два процесса характеризуются высокой производительностью. Именно поэтому рассматриваемый сплав получил самое широкое распространение.
  3. Квадраты и уголки часто применяются для получения несущих конструкций. Они характеризуются высокой прочностью, так как грани существенно повышают жесткость и могут распределять нагрузку. Уголки и квадраты характеризуются большим количеством параметров: толщина листа, угол расположения плоскостей, длина и форма поперечного сечения. Область применения – изготовление несущих конструкций и усиление уже существующих конструкций.
  4. Различные шестигранники. Они также получили широкое распространение, могут применяться в самых различных отраслях промышленности.

Лист стальной Ст3 горячекатаный

Кипящие сплавы получили широкое распространение по причине доступности. По стоимости они самые доступные, при этом получаемая структура характеризуется высокой степенью обрабатываемости. Кроме этого, сплав хорошо поддается термической обработке, однако эксплуатационные качества по причине высокой концентрации кислорода снижены.

В заключение отметим, что многие аналоги стали 3 обладают соответствующими эксплуатационными характеристиками. Зарубежные производители применяют собственные стандартны при маркировке. При этом концентрация вредных примесей выдерживается в определенном диапазоне. Применение самых современных технологий позволяет снизить количество фосфора и серы в составе, за счет материал становится более прочным и менее хрупким. В некоторых случаях проводится добавление легирующих элементов.

Технические характеристики конструкционной стали Ст3

Основными показателями, от которых зависят свойства и назначение металлического изделия, являются химический состав и термомеханическая обработка (промежуточная и окончательная). Зная химический состав, сразу можно сказать, где используется эта сталь, и какая обработка ей нужна, чтобы получить точные механические свойства. Одним из самых распространенных углеродистых конструкционных видов является сталь Ст3, характеристики которой применяются во всех сферах деятельности человека.

Применение конструкционной марки стали Ст3

Характеристики обыкновенной стали Ст3 используются для изготовления труб (профильных, круглых, цельнокатаных и сварных), профильного проката (уголка, швеллера, рельс), листа. Не всегда можно использовать Ст3, применение часто ограничивается климатической составляющей. Для работы в северном климате (ниже -41 °С), в открытых условиях необходимо отдавать предпочтение легированным сплавам со сниженной концентрацией фосфора. Для исполнения изделий, предназначенных для других климатических поясов — от умеренного до тропического — ограничений нет.

Именно Ст3 — марка стали, которая наиболее распространена из всей конструкционной категории. Объясняется это 3 факторами:

  1. Набором технических параметров: возможностью физико-химической обработки, отличной свариваемостью.
  2. Низкой стоимостью за счет малого содержания легирующих веществ, невысокими требованиями к обработке при выплавке и механической обработке, высокими допусками по содержанию фосфора и серы.
  3. Большим разбегом по содержанию химических элементов (С 0,14-0,22; Mn до 0,68; Si до 20).

Характеристики Ст3 (ГОСТ 380-2005) следующие:

  • твердость 131 МПа;
  • ударостойкость;
  • свариваемость без ограничений;
  • высокая адгезия поверхности к большому количеству лакокрасочных покрытий;
  • возможность увеличить прочность за счет физико-химической обработки.

ГОСТ и другие нормативные документы на сталь

Ст3 — это аббревиатура российского ГОСТа, в стандартах других стран сталь с таким же составом маркируется другими буквенно-цифровыми индексами. Для конструкционных марок этого типа главное значение имеет содержание химических элементов С, Mn, Si, P, S, согласно табличных данных.

Преимущества и недостатки

Среди сильных сторон этой марки:

  • Обладает отличной свариваемостью при любой термической обработке.
  • Допуски использования элементов позволяют получить большой разбег по механическим свойствам.
  • Невысокая стоимость при широких вариациях применения.
  • Возможность проведения закалки током высокой частоты (одна из самых эффективных и экономичных технологий).
  • Не склонна к отпускной хрупкости.
  • Не флокеночувствительна.

Недостаток, которым обладает марка стали Ст3, присущ всему классу углеродистых аналогов, — это склонность к коррозии. Даже обработка поверхности дает временные результаты. Среди прочих минусов:

  • Как правило, структура стали имеет крупно- или среднезернистое строение. Также при проведении цементации и азотирования зерно склонно к быстрому росту, увеличению хрупкости.
  • Нельзя использовать для открытого исполнения в северном климате.

Сортамент

Стали марки Ст3 содержат углерод в количестве 0,14-0,22. Такой металлопрокат изготавливается 2 способами: горячим (нагрев до 1100 °С) или холодным. Преимущество горячей прокатки — отсутствие напряжений в структуре за счет отпуска с прокатного нагрева. Во время охлаждения естественным образом происходит снятие наклепов, полученных при пластической деформации. Холодная прокатка используется для получения изделий толщиной или диаметром менее 4 мм (из-за образования окалины во время нагрева).

Сталь листовая горячекатаная марки Ст3 (ГОСТ 19903-2005) предназначена для изготовления сварных труб и корпусных изделий. Хорошая обрабатываемость резанием и соединением всеми видами сварки позволяет изготавливать изделия любых форм и размеров.

Марка стали С255 — аналог Ст3. Из нее изготавливают горячекатаным методом тяжелонагруженные изделия: балки, разносторонние уголки, двутавры, рельсы.

Арматуру гладкоствольную или периодического профиля, 2-4 класса прочности, прокатывают из СТ3сп с максимальным процентным соотношением хим. элементов для этой марки: содержанием углерода в 18-22 %, марганца – 50-58 %, кремния – 18-20 %.

Если сталь листовая горячекатаная марки Ст3 проходит дополнительное волочение, ее прочность очень возрастает.

Химические и физические свойства. Состав

Углеродистая сталь обыкновенного качества – это отдельная категория. Она включает в себя 7 групп: СТ1; Ст2; Ст3; Ст4; Ст5; Ст6; Ст0. Цифровой индекс указывает на класс прочности, который, в свою очередь, определяется содержанием углерода. Чтобы примерно понять диапазон, в котором используются углеродистые марки Ст3, рассмотрим основные:

  • Минимальное содержание С может быть 0,06 %. Эти марки «мягкие», их используют для изготовления сеток, гвоздей.
  • Самое большое содержание углерода 0,49 %, относятся они к среднеуглеродистым. Из них делают детали ответственного назначения: валы, полуоси. К изделиям из сталей 4-6 категорий уже применяют термическую обработку для упрочнения.

Технические свойства

Индекс в написании КП, ПС, СП показывает содержание кислорода, связанного кремнием:

Ст 3КППССП
Содержание SiДо 0,07 %0,0,8-0,15 %0,16-0,58 %

Расшифровка стали Ст3 для определения механических свойств:

Прокат проволока до 20 мм горячекатанаяσв МПа временное сопротивлениеσт предел текучестиσs % относительное удлинение
Ст3 кп360-46023527
Ст3 пс370-48024526
Ст3 сп380-390-/--/-
Ст3Гпс370-490-/--/-
Ст3Гсп390-570-/-24

Пример расшифровки маркировки

Рассмотрим маркировку Ст3, расшифровку стали по индексам:

  • Индекс Ст определяет назначение «Конструкционные стали общего назначения».
  • Цифровой индекс 3 указывает на категорию прочности, т. е. диапазон содержания углерода.
  • Если указан индекс Г, то содержание марганца в стали превышает его обычное значение (более 1 %), если он отсутствует, то содержание марганца не выше 0,58 %.
  • Индексы кп, пс, сп расшифровываются как кипящая, полуспокойная и спокойная. Они указывают на содержание кремния, который используется для раскисления стали (т. е. связывает свободный кислород на этапе раскисления и легирования).

Чем можно заменить Ст3. Аналоги

Сталь этой марки широко используется во всем мире. В стандартах других стран встречается другая аббревиатура Ст3, расшифровка ее определяет назначение и соответствующий состав.

Учеными-металловедами разработаны марки металла с использованием других легирующих элементов (хром, никель, молибден, пр.). Необходимостью для этого стало уменьшение массы конструкции за счет увеличения ее прочностных свойств. Элементы также придают сталям новые характеристики: прочность, жаростойкость, стойкость коррозии, увеличение пластичности. Самое главное, что при одинаковых показателях прочности с маркой Ст3 уменьшена общая масса, но и стоимость таких же изделий из аналогов несколько выше.

Видео: как закалялась сталь Cт3

Сталь марки Ст3

Многие конструкционные задачи требуют применение обычной стали, имеющей маркировку ст3. Этот материал не обладает ограничениями свариваемости, не имеет флокеночувствительности и не склонен к отпускной хрупкости. Сталь марки ст3 прекрасно сваривается без заранее проведенной термической обработки или подогрева, а также штампуется в горячем и холодном состоянии.

Характеристики стали СТ3

Все характеристики стали ст3 регулируют нормативы ГОСТ 380-71. В его состав может входить от 0,14 до 0,22% углерода. Сталь 3 имеет качественные свойства, которые определяются свариваемостью, механическими свойствами и коррозийной стойкостью. От механических характеристик зависит то, к какой группе относится сталь: высокопрочная, обычной или повышенной прочности.

Химический состав стали СТ3

Марка сталиМассовая доля элементов, %
УглеродМарганецКремний
СТ3кп0,14-0,220,30-0,60Не более 0,5
СТ3пс0,14-0,220,40-0,650,5-0,15
СТ3сп0,14-0,220,40-0,650,15-0,30
СТ3Гпс0,14-0,220,80-1,10не более 0,15
СТ3Гсп0,14-0,200,80-1,100,15-0,30


Ударная вязкость проката из стали СТ3

Марка стали*Толщина прокатаУдарная вязкость, ДЖ/см2, не менее
KCUKCV
+20°С-20°Спосле
механического
старения
+20°С-20°С
СТ3пс
СТ3сп
СТ3Гпс
СТ3Гсп
3,0-5,049499,8
5,1-10,0108494934
10,1-26,098292934
26,1-40,088
* Для стали СТ3кп ударная вязкость не нормируется

Назначение стали ст 3

Именно благодаря преимуществам материала обработчики металла и строители стремятся купить ст3 для своей работы. Простота сварки, прочность и удобство использования делает сталь ст3 незаменимым помощником при производстве многих деталей и метизов. Из нее делают:

  • Сварные и не сварные конструкции, выполняется производство используемых при положительных температурах деталей (щитки, каркасы, кожухи, рамы).
  • Из проката толщиной до 10мм производятся работающие без трения малонагруженные детали, такие как корыта или крышки станков.
  • Модифицированная сталь применяется для изготовления швеллеров, уголка или двутавровых балок, фасонных выгонных профилей.

Круг ст3 может использоваться для создания монтажной арматуры, сеток, хомутов, водогазопроводных труб, проволоки и других элементов.

Сталь марки 3 нефлокеночувствительна, не имеет склонности к отпускной хрупкости и обладает свариваемостью без ограничений. Свою роль играет и доступная цена на ст3.

Похожие материалы: Загрузка…

Лист холоднокатанный ст. 3

В услуги компании «Альфа-Союз» входит продажа листа сталь 3. Это изделие относится к холоднокатаному металлопрокату.

Лист сталь 3: свойства и применение

Лист ст 3 производится из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества. Этот материал применяется в изготовлении несущих либо ненесущих элементов сварных и несварных конструкций. Также из него производят детали, работа которых происходит при плюсовой температуре. Лист сталь 3 толщиной до 10 мм можно использовать при температуре от -40 до +425 °С для изготовления несущих элементов сварной конструкции. Листы толщиной 10 – 25 мм можно также применять в этих целях при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

Сталь 3 отличается неограниченной свариваемостью. Сварка может производиться без подогрева и последующей термической обработки. Материал не склонен к отпускной хрупкости и не является флокеночувствительным.

Производство листа ст. 3

Лист ст.3 изготавливают под давлением в результате прокатки пластичной металлической массы. Сначала заготовка обрабатывается путем горячей прокатки, а затем проходит окончательную обработку на стане холодной прокатки. Холоднокатаные листы считаются более качественными, чем горячекатаные. Их эксплуатационные характеристики являются значительно более высокими.

Лист ст 3: продажа и применение

Сегодня, чтобы лист сталь 3 купить, необязательно обходить весь строительный рынок или обзванивать разных производителей. Продажа листа ст 3 осуществляется по интернету. Например, на сайте нашей компании вы можете найти все необходимые характеристики изделия: на лист сталь 3 ГОСТ, стоимость и т.п. Чтобы рассчитать количество нужной вам продукции, можно воспользоваться специальным калькулятором, который также представлен на нашей странице. Все подробности заказа можно обсудить с нашими менеджерами по телефону. Мы работаем в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, но доставляем заказы также по всей России.

Чаще всего наши клиенты хотят лист ст 3 купить для его последующего применения в промышленности или строительстве по хорошей цене на лист сталь 3. Также данное изделие используют для производства режущих инструментов, гнутых профилей и др. Сфера его применения не ограничена. Холоднокатаные листы используются в изготовлении кузовов, автомобильных деталей, в отделке кровли и стен, а также в сооружении металлоконструкций.

Хотя продажей металлопроката сегодня занимаются различные компании, далеко не каждая из них может предложить действительно выгодные условия своим клиентам. Мы ориентируемся на интересы заказчиков и всегда следим за ситуацией на рынке, поэтому на лист сталь 3 цена будет очеь выгодной.

У нас можно купить не только холоднокатаный лист ст.3, но и всевозможные изделия черного и цветного металлопроката. Наша работа основана на взаимовыгодных условиях сотрудничества с покупателями! Звоните, и мы расскажем вам все подробности об изделиях и выполнении заказа.

Сталь Ст3: характеристика, расшифровка, ГОСТ


Химический состав

Марку Ст3 относят к углеродистым конструкционным сталям обыкновенного качества. В состав входят следующие химические элементы:

  • углерод до 0,22%;
  • кремний до 0,17%;
  • марганец до 0,65% и многие другие, в том числе хром и никель.

ГОСТ

Металлургические комбинаты производят следующую номенклатуру изделий из марки Ст3:

  1. Поковки ГОСТ 8479-70;
  2. Прокат ГОСТ 2591-2006;
  3. Полосовой и ленточный прокат ГОСТ 14918-80;
  4. Рельсы ГОСТ 5812-82;
  5. Трубы и арматура к ним ГОСТ 10705-80;

Расшифровка стали Ст3

Поставляемая заказчику сталь должна быть отмаркирована в соответствии с ГОСТ 380-2005. Полное название Ст3 должно звучать следующим образом Ст3Гсп ГОСТ 380-2005. Ее расшифровка звучит следующим образом:

  • Ст – так обозначают углеродную сталь обыкновенного качества;
  • 3 – порядковый номер марки сплава по ГОСТ 380-2005;
  • Г – это обозначение марганца. Если в сплаве его более 0,8%, то ее необходимо указывать.
  • Сп – уровень раскисления.

В качестве заменителя можно использовать сталь С245, это определено в ГОСТ 27772-88 и С285

Углеродистая сталь марки ст3сп — обыкновенного качества

Заменители

Сталь СтЗпс, Сталь С245

Иностранные аналоги

Европа EN 10027-1 (EN 10027-2)S235JR (1.0038)
Германи DINRSt37-2, USt37-2
США (AISI, ASTM)A238/C
Франция (AFNOR)E 24-2
Великобритания BS40B
Чехия (CSN)11375
Польша PN/HSt3SV, St3SJ, St3S4U

Расшифровка стали Ст3сп

  • Буквы «В» обозначает, что данная сталь, поставляемая по механическим свойствам и с отдельными требованиями по химическому составу,
  • Буквы «Ст» обозначает «Сталь»,
  • цифра 3 обозначает условный номер марки в зависимости от химического состава,
  • буквы «сп» — спокойная (степень раскисления стали),
  • Если после буквы «сп» следует цифра, то она обозначает категорию. Если цифры нет, то категория стали 1. В зависимости от категории сталь имеет различные нормируемые показатели (см. ниже).

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 535-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 19771-93, ГОСТ 19772-93, ГОСТ 8278-83, ГОСТ 8281-80, ГОСТ 8282-83, ГОСТ 8283-93, ГОСТ 380-94, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89.
  • Лист толстый ГОСТ 19903-74.
  • Лист тонкий ГОСТ 19903-74.
  • Лента ГОСТ 503-81, ГОСТ 6009-74.
  • Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70, ГОСТ 535-88.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 10705-80.

Характеристики, применение и назначение

Сталь Ст3сп относится к конструкционным углеродистым сталям обыкновенного качества общего назначения и применяется для изготовления следующих деталей и конструкций:

  • Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.
  • Фасонный и листовой прокат (5-й категории) — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 до +425 °C;
  • при толщине проката свыше 25 мм в интервале от -20 до +425 °C при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

По международному стандарту ИСО 630:1995 сталь Ст3сп обозначается Е 235-С (Fe 360-C)

Ст.3 является широко распространенной сталью в нефтяной, нефтехимической и нефтегазовой промышленности. Из стали этой марки можно изготавливать сварные и штампованные изделия:

  • рамы,
  • каркасы
  • салазки тяжелого нефтепромыслового оборудования
  • основания (блоки)
  • детали буровых и эксплуатационных вышек и мачт
  • тормозные ленты
  • шкивы
  • кулачковые соединительные муфты буровых установок
  • ключи
  • заглушки
  • крышки грязевых насосов
  • стойки
  • кронштейны
  • корпуса редукторов
  • станины буровых установок и т.д.

Температура критических точек, °C

Ас1Ас3Аr3Аr1
735850835680

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

CMnSiPSCrNiCuAs
не более
0,14-0,220,40-0,650,12-0,300,040,050,300,300,300,08

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Марка сталиМассовая доля химических элементов
углеродамарганцакремния
Ст3сп0,14-0,220,40-0,650,15-0,30

ПРИМЕЧАНИЕ.

  1. Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3сп, должна быть не более 0,30% каждого.
  2. Массовая доля серы в стали Ст3сп, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
  3. Массовая доля азота в стали должна быть не более:
      выплавленной в электропечах — 0,012%;
  4. мартеновской и конвертерной — 0,010%.
  5. Массовая доля мышьяка должна быть не более 0,080%.

Нормируемые показатели стали Ст3сп по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Катег- орияХимич- еский составВремен- ное сопротив- ление σвПредел текуче- сти σтОтноси- тельное удли- нение δ5Изгиб в холо- дном сос- тоянииУдарная вязкость
KCUKCV
При темпе- ратуре, °CПосле механи- ческого старенияПри темпе- ратуре, °C
+ 20-20+ 20-20
1++++
2+++++
3++++++
4++++++
5+++++++
6++++++
7++++++

ПРИМЕЧАНИЕ

  • Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» означает, что показатель не нормируется.
  • Химический состав стали по плавочному анализу или в готовом прокате — в соответствии с заказом.

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУСтЗсп5 ГОСТ 380СтЗсп4-5 ГОСТ 380СтЗсп4 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)ГОСТ 10705 группа ВГОСТ 10706 группа ВТУ 14-3-377-87ТУ 14-3-1399-95ГОСТ 10706 группа В
Номинальный диаметр, мм10-500450-1400200-400200, 350, 400, 500400-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)ГОСТ 10705ГОСТ 10706ТУ 14-3-377-87ТУ 14-3-1399-95ГОСТ 10706
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1)Среды групп Б, ВСреды группы В Среды группы Б, кроме СУГСреды группы В, кроме пара и горячей водыВсе среды, кроме группы А(а) и СУГСреды группы Б, кроме СУГ
Расчетные параметры трубопроводаМаксимальное давление, МПа≤1,6≤2,5≤1,6
Максимальная температура, °С300200300200
Толщина стенки трубы, мм≤12≤10
Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °Cболее 0,35[σ]минус 20
не более 0,35[σ]минус 40

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУСтЗспЗ, СтЗсп2 ГОСТ 380СтЗсп5 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)ТУ 14-3-943-80ТУ 14-3-954-80
Номинальный диаметр, мм200-500500-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)ТУ 14-3-943-80ТУ 14-3-954-80 с учетом требований п.2.2.10 ГОСТ 32569-2013
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1)Все среды, кроме группы А и СУГВсе среды, кроме группы А и СУГ
Расчетные параметры трубопроводаМаксимальное давление, МПа≤1,6≤2,5
Максимальная температура, °С200300
Толщина стенки трубы, мм≤6≤12
Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °Cболее 0,35[σ]минус 30минус 20
не более 0,35[σ]минус 20

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

Применение стали Ст3сп для крепежных деталей(ГОСТ 32569-2013)

Марка сталиТехнические требованияДопустимые параметры эксплуатацииНазначение
Температура стенки, °СДавление среды, МПа (кгс/см2), не более
СтЗсп4 ГОСТ 380СТП 26.260.2043От -20 до +3002,5 (25)Шпильки, болты, гайки
10 (100)Шайбы

Условия применения стали Ст3сп для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

МатериалНД на поставкуТемпература рабочей среды (стенки), °СДополнительные указания по применению
Ст3сп ГОСТ 380Поковки ГОСТ 8479
Сортовой прокат ГОСТ 535, категории 3-5
От -30 до 300Для сварных узлов арматуры на давление PN≤2,5 МПа (25 кгс/см2)
Лист ГОСТ 14637, категории 3-6От -20 до 300Для сварных узлов арматуры на давление PN 5 МПа (50 кгс/см2).
Для категорий 4, 5 толщина листа для Ст3сп не более 25 мм; для категории 3 толщина листа не более 40 мм

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа стойкостиБаллЭрозионная стойкость по отношению к стали 12X18h20TМатериал
Нестойкие60,005-0,05Cтали ВСт3сп3 и ее сварные соединения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

Марка сталиСт3сп
Временное сопротивление σв, Н/мм2 (кгс/мм2), для проката толщин, ммдо 10 включ.380-490 (39-50)
св.10370-480 (38-49)
Предел текучести σт, Н/мм2 (кгс/мм2), для проката толщин, мм (не менее)до 10 включ.255(26)
св. 10 до 20 включ.245(25)
св. 20 до 40 включ.235(24)
св.40 до 100 включ.225(23)
св. 100205(21)
Относительное удлинение δ5, %, для проката толщин, мм (не менее)до 20 включ.26
св.20 до 40 включ.25
св.4023
Изгиб до параллельности сторон (а — толщина образца, d — диаметр оправки), для проката толщин, ммдо 20 включ.d = a
св.20d = 2a

ПРИМЕЧАНИЕ

  1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
      снижение предела текучести на 10 Н/мм2 (1 кгс/мм2) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
  2. снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
  3. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм2 (5 кгс/мм2), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.

Ударная вязкость проката (ГОСТ 535-2005)

Марка сталиСт3сп
Толщина проката, ммСв. 5,0 до 10,0 включ.
KCU, Дж/см2 (кгс*м/см2), не менееТип образца по ГОСТ 94542,3
При температуре, °С+20108(11)
-2049(5)
После механического старения49(5)
KCV, Дж/см2 (кгс*м/см2), не менееТип образца по ГОСТ 945412,13
При температуре, °С+2034(3,5)
-20

ПРИМЕЧАНИЕ

  • Знак «-» означает, что показатель не нормируется.
  • Определение ударной вязкости проката круглого сечения проводят начиная с диаметра 12 мм, квадратного — начиная со стороны квадрата 11 мм.
  • Допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в настоящей таблице.
  • Ударную вязкость KCV определяют при толщине проката до 20 мм включительно.

Механические свойства проката

ГОСТСостояние поставкиСечение, ммσ0,2, МПаσв, МПаδ5(δ4),%
не менее
ГОСТ 380-94Прокат горячекатаныйДо 20245370-48026
Св. 20 до 4023525
Св. 40 до 10022523
Св. 10020523
ГОСТ 16523-89(образцыпоперечные)Лист горячекатаныйДо 2,0 вкл.370-480(20)
Св. 2,0 до 3,9 вкл.(22)
Лист холоднокатаныйДо 2,0 вкл.370-480(22)
Св. 2,0 до 3,9 вкл.(24)

Механические свойства поковок

ГОСТТермообработкаСечение, ммσ0,2, МПаσв, МПаδ5,%ψ, %KCU, Дж/см2Твердость НВ
не менее
ГОСТ 8479-70НормализацияДо 100175353285564101-143
100-300175353245059
До 100195392265559111-156
100-300195392235054

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Вид прокатаНаправление вырезки образцаСечение, ммKCU, Дж/см2
+20 °C-20 °Cпосле механического старения
не менее
ЛистПоперечное5-9783939
10-25682929
26-4049
Широкая полосаПродольное5-9984949
10-25782929
26-4068
Сортовой и фасонныйТо же5-91084949
10-25982929
26-4088

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °Cσ0,2, МПаσв, МПаδ5,%ψ, %KCU, Дж/см2
Горячекатаная заготовка размерами 140×120 мм
202204453359154
300205199
5001802853480119
Лист и фасонный прокат в горячекатаном состоянии толщиной до 30 мм
20205-340420-52028-3756-68
200215-285
30005-265
400155-255275-49034-4360-73
500125-175215-39036-4360-73
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
700731005796
80051639595
900386584100
1000254379100
1100193180100
1200142584100

Предел выносливости

Образецσ-1, МПаn
Гладкий191107
С надрезом93107

ПРИМЕЧАНИЕ. Лист толщиной 40 мм в горячекатаном состоянии.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,8 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σв = 400 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Сварка

Свариваемость — сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС пс флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины свыше 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Допускается применение стали ст3сп для сварных соединений трубопроводной арматуры при температуре рабочей среды (стенки) от -20 до 300 °C.

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Марка основного материалаТип электрода по ГОСТ, ТУ, (рекомендуемые марки электродов)Температура применения, °СДополнительные указания
Ст3спЭ42, Э46 ГОСТ 9467 (АНО-4, АНО-5,ОЗС-6)Не ниже -15
Э42А, Э46А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А, 0ЗС-2, СМ-11)Не ниже -30
Э50А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/55)ниже -30 до -40После сварки термообработка – нормализация плюс отпуск (630–660) °С, 2 ч

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Марка основного материалаМарка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, рекомендуемый защитный газ или смесь газовТемпература применения, °С
Ст3спСв-08Г2С Углекислый газ ГОСТ 8050, аргон ГОСТ 10157От -20 до 300

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Марка основного материалаМарка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, Рекомендуемая марка флюса по ГОСТ 9087Дополнительные указания
Электроды, тип по ГОСТ 10052 (рекомендуемые марки)Сварочная проволока, ГОСТ 2246 или ТУ
Группа АГруппа Б
10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ ГОСТ 977 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9 ГОСТ 5632 08Х18Н10Т-ВД ТУ 14-1-3581 10Х18Н9, 10Х18Н9-ВД, 10Х18Н9-Ш ТУ 108.11.937 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ 654) ГОСТ 5632 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432) 10Х17Н13М2Т (ЭИ 448) ГОСТ 5632Ст3сп ГОСТ 380Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6, ЗИО-8), Э-11Х15Н25М6АГ2 (НИАТ-5, ЦТ-10)Св-07Х23Н13Сварное соединение неравнопрочное
Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) 582/23, 855/51Св-10Х16Н25АМ6 Cв-06Х15Н35Г7М6Б Cв-03Х15Н35Г7М6БСварное соединение неравнопрочное. Сварочные материалы применяются для изделий, подведомственных Ростехнадзор

Сварочные материалы для сварки стали ст3сп с другими сталями

Марки свариваемых сталейСварочные материалыТемпература применения, °С
Ст3спСв-08, Св-08А АН-348А, ОСЦ-45 АНЦ-1Не ниже -20

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали ст3сп

Марки свариваемых сталейТолщина свариваемых кромок, ммТемпература предварительного и сопутствующего подогрева, °СИнтервал между окончанием сварки и началом отпуска, часТемпература отпуска, °С
сварканаплавка материалами аустенитного класса
Ст3спДо 36Не требуетсяНе требуетсяНе ограничиваетсяНе требуется
Свыше 36 до 100630-660
Свыше 100100

Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

Сварочные материалыОсновной материалДиаметр электрода, проволоки, ммСила сварочного тока, АНапряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А* УОНИ 13/55Ст3сп3,0 4,0 5,0От 100 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280От 22 до 26
Св-08Г2С1,6От 100 до 120От 12 до 14
2,0От 140 до 160

ПРИМЕЧАНИЕ. * — наряду с маркой электродов УОНИ 13/… возможно применение марки УОНИИ 13/…, в зависимости от обозначения марки в ТУ завода изготовителя электродов.

Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

Марка электродовОсновной материалДиаметр электрода, ммСила сварочного тока, АНапряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А*, УОНИ 13/55Ст3сп3 4 5От 110 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280От 22 до 26

ПРИМЕЧАНИЕ. * — наряду с маркой электродов УОНИ 13/… возможно применение марки УОНИИ 13/…, в зависимости от обозначения марки в ТУ завода изготовителя электродов.

Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов

Марка электродовОсновной материалДиаметр электрода, ммСила сварочного тока, АНапряжение на дуге, В
Св-08Г2ССт3сп1,6 2,0 3,0От 100 до 120 От 150 до 170 От 200 до 240От 12 до 14

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка сталиТемпература, К (°С)
323 (50)373 (100)423 (150)473 (200)523 (250)573 (300)623 (350)673 (400)723 (450)773 (500)823 (550)873 (600)
Ст3сп511,511,912,212,512,813,113,413,613,814,014,214,4

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка сталиТемпература, К (°С)
293 (20)323 (50)373 (100)423 (150)473 (200)523 (250)573 (300)623 (350)673 (400)723 (450)773 (500)
Ст3сп5,200 (2,04)197 (2,01)195 (1,99)192 (1,96)190 (1,94)185 (1,88)180 (1,84)175 (1,79)170 (1,73)165 (1,68)160 (1,63)

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Сталиλ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700
Ст3сп55545045393430

Узнать еще

Сталь 8X3 инструментальная штамповая…

Сталь 3Х3М3Ф инструментальная штамповая…

Сталь 60С2А рессорно-пружинная…

Сталь 40ХН2МА конструкционная легированная…

Применение стали Ст3

Технические параметры Ст3, позволяют ее использовать для производства нагруженных элементов сварных конструкций и деталей машин и механизмов, работающие при положительных температурах.

Некоторые виды проката, в частности, пятой категории используют при производстве металлоконструкций, которые могут работать при температурах от -40 до 425 градусов Цельсия при знакопеременных нагрузках.

После сооружения сложных конструкций имеет смысл провести термическую обработку, в частности, отжиг. Та операция необходима для снятия напряжений, возникающих после выполнения сварочных работ.

Кроме того, этот материал используют при производстве строительной арматуры Ат400с.

Лист, произведенный из данной стали, применяют для производства деталей, произведенной по технологии холодной штамповки. Из него производят корыта для сбора СОЖ и отработанных масел, устанавливаемых на станках, емкости различного объема и назначения, крышки для станочного оборудования, кожухи и пр.

Примеси и способ раскисления

В качестве примесей для производства стали Ст3сп используются следующие вещества:

  • хром в количестве 0,3%;
  • никель в количество 0,3%;
  • медь в том же количестве, что и первые два компонента;
  • содержание серы не должно превышать 0,005%;
  • фосфор в количестве не более 0,04%;
  • азота не больше 0,1%.

Далее идет процесс раскисления стали, который является одним из важнейших. В течение этой операции из вещества удаляется весь кислород, а дальнейшие качества будут ухудшаться в зависимости от того, какое вещество использовалось. В зависимости от протекания процесса имеется три вида:

  • Спокойная сталь — в качестве примесей для раскисления используют марганец, кремний, алюминий.
  • Кипящая — используется только марганец.
  • Полуспокойная — применяются марганец и алюминий.

Таким образом, становится ясно, что расшифровка стали Ст3сп — это спокойная сталь. Этим производитель указывает на степень раскисления вещества.

Аналоги

Как уже отмечалось, марка Ст3 востребована при производстве разнообразных конструкций, и по сути, является самой популярной конструкционной сталью. Это и послужило тому, что ее производят металлургические комбинаты, расположенные во всех частях мира, например:

  • США — A284Gr.D, A57036;
  • Германия — 1.0038;
  • Япония — SS330;
  • Евросоюз — Fe37-3FN;
  • Китай — Q235.

Поставщики сталей, произведенной за пределами нашей страны, должны представить документы, подтверждающие соответствие импортных материалов отечественным ГОСТ и ТУ.

Модуль упругости — что это?

Модулем упругости какого-либо материала называют совокупность физических величин, которые характеризуют способность какого-либо твёрдого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы. Выражается она буквой Е. Так она будет упомянута во всех таблицах, которые будут идти далее в статье.

Невозможно утверждать, что существует только один способ выявления значения упругости. Различные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже будут приведены три основных способа расчёта показателей этой характеристики для разных материалов:

  • Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации. Определяется вариант Юнга отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно именно его называют просто модулем упругости.
  • Модуль сдвига (G), называемый также модулем жёсткости. Этот способ выявляет способность материала оказывать сопротивление любому изменению формы, но в условиях сохранения им своей нормы. Модуль сдвига выражается отношением напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется в виде изменения прямого угла между имеющимися плоскостями, подвергающимися воздействию касательных напряжений. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
  • Модуль объёмной упругости (К), которые также именуется модулем объёмного сжатия. Данный вариант обозначает способность объекта из какого-либо материала изменять свой объём в случае воздействия на него всестороннего нормального напряжения, являющимся одинаковым по всем своим направлениям. Выражается этот вариант отношением величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
  • Существуют также и другие показатели упругости, которые измеряются в других величинах и выражаются другими отношениями. Другими ещё очень известными и популярными вариантами показателей упругости являются параметры Ламе или же коэффициент Пуассона.

Технологические свойства

Сталь этой марки не имеет никаких ограничений по свариванию любым доступным способом в т.ч. газовой, электрической.

Ключевыми показателями стали можно назвать следующие:

  • стойкость к воздействию коррозии;
  • механические характеристики;
  • свариваемость.

Эти показатели позволяют разделить стальные сплавы на такие группы, как: обычной, повышенной и высокой прочности. Для деталей, имеющих толщину или диаметр свыше 36 мм, после сварки имеет смысл выполнить термообработку, которая снимет напряжения, возникающие в зоне сварочного шва под воздействием высокой температуры сварки.

Инструментальные стали

К материалам из большой и разнообразной группы инструментальных марок предъявляются специфические требования, связанные с особенностями применения производимых из них изделий. Внутри группы также есть свои подгруппы. Основные – это сплавы для:

  • режущих инструментов;
  • измерительных инструментов;
  • штамповые;
  • валковые.

Для режущих инструментов

Главное требование к сплавам этой группы — способность сохранять заданную твердость, прочность и термостойкость при длительных механических и термических нагрузках.

Инструмент из инструментальной стали для режущих инструментов

Такие сплавы отличаются весьма высокой стоимостью, поэтому режущий инструмент, как правило, не делают целиком из инструментальных материалов, а используют режущие пластины или поверхности другой формы, вплавляемые или закрепляемые на основе, сделанной из конструкционных марок. Это позволяет существенно снизить стоимость и продлить срок службы инструмента

Группа также подразделяется на:

  • Углеродистые инструментальные сплавы. В их состав входит от 0,5 до 1,3% углерода. Применяется для обычного режущего инструмента массового применения.
  • Легированные инструментальные. Для повышения прочности и теплостойкости (до 300 °С) применяют легирующие добавки – хром, ванадий и другие от 1 до 3%. Из таких материалов делают сверла, фрезы и протяжки.
  • Быстрорежущие. Применяются для высокоэффективного прогрессивного инструмента, обладающего высокой теплостойкостью — до 660 °С.

Высокая стоимость прогрессивного инструмента с лихвой окупается в общем случае повышением производительности оборудования, сокращением износа станков в расчете на одно изделие, снижением трудоемкости и повышением темпа выпуска изделий. Экономический эффект зависит от размера серии.

Стали для измерительных инструментов

Основное требование к материалам этой группы — это стабильность формы и размеров в процессе измерения и хранения.

Изделие из стали для измерительных инструментов

Второе по значимости свойство — это исключительное качество поверхности, хорошая обрабатываемость и особенно шлифуемость. Разумеется, требования к износостойкости и твердости также остаются в силе. Применяют как недорогие углеродистые славы, так и легированные хромом, никелем и другими присадками. Изделия подвергают цементации и закалке для улучшения качества поверхности и повышения износостойкости. В последнее время, с развитием передовых бесконтактных способов и средств измерения, таких, как лазерные, ультразвуковые и программно-аппаратное интегрированные в обрабатывающие центры, потребность в сплавах этой группы несколько снизилась. Но они по-прежнему востребованы как на опытных производствах, так и при изготовлении и поверке тех самых прогрессивных средств измерения.

Штамповые стали

Сплавы этой группы должны отличаться особой твердостью, прокаливаемостью и термостойкостью. Главное же требование к ним — высокая износостойкость и постоянство формы изделия. Сюда входят сплавы:

  • Холодной штамповки. К основным требованиям — твердости, износостойкости, стабильности формы и размеров — добавляются термостойкость и высокая вязкость, поскольку изделия работают в условиях высокого давления и ударов. Изготавливаются на основе хромосодержащих лигатур с добавлением других элементов. Многие сорта взаимозаменяемы с быстрорежущими.
  • Горячей штамповки. К требованиям для сплавов холодной штамповки добавляется повышенная прочность и вязкость при сильном нагревании (до 500 °С) и высокая теплопроводность для избегания перегрева. Легируются высокими содержаниями хрома, ванадия, никеля и др.

Валковые стали

Применяются для изготовления разнообразных валков прокатных станов, ножей для резки металла, матриц и пуансонов. Применяются также для изготовления уникальных высоконагруженных узлов бумагоделательного и горного оборудования.

Валковая сталь

К ним выдвигаются следующие требования:

  • Высокая прокаливаемость для достижения необходимой прочности по всей детали, достигающей иногда десятка метров. При этом закалку проводят с медленным графиком охлаждения в масле.
  • Глубокая прокаливаемость. Для обеспечения постоянства размеров и формы выпускаемого проката важно, чтобы зона высокой прочности не сосредотачивалась в приповерхностном слое, а равномерно проникала по всему объему изделия, достигающего в диаметре нескольких метров, гарантируя заданную жесткость всего валка. Этого добиваются доведением углерода до 0,8%, специальным подбором лигатур (включая кремний и бор) и тщательным соблюдением программы термообработки, в особенности в части графика охлаждения.
  • Высокая износостойкость. Гарантирует долгую бесперебойную работу всего прокатного стана, стабильность параметров проката и снижение расходов на внеплановый ремонт и последующую настройку оборудования.
  • Достаточная контактная прочность. Значение параметра с заданным запасом должно превышать напряжения, возникающие в ходе технологического процесса, учитывая как нагрузки от веса самого оборудования, так и возникающие вследствие сопротивления прокатываемого материала.
  • Минимизация собственных деформаций, нарушения соосности и коробления в ходе термообработки, а также максимально возможная стабильность формы и размеров изделия при его работе.

Завершается перечень требований приемлемой обрабатываемостью изделий и отличной шлифуемостью и полируемостью поверхностей. Это позволит получать прокат стабильно высокого качества.

Механическая обработка

Выбор режимов резания и подбор инструмента – это важная часть, необходимая для составления правильного технологического процесса обработки деталей, изготовленных из Ст3.

Для ее точения или фрезерования применяют режущий инструмент, выполненный из твердых сплавов ВК8, Т5К10. Для получения резьбы и внутренней, и наружной применяют метчики и плашки, выполненные из сталей Р18, Р6М5. При обработке на станках токарно-фрезерной группы целесообразно применять водоэмульсионные СОЖ, например, Эмульсол. Кстати, при нарезании резьбы вручную желательно использовать касторовое масло, которое существенно облегчает работу.

Выбор скорости обработки производят на основании свойств стали, технических параметров станочного оборудования и вида обработки. Например, при диаметре заготовки от 60 до 100 мм, допустимо использовать токарный резец с размером державки 16х25 мм. При глубине резания в 3 мм, скорость подачи суппорта должна равняться от 0,7 до 1,2 мм на один оборот шпинделя. При обработке на токарном станке допускается скорость вращения шпинделя в пределах 700 оборотов в минуту.

Примеры маркировки сталей различных видов

Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.

Содержание элементов в распространенных марках стали (нажмите для увеличения)

Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали. К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%. Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.

20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром. Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента. За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.

Можно рассмотреть пример обозначения хромокремнемарганцевой стали 30ХГСА. Она, согласно маркировке, состоит из углерода (0,3%), марганца, кремния, а также хрома. Каждого из данных элементов в ней содержится в границах 0,8–1,1%.

Особенности производства

Свойства готового материала определяются теми веществами, которые входят в его состав и во многом зависят от того какие технологии применялись при производстве того или иного сплава.

Основу стального сплава составляет феррит. Это составляющая железоуглеродистых сплавов. Он, по сути, является твердым раствором углерода и легирующих компонентов. Для повышения его прочности расплав насыщают углеродом.

К примесям, от которых, кроме вреда, ждать нечего относят фосфор и серу, а также их производные. Фосфор, вступая в реакцию с ферритом, понижает пластичность сплава во время воздействия высоких температур и усиливает хрупкость под воздействием холода. В процессе расплава может образовываться сернистое железо, которое может привести к красноломкости. Сталь Ст3 содержит в своем составе не более 0,05% серы и фосфора 0,04%.

Для производства конструкционных сталей применяют две сталеплавильные технологии:

  • мартеновскую;
  • конвертерную.

Параметры марки Ст3, получаемой одним или другим методом мало чем, отличаются друг от друга, но конвертерная технология проще и дешевле.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3, характеристики которой будут рассмотрены подробно, применяется в качестве основы при изготовлении просто огромного количества различных заготовок. Это можно связать с уникальными физическими и механическими свойствами. Механические свойства стали Ст3, которые контролируются при выпуске заготовок, следующие:

  1. Временное сопротивление.
  2. Предел текучести.
  3. Степень изгиба под воздействием большого усилия.
  4. Относительное удлинение.
  5. Ударная вязкость при определенной температуре.

Наиболее важные технические характеристики углеродистой стали 3 следующие:

  1. Поверхность имеет твердость 131 МПа.
  2. Плотность стали неоднородная, вес также может варьироваться в большом диапазоне.
  3. Свариваемость не характеризуется какими-либо ограничениями.
  4. К отпускной хрупкости структура не склонна.

Стальные уголки

Рассматриваемые свойства стали 3 определяют ее широкое распространение именно в сфере строительства. Большое распространение получил и различный прокат, который применяется при механической обработке.

Сталь Ст3 марки, характеристики, химический состав

Сталь собой представляет материал, в котором важными элементами становятся железо и углерод, а иные вещества включаются в состав для изменения рабочих качеств или контролируются в конкретном диапазоне. Довольно больше распространение обрела сталь 3. Она используется для изготовления довольно различных заготовок. Сталь Ст3 многим известна по трубам, которые используются при разработке систем теплоснабжения. Характеристики стали и ее специфики, например, состав формируют не только большое распространение металла, но и конкретные характерности термообработки.

Состав

Любая категория стали отличается собственным конкретным химическим составом. Он в большинстве случаев определяет область использования создаваемых заготовок и трудности, которые появляются при обработке термическим путем.

Состав стали Ст3 ее делает одним из наиболее популярных материалов, которые попадаются на рынке. Без этого металла трудно представить себе современные строительные работы.

Главными нюансами, которые затрагивают химического состава, назовем следующее:

  1. Как раньше было отмечено, ключевыми элементами химии являются железо и углерод. Первый компонент имеет концентрацию 97%, углерода всего 0,14-0,22%. Собственно углерод определяет критерий твердости и некоторые прочие физико-химические свойства структуры.
  2. В состав структуры включается сравнительно небольшое количество легирующих компонентов. Важными элементами стали хром и никель, концентрация которых составляет 0,3%. В данной же концентрации в состав включается медь.

При огромном количестве разных видов сталей у рассматриваемой жестко находится под контролем концентрация плохих примесей, которыми являются фосфор и сера. По мимо этого, в состав в высокой концентрации входит азот, на который приходится около 0,1 массы.

Физические и механичные свойства

Сталь Ст3, характеристики которой рассмотрим детально, применяется в виде основы во время изготовления просто большого количества самых разных заготовок. Это можно связать с уникальными физическими и механическими качествами. Механичные свойства стали Ст3, которые контролируются при выпуске заготовок, такие:

  1. Временное сопротивление.
  2. Предел текучести.
  3. Степень изгиба под влиянием значительного усилия.
  4. Относительное удлинение.
  5. Вязкость к ударам при конкретной температуре.

Самые основные технические свойства углеродистой стали 3 такие:

  1. Поверхность имеет твердость 131 МПа.
  2. Плотность стали разнородная, вес также может изменяться в огромном диапазоне.
  3. Свариваемость не отличается какими-либо ограничениями.
  4. К отпускной хрупкости структура не предрасположена.

Рассматриваемые свойства стали 3 формируют ее большое распространение именно в строительной сфере. Обширное распространение получил и разный прокат, который используется при обработке механическим путем.

Расшифровка марок Ст3

Провести расшифровку любой марки можно в согласии с принятым стандартами и документации нормативной базы. Обозначение стали по ГОСТ дает возможность при расшифровке марок определить главные качества. ГОСТ 380 определяет наличие следующих разновидностей металла:

Необходимо учесть, что индексы должны использоваться при любой маркировке.

Свойства самых разных марок Ст3

Марка материала может расшифровываться так:

  1. СТ – обозначение, которое указывает на обычное качество углеродистой стали. Примером назовем Ст3сп5.
  2. 3 – цифра, являющаяся относительным номером марки сплава. В зависимости от концентрации углерода используют цифры в границе о 0 до 6.
  3. Г – в большинстве случаев может использоваться аналогичный символ для определения марганца. Конкретный вид стали, например, Ст3гпс имеет в составе марганец 0,8%.
  4. Сп – степень раскисления материала. При рассмотрении Ст3пс5 необходимо заявить, что структура полуспокойная, однако при этом степень раскисления очень высокая. Обозначение «пс» используется для полуспокойных, «кп» — кипящих сплавов.

Расшифровывается Ст3кп2 таким образом не так давно. Раньше применялись прочие нормы при маркировке. По мимо этого, раньше дробление металла проводилось на некоторые разные группы.

Использование стали Ст3

Анализируя разные марки стали необходимо брать во внимание тот фактор, что они классифицируются по степени раскисления. Этот химический процесс учитывает убирание с состава кислорода. Слишком высокая концентрация кислорода определяет снижение физических и механических параметров.

Классификация проходит так:

  1. Спокойная отличается тем, что в состав входит от 0,16 до 0,3% кремния.
  2. Полуспокойная имеет усредненный норматив концентрации рассматриваемого элемента.
  3. Кипящая выделяется по химическому составу от спокойной тем, что в составе содержится кремния не менее 0,05%.

Отмечается материал Ст3 должным образом. Для проведения химического процесса могут применяться разные вещества.

Необходимо учесть, что спокойная обходится значительно дороже иных вариантов выполнения. Это можно связать с такими моментами:

  1. Структура гомогенная, благодаря чему увеличивается защитная степень материала от влияния внешней среды.
  2. В состав входит немного кислорода, что и определяет высокие рабочие качества.

Во время использования спокойной стали могут делать следующие изделия:

  1. Прокат листового и фасонного типа.
  2. Арматура и детали, которые можно использовать для создания трубопровода. Для перевозки теплового носителя или газа, другой среды могут применятся разные трубы. Для того чтобы они выдерживали большую нагрузку и влияние внешней среды во время изготовления должны использовать материалы, обладающие прочностью и твердостью. По мимо этого, уделяют внимание и себестоимости, так как чрезмерно дорогие сплавы могут быть менее функциональными в применении. Сталь 3 вписываться в большей степени для производства таких изделий.
  3. Главные и второсортные детали, используемые во время изготовления навесных конструкций и ЖД компонентов. В ЖД отрасли больше всего популярны металлы, которые имеют низкую цену и высокие рабочие качества. За счёт внушительных размеров навесных конструкций цена одного кв.м. также немаловажна.

Полуспокойная разновидность стали, использование которой также очень широкое, в составе имеет около одного процента кислорода. Благодаря этому характеристики твердости и пластичности выражены в малой степени. При использовании стали 3 делаются:

  1. Трубы. Аналогичный материал на сегодняшний день получил очень большое распространение. Трубы используются при разработке системы для отопления, в качестве несущих компонентов. Необходимо учесть, что трубы могут иметь разный диаметр и толщину создаваемых стенок. Рассматриваемый сплав обладает практически небольшой устойчивостью к коррозии, по этому необходимо проводить защиту поверхности от влияния большой влажности.
  2. Лист горячей прокатки также используется очень часто, тем более в производстве корпусных изделий или обшивке конструкций несущего типа. Толщина может варьировать в огромном диапазоне. Прокат листовой может использоваться при холодной гибке или штамповке. Эти два процесса отличаются большой производительностью. Собственно поэтому рассматриваемый сплав получил очень большое распространение.
  3. Квадраты и уголки часто используются для получения конструкций несущего типа. Они отличаются большей прочностью, так как грани намного увеличивают жесткость и могут распределять нагрузку. Уголки и квадраты отличаются достаточным количеством показателей: толщина листа, угол расположения плоскостей, длина и форма поперечного сечения. Область использования – изготовление конструкций несущего типа и усиление уже имеющихся конструкций.
  4. Разные шестигранники. Они тоже стали широко распространены, используют в разных промышленных отраслях.

Лист стальной Ст3 горячекатаный

Кипящие сплавы стали широко распространены из-за причины общедоступности. По цене они весьма доступные, при этом получаемая структура отличается большой степенью обрабатываемости. По мимо этого, сплав отлично поддается обработке термическим путем, впрочем рабочие качества из-за причины большой концентрации кислорода снижены.

Напоследок напомним, что многие аналоги стали 3 обладают соответствующими рабочими характеристиками. Заграничные изготовители используют свои стандартны при маркировке. При этом концентрация плохих примесей выдерживается в конкретном диапазоне. Использование самых новейших технологий дает возможность уменьшить кол-во фосфора и серы в составе, за счёт материал становится очень прочным и менее хрупким. В большинстве случаев проходит добавление легирующих компонентов.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

характеристики и плотность марки Ст3, ГОСТ и расшифровка. Предел текучести и химический состав, механические свойства. Вес листовой горячекатаной стали толщиной 3 мм

Сталь 3-й марки (Ст3) – один из наиболее распространенных сплавов. Он применяется в металлоконструкциях, при производстве некоторых инструментов, а также в качестве исходного материала для труб всевозможного назначения.

Состав и расшифровка

Сталь 3 (или Ст3) – марка низкоуглеродистой стали с довольно простым химическим составом, в котором содержится порядка 0,2% углерода. Из-за этого сплав не обладает высокой твёрдостью, что резко ограничивает его применение в качестве исходного материала для рабочих частей инструментов повышенной степени ответственности.

Сталь 3, судя по описанию состава, – низколегированный сплав, в составе которого никель, медь и хром включены лишь в количестве трёх промилле (каждый из этих компонентов по отдельности). Основным металлом – и ингредиентом – здесь является, как и во всех марках стали, железо. Состав стали Ст3 также усилен дополнительными примесями: до 0,3% кремния, порядка 0,5% марганца. Сера, фосфор, мышьяк и азот содержатся в этом сплаве лишь в количествах 0,05%, 0,04%, 0,08% и 0,008% соответственно.

Большая концентрация углерода в стальном сплаве оборачивается высокой твёрдостью. Но вместе с твёрдостью в процессе сварки в швах образуются горячие трещины – растрескивание сварного шва в раскалённом состоянии при естественном его остывании. Однако повышение в сталях количества углерода свыше 5% превращает их в чугун, а для правильного осуществления электросварки потребовалась бы отдельная технология.

По ГОСТ 380 сплав Ст3 обладает тремя модификациями: Ст3сп (спокойная), Ст3пс (полуспокойная, полукипящая) и Ст3кп (кипящая, неспокойная). Надпись «Ст» свидетельствует о том, что сплав относится к группе обычных сортов. Цифра «3» сообщает, что в зависимости от содержания процентного (по массе) количества углерода сталь выпускается в основном в семи модификациях (от Ст0 до Ст6). Кроме стандартных свойств, в стальном сплаве может содержаться определенная дополнительная примесь, например, марганец. Так, сплав Ст3ГСп служит отсылкой к марганцесодержащему составу (спокойная сталь), к которому добавили до 1% марганца.

Состав, в котором отсутствует приписка «пс» или «кп», по умолчанию является спокойной. «Спокойность» означает меньшее раскисление состава. При выплавке этих сортов стали действует ряд нормативов ГОСТа, предписывающих правила производства изделий определённых категорий. Так, ГОСТ 107105-1980 определяет нормативы выпуска труб и крепежа к ним, 2591-2006 — общепрокатный свод правил, ГОСТ 14918-1980 — лентопрокат и полосопрокат, ГОСТ 5812-1982 — рельсопрокат, ГОСТ 8479-1970 — выпуск кованых изделий.

Характеристики и свойства

Выпуская всевозможную продукцию, мастера соблюдают ряд требований, по которым обеспечиваются уровни временной и постоянной стойкости к деформации, предела ползучести, изгибаемости при определённых нагрузках, коэффициента удлинения, гашения вибраций в заданном температурном диапазоне.

Физические

Предел твёрдости по Бринеллю составляет не менее 131 мегапаскаля. Неодинаковость состава указывает на небольшое смещение центра тяжести деталей, изготовленных из Ст3, однако в большинстве случаев, где не нужна точная механика, этим свойством можно пренебречь.

Однако выплавка Ст3 по технологической части отточена на 100%: неоднородностей при выделке изделий на основе стали 3 удаётся избежать, количество забракованных изделий уверенно стремится к нулю. Плотность Ст3 – 7850 кг на 1 м3, как и у большинства иных сортов стали. Магнитные свойства Ст3 явно выражены: сталь эта хорошо магнитится.

Механические

Предел текучести Ст3 – 205-255 МПа, временное сопротивление на разрыв – 370-490 МПа, коэффициент удлинения – в среднем 24%. Ударная вязкость при температуре 200 по Цельсию – 108 Дж/см2. При 20 градусах она составляет всего 48 Дж/см2. Склонность к образованию горячих трещин у Ст3 выражена слабо – благодаря этому свойству сплав хорошо сваривается, при этом не теряя прочности в процессе остывания сварных швов.

Перед сборкой строительных конструкций, например, усиливающего каркаса для гаража, чьи стены выполнены из листовой стали этого же сорта, учитывается расчётное сопротивление нагрузке от собственного веса конструкции и дополнительного воздействия, к примеру, снежного и/или ледового покрова, который образуется на крыше зимой. И снег, и сосульки льда своей массой не должны прогнуть крышу такого гаража по краям. Следовательно, для стен и крыши этого же гаража берётся запас толщины уголковой и листовой стали, обеспечивающий эту нагрузку. Лучший вариант, как показывает опыт, — взять троекратное весовое воздействие имеющихся дестабилизирующих факторов.

Несмотря на то что Ст3 обладает немалой прочностью по сравнению с более низкоуглеродистыми её аналогами, при возведении гаражей и других хозпостроек правило выбора избыточной толщины необходимо иметь в виду.

При температурах в условиях Крайнего Севера (полярный климат в зимнее время), являющихся более суровыми условиями, чем 40-градусный мороз, Ст3 охрупчивается. Это свойство обеспечивается наличием в ней относительно средних процентных количеств фосфора и серы, определяющих степень её хладноломкости. Изделия из Ст3, например, стальная эмалированная ванна, легко сминаются, рвутся и ломаются при ударе кувалдой. Температура эксплуатации Ст3, например, -89 по Цельсию на Полюсе недоступности в Антарктиде сделают этот сплав хрупким до такой степени, будто ПДК серы (в процентах по массе) превышает нормативный показатель в 2-3 раза.

Ближайший аналог – Ст3А (маркер «А» напоминает о гораздо более полном удалении серы и фосфора из стали) – обладает меньшей хладноломкостью. Этот сплав выпускают значительно реже, так как для удаления фосфора и серы, портящих, делающих стальные заготовки более хрупкими, требуются специальные технологии переплавки, в частности, активное вдувание кислорода, выжигающего фосфор и серу из стального состава. Однако вместе с серой и фосфором выжигается и уголь – обесфосфоренную и обессульфурированную сталь повторно обогащают углеродом, затягивая выплавку состава по времени и по стадийности, что заметно удорожает процесс производства Ст3.

Как правило, вместо производства сплава Ст3А дешевле обогатить обычный состав Ст3, введя в него легирующие металлические присадки, значительно повышающие прочность, ведущую к заметному уменьшению хрупкости изделий.

Обработка

Свариваемость материалов на основе Ст3 практически не ограничена – можно использовать любой из существующих сегодня методов сварки. И газо-, и электросварка характеризуются в случае со сталью 3 хорошим качеством исполнения. Перед сваркой детали рекомендуется зачистить до отчётливого металлического блеска. Ст3 не характеризуется отпускной хрупкостью. Это позволяет производить из Ст3 более десятка тысяч наименований изделий. Нельзя использовать Ст3 при температурах ниже -40 и выше 425 по Цельсию, так как при этом теряются их прочностные и упругостные свойства.

Наиболее распространённый стройматериал, выпускаемый в виде конкретных заготовок – уголковый, тавровый, рельсовый и профильный продукты. Профили из Ст3 выпускаются в виде U-, C-, S-, Н- и П-образных заготовок. Профильный прокатный материал, выпущенный из горячекатаной стали Ст3, легко режется, обтачивается, сверлится и сваривается, что расширяет спектр задач, решаемых с его помощью.

Резаки на основе Ст3 производятся из состава Т5К10 или ВК8, обладающего повышенной твёрдостью. Сплавы Р6М5 и Р18 применяются при изготовлении плашек и метчиков, с их помощью на заготовках из Ст3 легко нарезается резьба, при условии что применяется касторовое или эмульсоловое масло.

Обточка изделий Ст3 не допускается с оборотистостью электропривода менее 700 оборотов ежеминутно.

Применение

Сплав Ст3 используется при производстве внушительного количества видов и разновидностей деталей и комплектующих. Прежде чем определить области деятельности, где нужна сталь Ст3, выясняют степень раскисления этого сплава, при котором из его состава удаляются лишние газообразные примеси. Кипящая Ст3 содержит от 0,05% кремния, полукипящая – до 0,15%, спокойная – до 0,3% этого минерала. Кипение стали поддерживается в процессе выплавки и разливки в жароупорные формы. Кипящий состав не является раскисленным. Однако раскисленные сплавы, из которых удалены почти все газы – и почти на 100%, стоят дороже, в частности, благодаря более медленному ржавлению.

Спокойная сталь нашла применение при выделке фасонного проката, для рельсов и крепежа, применяемых при строительстве ж/д путей. Особенность ж/д отрасли – дешевизна Ст3: здесь её потребуется особенно много. А также Ст3 активно используется для выделки труб, рассчитанных на транспортировку до потребителей природного газа, воды (в том числе и нагретой), других газов и парообразных сред, не отличающихся особой агрессивностью. Не менее высоким спросом пользуется, кроме профстали, арматура – гладкая и ребристая. Себестоимость Ст3 решает проблему поставки изделий из этого сплава в больших объёмах – многие другие сплавы, например, нержавейки, гораздо более дороги.

Полуспокойная сталь содержит не более 1% кислорода. Чтобы его удалить, используются методы переплавки Ст3, при которых на выходе формируется состав Ст3Сп. Последний более стоек к коррозии под воздействием воздуха и воды, чем Ст3Кп и Ст3Сп – его используют в качестве исходного материала для кровельных профлистов, оцинкованных со всех сторон. Практическое применение нашла оцинкованная листовая сталь Ст3Сп толщиной до 3 мм. Сталь листовую толщиной до 1,5 мм применяют для кровельного настила, а 3-миллиметровый стальной листопрокат находит применение в строительстве гаражей.

Несущими конструкциями, которые служат дополнительными рёбрами жёсткости для такого гаража, является уголковый профиль, изготовленный из этого же сорта стали. Дешёвые шестигранники производят из Ст3, а не из инструментальной типа У-10 или У-11. Они не столь долговечны, и их относят в основном к «одноразовому» инструменту, но этого достаточно, чтобы, к примеру, установить кронштейн для монитора на стену (и повесить на него сам монитор), после чего повредившийся инструмент попросту выбрасывают. Ст3кп применяется для производства заготовок с лёгкой обработкой, а Ст3сп – при производстве листовой стали.

Характеристики и химический состав стали марки Ст3

Сегодня у нас речь пойдет о действительно одном из самых популярных видов стали, а если быть более точно, то конкретно о марке СТ3.

Стоит сказать, что такая сталь в настоящее время используется во многих отраслях деятельности. За долгий период времени мне удалось найти всю подробную и простую информацию о данном типе стали. Тем не менее, могу сказать с полной уверенностью, что далеко не везде в интернете можно отыскать нечто более подробное и понятное для человека, который совершенно не имеет никакого представления, что такое сталь марки Ст3. Какие имеются особенности, характеристики и так далее.

Здесь собрана самая качественная и подробная информация для людей, которые не имеют никакого отношения к профессионалам.

Начнем для начала с характеристик.

Содержание страницы

Характеристики стали

На самом деле, характеристики Ст3 не такие простые, даже для опытных людей. Тем не менее, мы постараемся все рассказать более простым и понятным языком.

Для того, чтоб понять характеристики стали, в обязательном порядке необходимо знать, как правильно читать маркировку. Буквы «Ст» обозначают непосредственно саму сталь. Цифра «3» – это процентное содержание углерода.

Что касательно основных характеристик, то данный тип стали имеет высокий уровень прочности и устойчивости к различных факторам.

Сфера использования

Что касательно данной особенности, то здесь проще сказать, где данный тип металла не используется. Машиностроение, строительство, коммуникации, все это требует наличие Сп3 стали.

Собственно говоря, в настоящее время по этой самой причине данный тип стали и имеет высокую популярность. Из металла данного типа изготавливаются трубопроводы, проволоки, прокат и так далее. На самом деле, перечислять все это можно достаточно длительное время.

Раскисление

Сталь расплавляют и удаляют кислород. Благодаря этому можно в значительной степени усовершенствовать характеристики стали.

Собственно говоря, именно удаление из стали кислорода и называется раскислением. Для того, чтобы добиться данной задачи необходимо использовать марганец, алюминий и кремний. Что касательно силы влияния, то она у них совершенно различная. В данном случае наиболее сильным в этом плане можно назвать именно алюминий, наименее выигрышно смотрится марганец.

Всего существует три вида стали данного типа: спокойная, полуспокойная и кипящая.

Химический состав

Что касательно данного типа стали, то здесь имеется порядка 0.22 процента углерода, это максимальный показатель. Кроме всего прочего, как уже говорилось ранее, должно использоваться определенное количество марганца, а также кремния, 1.10 и 0.30% соответственно.

Что касательно базового элемента раскисления, то здесь конечно же имеется кремний. Собственно говоря, именно это элемент и определяет тип раскисления. Если говорить о полуспокойных, то здесь имеется порядка 0.10 процента кремния. Спокойный тип имеет 0.40 процента. Тем не менее, стоит знать, что если имеется более 0.40 процентов кремния, то это далеко не плюс, а скорее минус.

Правила чтения маркировки

Мы далее перейдем, так сказать к наглядному примеру, чтобы всем было просто и понятно.

Для примера мы взяли Ст3Гпс:

  1. Ст3 – мы уже разбирали выше;
  2. Г – в составе не менее 0.8% марганца;
  3. СП – это означает, что, спав спокойный.

Стоит сказать, что большинству потребителей характеристики данного типа стали наиболее подходят.

При каких условиях ее сваривают

 

Из спокойной стали производят: лист, уголок, швеллер, арматуру, двутавровую балку и другой металлопрокат.

Полуспокойная сталь используется для тех же металлоконструкций и деталей, что и спокойная, но с особым условием, что эти изделия не будут работать при температурах ниже -10 0С.

Кипящая сталь  применяется для малонагруженных, второстепенных, ненагруженных металлоконструкций, которые работают при постоянных нагрузках.

Мы видим, что данный тип стали используют в различных металлоконструкциях и конечно же требует сваривания. Востребованность стали объясняется плотностью и степенью раскисления.

Сплав действительно хорошо подвержен свариванию. Для этого можно использовать дуговые, электрошлаковые, контактно-точечные способы.

Сам процесс должен происходить при температуре не ниже -10 градусов Цельсия. Этот нюанс необходимо учесть в обязательном порядке.

В итоге, можно прийти к выводу, что сталь этой марки будет полезна практически в любых отраслях деятельности, однако стоит понимать и то, что тип раскисления имеется совершенно различный и это очень важный показатель, на который нужно  обращать внимание. Кроме всего прочего, нужно понимать и то, что приобретать такой товар необходимо исключительно в проверенных и надежных компаниях.

 

Механические свойства высоколегированной и очень высокопрочной стали при повышенных температурах и после охлаждения | Fire Science Reviews

Потребность в использовании высокопрочной стали подчеркивается Бьорховде (2010) при обсуждении требований к характеристикам и производительности доступных марок стали. Историческое развитие предела текучести конструкционной стали схематически проиллюстрировано на рис. 1, основанном на Schröter (2003, 2006). Шретер отмечает, что, хотя старые производства VHSS были хрупкими, улучшенные производственные процессы в настоящее время делают их очень конкурентоспособными материалами для использования в конструкциях.Обновленный рисунок иллюстрирует размеры конструкционных сталей мягкой, высокопрочной и очень высокой прочности в соответствии с литературой и наиболее часто используемыми стандартами (с точки зрения номинального предела текучести). Настоящая работа следует этому протоколу для следующего обсуждения.

Рис. 1

Историческое развитие металлопроката; на основе Schröter (2003, 2006)

Как уже известно, большинство марок сталей высокой и очень высокой прочности получают свою прочность закалкой, а пластичность обеспечивается последующим отпуском.В недавнем исследовании Qiang et al. (2016) не было зарегистрировано хрупкого разрушения при уровнях напряжения до 1000 МПа, в то время как характеристики образования шейки проявлялись для всех образцов до разрушения. В частности, для HSS (т. Е. Предел текучести от 355 до 700 МПа) превосходные характеристики ударной вязкости и свариваемости достигаются благодаря процедурам прокатки при относительно низких температурах. С 2006 г. общие рекомендации по сварке VHSS доступны в сварочных институтах, как это было определено Pijpers (2011).С другой стороны, во время пожара достигнутые температуры совпадают с температурой отпуска, что приводит к дальнейшему снижению прочности. Вышеупомянутые проблемы подробно рассматриваются в следующем разделе.

Исследования механических свойств

Последовательность рассмотренных здесь исследований представлена ​​следующим образом. Во-первых, включены значительные работы, посвященные экспериментальному исследованию высоко- и очень высокопрочных конструкционных сталей. Впоследствии в нескольких исследованиях подчеркивается чувствительность некоторых параметров (таких как скорость деформации, предварительное повреждение, наивысшая температура, производственный процесс и остаточные напряжения) на механические свойства.Наконец, обзор посвящен тому, как различные микроструктуры и термические свойства влияют на свойства материалов HSS и VHSS.

Chen et al. (2006) были одними из первых исследователей, которые рассмотрели характеристики высокопрочной стали при повышенных температурах. Во-первых, отмечаются диапазоны номинального напряжения текучести, определяющие высокопрочную сталь в соответствии с несколькими стандартами. Экспериментальные исследования проводились с использованием низкоуглеродистой и высокопрочной стали с использованием методов испытаний в установившемся и переходном состоянии.Результаты показали, что отличие HSS от низкоуглеродистой стали очевидно при температурах выше 500 ° C.

Важное открытие Qiang et al. (2016) связана с неспособностью стали марки S960, которая наблюдалась при испытаниях на огнестойкость в переходном состоянии, достичь номинального предела текучести при температурах до 400 ° C. По сравнению со стандартами проектирования хорошее соотношение наблюдается для Еврокода 3 (2005 г.) и AISC (2010 г.) только для прогнозирования модуля упругости. Исследование других механических свойств, полученных по результатам испытаний, не показало удовлетворительного соответствия существующим руководящим принципам, т.е.е., европейский (EN 1993-1-2, 2005 и EN 1993-1-12, 2007), американский (AISC (Американский институт стальных конструкций), 2010), австралийский (AS (Австралийский стандарт), 2012) и британский Стандарты (BS (British Standard), 1998) на стальные конструкции. Поэтому было сочтено необходимым вывести новые рекомендации по маркам высокопрочных сталей.

Подобное поведение испытанного закаленного и отпущенного S960 с соответствующими результатами Outinen (2007) и Qiang et al. (2012a, b), наблюдали Zhao and Chiew (2013).Отмечена также специфика условий воздушного охлаждения; образование ржавчины не было разрешено во время эксперимента, следовательно, невозможно было смоделировать точные условия пожара.

Механические свойства VHSS как при повышенных температурах (до 600 ° C), так и после охлаждения при температуре окружающей среды наблюдались Azhari et al. (2015) для образцов, взятых из полых трубных профилей и сопоставленных с соответствующими образцами из низкоуглеродистой и высокопрочной стали. Результаты показали, что в отличие от низкоуглеродистой и высокопрочной стали, механические свойства VHSS после пожара значительно снижаются при температурах до 600 ° C.Изменение поглощения энергии после нагрева и охлаждения, а также изменение соответствующей пластичности представлены в таблице в сравнении с мягкой и высокопрочной сталью. Также было рекомендовано, чтобы остаточные свойства материала VHSS были чувствительны к максимально достигнутой температуре и продолжительности нагрева только для температур до 650–700 ° C.

Подобно, Heidarpour et al. (2014) подчеркнули дифференциацию VHSS по сравнению с мягкой и высокопрочной сталью в отношении механических свойств при повышенных температурах.Сообщается, что поведение модуля упругости было аналогичным соответствующим характеристикам для мягкой и высокопрочной стали. Согласно литературным данным, это объясняется тем, что не ожидается особой чувствительности модуля упругости к различным микроструктурам между марками стали.

Подробная работа Mirmomeni et al. (2015), который сочетает предварительную деформацию, скорость нагружения и повышенные температуры, заслуживает внимания. Была предпринята интересная попытка представить аспекты реальных условий пожара, хотя это относится к мягкой стали.Испытания на максимальную скорость деформации (10 с -1 ) показали увеличение предела текучести на 48% с последующим снижением предельной деформации на 88% по сравнению со случаем самого медленного нагружения (0,00033 с -1 ) для помещения температура. Кроме того, было подчеркнуто положительное влияние предварительного повреждения на текучесть и предел прочности, в диапазоне от 1,5 (высокие температуры) до 2,5 (низкие температуры) от соответствующей прочности материала без предварительного повреждения. Как правило, чем выше достигаемые температуры, тем менее восприимчивыми становятся другие параметры, в то время как чувствительность из-за скорости деформации и предварительной деформации для тех же температур была выше для сохраненных пределов текучести.

Wang et al. (2015) исследовали сталь марки Q460, полученную термической обработкой с использованием процесса закалки и отпуска, в отличие от нормализованной стали S460 NL, которую исследовали Qiang et al. (2012b). Действительно, наблюдались значительные различия в остаточной эластичности между Q460 и S460, что подчеркивает важность производственного процесса для механического поведения стали после воздействия огня и охлаждения. А именно, исходный модуль упругости закаленной стали наблюдается после охлаждения с температур до 800 ° C, в то время как модуль упругости S460 уменьшается до 80%, соответственно.Предел текучести и предела прочности имеют схожие качественные характеристики для двух марок стали. Наконец, были предложены уравнения, прогнозирующие факторы снижения после пожара для высокопрочной стали Q460.

Кроме того, в нем были продемонстрированы некоторые визуальные наблюдения в зависимости от цвета поверхности, так как они важны для приблизительной оценки температуры стали, испытанной на опыте. В частности, при температуре 300 ° C наблюдается синий цвет (явление синей хрупкости), а при температуре выше 600 ° C поверхность становится темной, и на стальных образцах видны огнестрельные повреждения.Кроме того, поверхность чистая для образцов, охлаждаемых на воздухе, а на образцах, охлаждаемых водой, наблюдается ржавчина.

Вопросы остаточных напряжений после пожара и последующего естественного охлаждения в сварных двутавровых профилях были рассмотрены Ван и Цинь (2016). Результаты показали, что остаточные напряжения быстро уменьшаются после того, как элемент подвергается воздействию температур выше 400 ° C, в то время как остается только 10% остаточных напряжений до нагрева. Такое поведение наблюдалось как для низкоуглеродистых, так и для высокопрочных стальных профилей.Кроме того, была предложена модель остаточного напряжения для двутавровых профилей с толщиной полки и стенки около 8 мм. Также была подчеркнута важность толщины пластины для величины остаточного напряжения. В частности, для более тонких пластин наблюдались более высокие остаточные напряжения после постоянной температуры сварки, вероятно, из-за меньшей площади поперечного сечения.

Исследование изменений микроструктуры способствует лучшему пониманию и дает представление о поведении стали во время процессов нагрева и охлаждения.Интересные попытки были предприняты исследователями (например, Cantwell et al., 2016 и Guo et al., 2015), которые исследовали вариации размера зерна с помощью методов электронного сканирования. Кроме того, исследования свойств стали в условиях пожара, представленные Digges et al. (1966), Smith et al. (1981), Кирби и др. (1986) и Tide (1998). Полезное обсуждение трансформаций микроструктуры включено в предыдущую работу авторов, где представлены более подробные сведения и иллюстрации. Следует иметь в виду, что диаграммы время-температура-превращение, представленные Маравеасом и др.(2017) демонстрируют полученные микроструктуры с учетом критического охлаждения и изотермических кривых для трех различных типов сталей (заэвтектоидных, эвтектоидных и легированных).

Переход атомов от гранецентрированной кубической (ГЦК) к объемно-центрированной кубической структуре (ОЦК) четко иллюстрируется термическими свойствами высокопрочной стали при повышенных температурах. Choi et al. (2014) подтвердили последнее поведение, когда провели экспериментальные испытания при повышенных температурах, чтобы получить термические и механические свойства высокопрочной стали HSA800.В частности, 60% всплеск теплоемкости материала наблюдался между 700 и 800 ° C, в то время как теплопроводность также меняет тенденцию при тех же температурах (Таблица 1). Это поведение также рассматривается в стандартах EN1993 (2005) и ASCE (1992).

Таблица 1 Сводка данных испытаний для HSS и VHSS при повышенных температурах

Основные различия в термических свойствах обычной и высокопрочной стали также отмечены Khaliq (2013).Как правило, ванадиевая сталь показывает более высокую удельную теплоемкость, чем соответствующая низкоуглеродистая сталь. Что касается теплопроводности, никаких существенных различий между двумя типами стали не замечено, хотя реакция стали A36 более плавная. Температурное расширение ванадиевой стали в зависимости от температуры показывает такое же поведение по сравнению с соответствующим результатом HSA800, проведенным Choi et al. (2014). Предложены линейные зависимости, предсказывающие термические свойства ванадиевой стали в зависимости от температуры.

Сосредоточившись на VHSS, влияние изменений микроструктуры каждого типа стали на конечную прочность подробно обсуждалось Ажари и др. (2015). В отличие от мягких и высокопрочных сталей, кинетика отпуска во время термообработки VHSS (относительно быстрый рост зерна) приводит к быстрой потере прочности для VHSS. Последний описывается как «более низкая термическая стабильность VHSS» по сравнению с мягкой и высокопрочной сталью Heidarpour et al. (2014).В последнем исследовании отмечается, что аустенизация и последующая мартенситизация приводят к восстановлению механических свойств VHSS, поврежденного огнем. Однако состав аустенита требует, чтобы сталь выдерживала очень высокие температуры (~ 1000 ° C). Изображения поверхности излома VHSS, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, хорошо проиллюстрированы в том же исследовании. Изменения микроструктуры легко наблюдаются для семи различных температур (до 600 ° C), в то время как значительные различия выделяются для температур выше 300 ° C.

Заслуживающий внимания рисунок, сравнивающий репрезентативные микроструктуры для различных марок стали, прилагается в отчете NIST (2011). Для полноты он восстановлен здесь на рис. 2. Можно идентифицировать дифференциацию морфологии по мере увеличения предела текучести (250–420 МПа), что происходит, когда микрофотографии упорядочены от (а) до (h). Все стали имеют микроструктуру феррит (белый) -перлит (серо-черный), за исключением (i), которая является закаленной и отпущенной сталью (наиболее вероятно, с отпущенной мартенситной морфологией) с пределом текучести 690 МПа.Подробный химический состав и дальнейшее описание также включены в соответствующую Техническую записку NIST (2011).

Рис. 2

Светооптические микрофотографии репрезентативных микроструктур девяти сталей при одинаковом увеличении. Стали заказываются от ( a ) до ( г ) путем увеличения измеренного предела текучести [NIST (2011)]

Исследования стержней и крупномасштабных моделей

Многие исследователи исследовали экспериментально и с помощью вычислений поведение стальных элементов или стальных конструкций в условиях пожара.Tondini et al. (2013), Sun et al. (2014), Song et al. (2010) и Чен и Янг (2008) сосредоточились на стальных и композитных элементах, а также на стальных соединениях в условиях комбинированного воздействия огня и нагрузки. Кроме того, в последнее время Vassart et al. (2012) и Johnston et al. (2016). Во всех случаях модели конечных элементов (КЭ) были разработаны и сопоставлены с соответствующими экспериментальными результатами. Почти каждое исследование, рассмотренное в данном разделе, касается высокопрочной или холодногнутой стали с прочностью более 460 МПа.Кроме того, наблюдается явное несоответствие прогнозов, сделанных по существующим стандартам. Последнее открытие существенно увеличивает вероятность возникновения пожара, критического условия нагружения при проектировании конструкций из высокопрочных и очень высокопрочных сталей.

Исследование Ванга (2004) внесло значительный вклад в определение поведения после продольного изгиба стальных колонн, удерживаемых в осевом направлении и нагруженных в условиях пожара. Поступательная пружина была введена в направлении элемента вместе с условиями нагрузки (т.е., начальная осевая нагрузка и возрастающая температура). Параметрическое исследование последовало для двух поперечных сечений, сочетающих начальную величину нагрузки колонны, жесткость ограничения и жесткость ограничения разгрузки. Результаты показали, что вклад после продольного изгиба является значительным, в основном для тонких колонн с низкой начальной нагрузкой и высокой жесткостью ограничения (более 5% от осевой жесткости колонны). В нем был предложен упрощенный аналитический метод, надежность которого также проиллюстрирована.

Несколько параметров были исследованы Насером и Кодуром (2016) для определения результирующей разрушающей способности стальных балок в условиях пожара. Интересное наблюдение касается локальной нестабильности паутины, которая, как было обнаружено, имеет первостепенное значение, поскольку имеет место до разрушения изгиба. С другой стороны, существует значительная разница на кривой прогиба с учетом участия бетонной плиты.

Важность использования точных механических свойств при повышенных температурах также подчеркивается Ранавакой и Махендраном (2010).Было обнаружено, что влияние остаточных напряжений на предельную разрушающую нагрузку в случае деформационного изгиба невелико (менее 1%). Для моделирования остаточных напряжений при повышенных температурах была принята линейная зависимость уменьшения, предложенная Ли (2004).

Choe et al. (2016) сравнили подробные данные испытаний историй температуры и осевой нагрузки (включая образцы из высокопрочной стали с пределом текучести до 520 МПа для исходного материала) с соответствующими моделями напряжения-деформации, предложенными NIST и Еврокодом 3.Результаты показали, что Еврокод более консервативен в прогнозировании поведения продольного изгиба, поскольку его остаточные модули упругости при повышенных температурах меньше, чем у модели NIST. Кроме того, были предложены обновления для спецификаций AISC путем замены предела текучести и модуля коэффициентов сохранения упругости на основе модели напряженно-деформированного состояния NIST.

Хева и Махендран (2008) подчеркнули необходимость в новых руководящих принципах проектирования, предсказывающих поведение холодногнутой стали при повышенных температурах, поскольку до сих пор пропускная способность определялась в соответствии с рекомендациями по температуре окружающей среды с использованием соответствующих пониженных механических свойств.Это не формализованная процедура проектирования, учитывая, что элементы, полученные методом холодной штамповки, ведут себя иначе, чем элементы из горячекатаной стали. Действительно, этот приблизительный подход кажется консервативным для незащищенных участков, согласно экспериментальному исследованию, проведенному Хевой и Махендраном. В результате критический предел 350 ° C, рекомендованный Еврокодом (EC3-Part 1.2), при использовании эффективной ширины с соответствующими сохраненными механическими свойствами при температуре окружающей среды, способствует совершенно неэкономичной конструкции.

Другой важный крупномасштабный тест был проведен Johnston et al. (2016). Разрушение из-за плоского механизма внутреннего обрушения явно обеспечивается боковыми направляющими и облицовкой, в то время как асимметричный режим приписывается условиям неравномерного нагружения при пожаре. Колонны изогнулись на некотором расстоянии от стыков, а резьбовые соединения не вышли из строя. Кроме того, влияние жесткости соединения на температуру разрушения было изучено посредством анализа КЭ.Также было отмечено отсутствие каких-либо руководств по проектированию конструкций стальных портальных конструкций холодной штамповки в пограничных условиях пожара.

Стоит отметить, что текущие нормы должны учитывать поведение конструкции наряду с реалистичным прогнозом модели материала. Мотивационная работа в этом направлении была недавно опубликована Maraveas et al. (2017), описывая основные аспекты оценки состояния и восстановления стальных конструкций после пожара.

Эволюция микроструктуры и механические свойства нержавеющей стали 12Cr12Mo, отремонтированной лазером

https: // doi.org / 10.1016 / j.msea.2021.142292Получить права и содержание

Основные моменты

Бездефектное металлургическое соединение может быть получено как в атмосфере аргона, так и в атмосфере воздуха во время ремонта лазером.

Механические свойства отремонтированных лазером образцов были сопоставимы с механическими свойствами деформируемой подложки.

Успешно отремонтирован методом лазерного ремонта каскад статора 17-й ступени газовой турбины из стали 12Cr12Mo.

Abstract

В данном исследовании метод лазерного ремонта (LR) применяется к нержавеющей стали 12Cr12Mo, и исследуются соответствующие изменения микроструктуры, характеристики текстуры и изменение твердости. Проводится испытание на одноосное растяжение в соотношении 50/50 и исследуется механизм механического разрушения с использованием сканирующего электронного микроскопа и просвечивающей электронной микроскопии. Результаты показывают, что микроструктура состоит в основном из мартенсита и крошечных частиц карбида M 23 C 6 в зоне осаждения (DZ), в то время как подложка содержит отпущенный мартенсит и крупный карбид M 23 C 6 .Высокая мощность лазера создает кубическую текстуру в DZ, в то время как подложка сохраняет матрицу без текстуры. От подложки до DZ твердость резко возрастает по линии сплавления, а затем постепенно уменьшается по направлению к строительству. Результат испытания на растяжение показывает, что общие механические свойства нержавеющей стали LRed 12Cr12Mo сопоставимы с деформируемыми деталями. Кроме того, излом микропустот-слияния свидетельствует о хорошей пластичности образцов LRed. Используя этот подход, мы успешно отремонтировали каскад статора 17-й ступени газовой турбины, что указывает на то, что LR можно использовать для типа стали, исследуемой в этом исследовании.

Ключевые слова

Лазерный ремонт

12Cr12Mo нержавеющая сталь

Металлургическая связка

Микроструктура

Механические свойства

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2021 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Влияние растворенного углерода на характеристическое упрочнение стали при высокой температуре

  • 1.

    T. Tominaga, Journal of the JSPE, 1989, Vol.55, 1337-1341.

    Google Scholar

  • 2.

    Э. Пинк, А. Гринберг, Mater. Sci. Eng., 1981, Vol.51, 1-8.

    CAS Статья Google Scholar

  • 3.

    Т. Ямамото, К. Мияхара, J. ​​Mater. Контрольная работа. Res. Доц. Япония, 2016, Том 61, 86-90.

    Google Scholar

  • 4.

    Н. Маруяма, М. Такахаши, Тецу-то-Хагане, 2007, т.93, 506-512

    CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Х. Абэ, Т. Сузуки, Х. Хосина, Тецу-то-Хагане, 1979, 65, 399-407.

    CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    D.V. Wilson, Met. Sci. J., 1967, Vol.1, 40-47.

    CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    П. Эльсен, Х.П. Hougardy, Steel Res., 1992, Vol. 64, 431-436.

    Article  Google Scholar 

  • 8.

    R. Oishi, M. Yonemura, Y. Nishimaki, S. Torii, A. Hoshikawa, T. Ishigakib, T. Morishima, K. Morid, T. Kamiyama, Nucl. Instr. Methods Phys. Res A, 2009, Vol.600, 94-96.

    CAS  Article  Google Scholar 

  • 9.

    M. Umemoto, Z.G. Liu, K. Masuyama, K. Tsuchiya, Scr. Mater., 2001, Vol.45, 391-397.

    CAS Статья Google Scholar

  • 10.

    P.V. Чирков, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев, Матер. Сегодня: Труды, 2015, Том 2S, S553-S556.

    Артикул Google Scholar

  • 11.

    С. Хартманн, Х. Рупперсберг, Mater. Sci. Англ. A, 1995, Vol.190, 231.

    Статья Google Scholar

  • 12.

    А.Кракнелл, Н. Дж. Петч: Acta Metallurgica, том 3 (1955), стр. 186–189.

    CAS Статья Google Scholar

  • Свойства включений при 1673 K и комнатной температуре с добавкой Ce в стали SS400

    Проверка термодинамических расчетов экспериментами во время охлаждения и закалки печи

    Проверка термодинамических расчетов с применением модуля равновесия FactSage была реализована путем подготовки нескольких различных Образцы SS400 с различным химическим составом, как показано в Таблице 1.И образцы были изготовлены путем добавления различного количества порошка церия в 400 г жидкой стали SS400. Результаты термодинамических расчетов были получены, как показано в таблице 2, путем ввода химического состава стальных образцов. Химический состав различных образцов определялся анализатором N / O, ARL 4460 (оптический эмиссионный спектрометр) и ICP-AES (оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой). 21 ppm церия было обнаружено для образца DM-1, в который было добавлено 0,4 г порошка церия в необработанную сталь.Из-за ограничений эксперимента включение, образовавшееся при 1873 K, не удалось получить на нашей экспериментальной установке. Следовательно, включения, которые используются для проверки термодинамического расчета затвердевшей стали, были получены после затвердевания путем охлаждения в печи. Основываясь на расчете температуры затвердевания, было очевидно, что жидкая сталь полностью затвердеет при температуре ниже 1770 К. Поэтому разумно проверить термодинамический расчет, используя полученные включения, которые образовались после полного затвердевания.Для образца DM-1 основными включениями после отверждения по термодинамическим расчетам были Ce 2 O 3 , MnS и Ce 2 S 3 (см. Таблицу 2). Результаты SEM-EDS (см. Рис. 1 (а)) образцов DM-1 показывают соответствие между экспериментами и термодинамическими расчетами. Результаты термодинамических расчетов образцов от ДМ-2 до ДМ-8 также показывают согласие с соответствующими экспериментами.

    Таблица 1 Образцы стали SS400 различного химического состава. Таблица 2 Результаты термодинамических расчетов для основных включений, образовавшихся в стали SS400 при охлаждении печи от 1873 K до комнатной температуры и закалке от 1673 K. Рисунок 1

    ( a h ) Распределение включений в различных образцах во время охлаждения печи до комнатной температуры; ( i k ) распределение видов включений для образцов DM-2, DM-5 и DM-7 после закалки при 1673 K; (l) распределение включений по размерам под влиянием отношения кислорода к сере в различных образцах во время охлаждения печи до комнатной температуры.

    DM-2, DM-5 и DM-7 были выбраны для проверки термодинамических расчетов при 1673 К. На этом этапе использовался конфокальный лазерный сканирующий микроскоп (CLSM) для приготовления образцов, закаленных от 1673 К. После закалки от 1673 К, СЭМ был использован для анализа включений, образовавшихся при 1673 К. Основные включения, образовавшиеся при 1673 К, показаны на рис. 1 (i – k). Основными включениями DM-2, образовавшимися при 1673 K, были Ce 2 S 3 , MnS, Ce 2 O 3 и CeO, что тесно связано с термодинамическими расчетами при 1673 K, как показано в таблице 2. .Основными включениями DM-5, образовавшимися при 1673 K, были Ce 2 S 3 , MnS, Ce 2 O 3 и CeO на рис. DM-7 были CeS, Ce 2 O 3 , CeO и MnS на рис. 1 (k). Основные включения, образовавшиеся при 1673 K DM-5 и DM-7, убедительно подтвердили термодинамический расчет DM-5 и DM-7 при 1673 K, как показано в Таблице 2.

    Все эти результаты показывают, что термодинамический расчет с использованием Модуль равновесия FactSage – это применимый метод для моделирования образования включений во время затвердевания стали, особенно в случае стали с добавками церия.Более того, основными включениями, образовавшимися в стали после затвердевания, были Ce 2 O 3 , MnS и Ce 2 S 3 , когда успешное добавление церия в сталь было ниже 60 ppm, и Ce 2 O 3 всегда образовывался во время затвердевания, когда добавка церия была ниже 1264 частей на миллион.

    Влияние на виды и размер включений добавленного церия и [O] / [S]

    Распределение включений по размерам для различных образцов показано на рис.2. Для образца DM-6 с [O] / [S] 0,618 основные диапазоны размеров включений составляют 1-2 мкм и 2-3 мкм, а средний размер включений составляет 2,73 мкм. Для образца DM-7 с [O] / [S] 0,74 основные диапазоны размеров включений составляют 2–3 мкм, 4–5 мкм и 6–7 мкм, а средний размер включений составляет 4,51 мкм. Для образца DM-8 с [O] / [S] 0,137 основные диапазоны размеров включений составляют 6–7 мкм, а средний размер включений составляет 6,41 мкм. Для образца DM-2 с [O] / [S] 1,157, основные диапазоны размеров включений составляют 3–4 мкм и 5–6 мкм, а средний размер включений равен 5.41 мкм. Для образца DM-1 с [O] / [S] 1,154, основные диапазоны размеров включений составляют 4–5 мкм, а средний размер включений составляет 5,53 мкм. Для образца DM-3 с [O] / [S] 1,05 основные диапазоны размеров включений составляют 3–4 мкм и 4–5 мкм, а средний размер включений составляет 4,68 мкм. Для образца DM-4 с [O] / [S] 0,935 основные диапазоны размеров включений составляют 4–5 мкм и 6–7 мкм, а средний размер включений составляет 6,11 мкм. Для образца DM-5 с [O] / [S] 0,707 основные диапазоны размеров включений составляют 3–4 мкм и 5–6 мкм, а средний размер включений равен 5.93 мкм. Как показано на рис. 1 (l), можно сделать вывод, что размер включения стремится к 5 мкм с увеличением [O] / [S].

    Рисунок 2

    ( a h ) Распределение включений по размерам для различных образцов во время охлаждения печи до комнатной температуры.

    Рис. 3 показывает, что образцы DM-2 и DM-1 имеют очень похожие виды включений на основании их сходных количеств церия и [O] / [S]. Другой важный факт, сделанный на основании рис. 1 (l), заключается в том, что сходство видов включений очень близко у DM-3, DM-4 и DM-5, для которых, вероятно, количество церия и относительно узкое [O ] / [S] от 0.От 7 до 1,05 было бы основной причиной. Тот факт, что DM-5, DM-6 и DM-7 имеют одинаковые [O] / [S], показывает, что все они имеют Ce 2 O 3 , но есть расхождение для DM-7 по сравнению с двумя другими образцами. , который представляет собой CeS, а не MnS, существующий в DM-7. Причина этого в том, что количество церия в DM-7 намного больше, чем в DM-6 и DM-5.

    Рисунок 3

    Виды включений, на которые влияет соотношение количества церия и кислорода к сере в различных образцах.

    Морфологический и композиционный анализ включения Ce

    Морфология различных видов включений из различных образцов показана на рисунках S3 – S11.Морфологии Ce 2 O 3 , появляющиеся в образцах от DM-6 до DM-5, представляют собой почти яркие выступы со случайной формой. Есть два типа включений MnS. Первый вид MnS – это внешнее покрытие из Ce 2 O 3 (см. Рисунок S8 (a), Рисунок S9 (d), Рисунок S10 (d)) или Ce 2 S 3 , как показано на Рисунке S4 (d), Рисунке S5 (d), Рисунке S6 (c) и (d) и Рисунке S7 (c) и (d). Другая морфология MnS выглядит как сфера, как показано на рисунке S3 (b), рисунке S4 (b), рисунке S8 (b) и рисунке S10 (b).Наблюдаемый CeS на рисунке S9 (a), внедренный в стальную подложку, по-видимому, отличается от Ce 2 O 3 . Включение CeO выглядит как встроенная сфера на Рисунке S3 (d) и Рисунке S9 (b), но на Рисунке S10 (c) оно выглядит отделенным от стальной подложки. Морфологии Ce 2 S 3 можно разделить на две категории: одна представляет собой внедренные серые частицы, как показано на Рисунке S4 (c) и (d), Рисунке S3 (c) и Рисунке S7 (c) и (d), а другой – яркие плоские частицы, как показано на Рисунке S5 (c) и (d) и Рисунке S6 (c) и (d).

    Рисунок S8 (a) показывает, что морфология Ce 2 O 3 не так проста, как видно. ПЭМ-анализ, подтверждающий сказанное выше, дает много ценной информации о морфологии включений. Образцы ПЭМ были подготовлены FIB, как показано на рисунке S11. Два включения, подобные рисунку S8 (а), были обнаружены с помощью FIB и подготовлены для анализа ПЭМ (см. Рисунок S11). Из-за дифракционной картины, показанной на рис. 4 (а), Ce 2 O 3 в комплексном включении можно рассматривать как аморфную структуру.Аморфный Ce 2 O 3 в стали указывает на то, что Ce 2 O 3 образовался в жидком чугуне, а затем сегрегированный MnS прилип к нему. Более того, были обнаружены частицы нано-Fe 3 O 4 размером от нескольких нанометров до примерно 180 нм. Согласно анализу SAD с помощью ПЭМ, формы частиц нано-Fe 3 O 4 почти сферические, как показано на рис. 4 (d – f). Наиболее важно то, что покрывающий слой Ce 2 O 3 представляет собой тонкий слой MnS толщиной около 218 нм.Частицы MnS вокруг Ce 2 O 3 имеют одинаковую дифракционную картину, что указывает на то, что они имеют одинаковую кристаллическую структуру.

    Рисунок 4

    ( a ) Результаты ПЭМ комплексного включения, обнаруженного в образце DM-6, ( b ) морфология нано Fe 3 O 4 , обнаруженного в образце DM-6 и ( c f ) Результаты SAD для нано Fe 3 O 4 , обнаруженного в образце DM-6.

    История и свойства 52100 Сталь

    Спасибо Филу Чжоу за то, что он стал сторонником Knife Steel Nerds Patreon! Я начал публиковать первые результаты испытаний таких вещей, как эксперименты по термообработке, измерения остаточного аустенита и т. Д.на Патреоне. В конечном итоге данные будут размещены на этом веб-сайте, но если вы хотите увидеть их в исходном виде, заходите на Patreon.

    52100 История

    52100 – относительно простая сталь с 1% углерода и 1,5% хрома и небольшими количествами Mn и Si. Сталь 52100 используется как минимум с 1905 года [1]. Он был разработан для использования в подшипниках. Высокоуглеродистые стали (0,8–1,0% C) в основном использовались до конца 1800-х или начала 1900-х годов [2], после чего стали добавлять хром в подшипниковые стали.Стали с 1% Cr используются в подшипниках по крайней мере с 1903 года [1]. Эти первые легированные хромом подшипниковые стали производились в Германии компаниями Fichtel & Sachs и Deutsche Waffen- und Munitionsfabrik [1]. Хромистые стали французского производства также использовались в подшипниках в тот же период времени [2]. 52100 по-прежнему является наиболее часто используемой подшипниковой сталью [3], поэтому конструкция из стали, безусловно, выдержала испытание временем. Эта сталь имеет много других наименований, таких как 100Cr6, 1.3505, GCr15, En31 и SUJ2.

    Обновление 5/8/2019: Ник Данэм опубликовал следующее об истории обозначения SAE 52100 (название появилось позже, чем сталь, конечно):
    Похоже, что в 1919 году подразделение SAE Iron & Steel Division решили заменить 5295 на 52100 как часть своего седьмого отчета [1].

    5295, в свою очередь, было введено как 52-95 в третьем отчете (1912 г.) [2], а дефисы были удалены в пятом отчете (1913-1914 гг.) [3]. С самого начала это была подшипниковая сталь – в третьем отчете о хромистых сталях серий 51 и 52 говорится, что «использование этого типа стали почти полностью ограничивается шариковыми и роликоподшипниками». [2]

    Третий отчет также касался введения двузначного префикса ряда [2]; в первом и втором отчетах (1911 г.) использовались только двузначные коды, пронумерованные 1-23 (включая чугунные).Никаких хромистых сталей в списке не было [4]. Это не означает, что хромистых сталей еще не существовало, это просто означает, что еще не существовало спецификаций SAE.

    [1] Журнал SAE c1 v4 (1919) https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=chi.42517057;view=1up;seq=454

    [2] Транзакции SAE v7 (1912) https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=coo.31924058349105;view=1up;seq=75

    [3] Бюллетень SAE v5-6 (1913-1914) https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=umn.31951d00031403a;view=1up;seq=638

    [4] Транзакции SAE v6 (1911 г.) https: // babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.3

  • 10782301;view=1up;seq=78

    Конец обновления

    Эд Фаулер получил определенную заслугу в популяризации 52100 как стали для ножей в наше время. Он произвел много ножей для модели 52100 и много писал о ее достоинствах в колонках Knife Talk в журнале Blade. Эд познакомился с 52100 в виде шарикоподшипников, присланных ему Уэйном Годдардом [5], другим влиятельным производителем ножей, который регулярно писал для журнала Blade. Поскольку подшипники были относительно распространенной формой высокоуглеродистой стали, их использование в ножах, конечно же, имеет гораздо большее значение.Сообщалось о ножах, произведенных еще в 1940-х годах в 52100, включая ножи Уильяма Скагеля [6].

    52100 Дизайн

    Очевидное отличие 52100 от других высокоуглеродистых сталей, используемых кузнецами, заключается в высоком содержании хрома – 1,5%. Добавление Cr производится по нескольким причинам, которые я описал ниже.

    Скорость закалки

    Одной из целей добавки Cr является «прокаливаемость», то есть мера того, насколько быстро сталь должна быть закалена от высокой температуры для достижения полной твердости.Простая углеродистая сталь, такая как 1095, требует очень быстрой закалки в воде для полного затвердевания, при этом образуется твердая стальная фаза, называемая мартенситом. 1095 имеет почти 1% углерода, как 52100, но без добавления хрома. Если закалить в медленном масле или дать остыть на воздухе, то образуется некоторое количество «перлита», который снижает твердость стали по сравнению с полным мартенситом. Перлит представляет собой комбинацию 0,02 мас.% Углеродного феррита и 6,67 мас.% Углеродного цементита (Fe 3 C), который образуется чередующимися полосами, поэтому в простой углеродистой стали углерод должен диффундировать на короткое расстояние для полос феррита и цементита. формировать.Хром также обогащен цементитом, поэтому в легированной хромом стали хром также должен диффундировать в цементит с образованием перлита. Хром имеет гораздо больший размер, чем углерод, поэтому он диффундирует медленнее. Таким образом, добавление хрома подавляет образование перлита и повышает прокаливаемость.

    Этот эффект закаливаемости можно увидеть на графике время-температура-преобразование (TTT), также называемом графиком изотермического преобразования (IT), где «нос» преобразования (обозначенный как феррит + карбид) выдвигается на более длительное время в 52100 по сравнению с 1095.Это позволяет подшипникам быть полностью закаленными, чтобы они имели достаточную прочность и, следовательно, противостояли деформации во время использования. Сердцевина подшипника во время закалки охлаждается медленнее, чем поверхность, поэтому более высокая закаливаемость позволяет использовать подшипники большего размера. 52100 все еще не является сталью с высокой закалкой и не считается действительно закаленной в масле сталью, такой как O1 (в отличие от закаленной в воде). Для крупных подшипников, требующих более высокой прокаливаемости, были разработаны модифицированные версии 52100. Версия с более высоким содержанием Mn была представлена ​​в середине 1930-х годов, а версия, легированная молибденом, – после Второй мировой войны [7].Однако ни одна из этих версий не нашла значительного применения в ножах.

    «Носик» кривой в TTT для 1095 фактически выходит за пределы графика, потому что время очень короткое. Требуется очень быстрая закалка, чтобы избежать мягкого перлита

    .

    «Носик» 52100 TTT составляет примерно 3 секунды, что позволяет менее жесткую закалку для достижения полной твердости

    Влияние хрома на размер карбида

    Карбиды – это твердые частицы в стали, которые улучшают износостойкость, но снижают ударную вязкость или сопротивление растрескиванию.Следовательно, для применений, требующих высокой износостойкости, желательно большее количество карбидов. Применения, требующие высокой вязкости, обычно требуют, чтобы карбиды были как можно меньше и имели небольшую их объемную долю. Типичная высокоуглеродистая сталь, такая как 1095, образует твердые частицы карбидов железа, называемые цементитом, с тремя атомами железа на каждый атом углерода: Fe 3 C. Высокохромистые стали образуют карбид хрома, такой как Cr 7 C 3 или Cr 23 С 6 .Некоторые ошибочно полагают, что 52100 образует один из этих типов карбида хрома. Однако в нем недостаточно хрома для образования таких карбидов. Вместо этого часть хрома обогащена цементитом, образуя M 3 C, где M может относиться либо к железу, либо к хрому. Цементит 52100 содержит около 9 мас.% Хрома [8].

    Добавление Cr помогает уменьшить размер карбида. Меньшие карбиды означают лучшую вязкость и устойчивость к разрушению. 52100 известен своим очень маленьким размером карбидов и высокой плотностью карбидов, даже по сравнению с другими углеродистыми и легированными сталями, такими как 1095.Размер карбида уменьшается по аналогичному механизму увеличения прокаливаемости. Перед поставкой стали конечному потребителю ее отжигают, чтобы сделать ее мягкой для механической обработки, и подготовить для окончательной термообработки. Одним из методов отжига является медленное охлаждение стали от высокой температуры до образования перлита с последующей промежуточной температурной обработкой, при которой перлитная структура «сфероидизируется» с образованием небольших круглых карбидов [9]:

    Поскольку Cr входит в состав карбидов, который диффундирует медленнее, чем углерод, расстояние между цементитом в перлите меньше, и тогда скорость «сфероидизации» и роста круглых карбидов снижается.Вот изображения [10], сравнивающие 52100 (вверху) с 1095 (внизу), где белые частицы являются карбидами. 1095 вполне хорош, но 52100 имеет большую плотность карбидов, а максимальный размер карбидов меньше 1095.

    52100

    1095

    Карбидная фракция и углерод в растворе

    При сравнении сталей при такой же высокой температуре закалки, но с увеличением содержания углерода, количество углерода в растворе остается постоянным, но количество карбида увеличивается.Вы можете увидеть это, посмотрев на приведенную ниже фазовую диаграмму железо-углерод; черный кружок на линии представляет углерод в растворе, который не изменяется с увеличением содержания углерода. Однако при более высоком содержании углерода линия распространяется дальше в поле «аустенит + цементит», указывая на присутствие большего количества цементита.

    На фазовой диаграмме представлена ​​микроструктура стали при различном содержании углерода и температурах. При температуре 1400 ° F и содержании углерода около 0.55-0,7% сталь находится в «аустенитной» области, где нет карбидов / цементита. При закалке от этой температуры конечная микроструктура представляет собой твердый мартенсит без карбидов. Если содержание углерода увеличивается выше 0,7%, тогда карбиды присутствуют при высокой температуре, что приводит к окончательной микроструктуре мартенсита с карбидами. Карбиды способствуют износостойкости. Чем больше углерода добавлено свыше 0,7%, тем больше присутствует карбид:

    Количество углерода «в растворе», вносящее вклад в твердость, остается неизменным при фиксированной температуре, несмотря на увеличение объемного содержания углерода, поскольку углерод способствует образованию карбида.Однако, если температура повышается, углерод в растворе поднимается по линии. Если мы посмотрим на сталь с 1% углерода при температуре 1400 ° F (точка 1), в растворе будет столько же углерода 0,7%, что и в стали с любой другой сталью с содержанием углерода более 0,7%. Пунктирными линиями показано содержание углерода в растворе в зависимости от валового состава стали. При 1450 ° F в растворе содержится 0,8% углерода (точка 2) и 1% углерода в растворе при температуре около 1570 ° F (точка 3). Длина пунктирной линии укорачивается с повышением температуры, указывая на то, что количество карбида уменьшается, до точки 3, где карбид больше не присутствует, и он достигает поля «аустенит»:

    Добавление 1.5% Cr сдвигает фазовую диаграмму железо-углерод в сторону более высоких температур и более низкого содержания углерода:

    Сдвиг на фазовой диаграмме означает, что при том же объемном содержании углерода в растворе меньше углерода, а объемная доля карбида больше. Вот почему рекомендуемые температуры затвердевания / аустенизации 52100 выше 1095, обычно 1550 ° F, а не 1475 ° F. Уменьшение содержания углерода в растворе по сравнению с 1095 помогает улучшить ударную вязкость, так как содержание углерода выше примерно 0.6% в растворе приводит к образованию пластинчатого мартенсита, который снижает ударную вязкость. Экспериментально 52100 содержит около 0,63% углерода в растворе с закалкой от 1550 ° F [11], что обеспечивает максимальную твердость без образования пластинчатого мартенсита. Более низкие температуры закалки дополнительно уменьшают содержание углерода в растворе для повышения прочности. Подробнее о твердости стали вы можете прочитать в этой статье. Увеличение доли карбида также улучшает износостойкость 52100, где термически обработанный 52100 имеет около 6-10% объема карбида [12], а 1095 – примерно вдвое меньше.

    Простота ковки, закалки и термообработки

    Благодаря низкому содержанию хрома по сравнению с закаленными на воздухе сталями, такими как A2 или D2, 52100 является хорошим выбором для ковки. В нем нет карбидов, присутствующих при температурах ковки, как в сталях, закаленных на воздухе, что означает, что он легче перемещается под действием молотка. Его средняя или низкая закаливаемость также делает его хорошим выбором. Низкая закаливаемость 1095 означает, что для закалки требуется вода или очень быстрое масло, тогда как 52100 более щадящий при более медленной закалке.Более медленная закалка снижает риск коробления и образования трещин при закалке. Более закаливаемая сталь, такая как O1, или стали, закаливаемые на воздухе, очень щадящие с этой точки зрения, но это затрудняет их отжиг без печи с контролируемой температурой. Эти стали также трудно или невозможно нормализовать, поскольку они затвердевают при охлаждении на воздухе, а не образуют желаемый перлит. Стали с высокой закаливаемой способностью также более склонны к растрескиванию при ковке при более низких температурах или просто при охлаждении до комнатной температуры после ковки.Следовательно, уровень закаливаемости в 52100 является хорошим компромиссом для гибкости при закалке, в то же время его можно нормализовать и отжиг с помощью простого цикла. Однако повышенные температура и время, необходимые для аустенизации по сравнению с простой углеродистой сталью, делают аустенизацию более трудной при термообработке в кузнице или с помощью горелки, а не в печи с ПИД-регулированием.

    Термическая обработка 52100

    Теперь у нас есть отдельная статья о том, как лучше всего термически обрабатывать 52100.

    Как обсуждалось выше, повышение температуры закалки / аустенизации до 52100 приводит к увеличению содержания углерода в растворе и уменьшению доли карбида. Это также видно экспериментально, хотя числа несколько отличаются от тех, которые предсказываются на фазовых диаграммах, поскольку эти предсказания относятся к бесконечному времени выдержки при температуре, в отличие от 10-30 минут, используемых при термообработке. По мере увеличения содержания углерода в растворе количество остаточного аустенита после закалки также увеличивается.О том, почему, вы можете прочитать в статье о криогенной обработке стали. Пик твердости происходит при температуре аустенизации около 1650 ° F; выше этого образуется избыточный остаточный аустенит, который снижает твердость. Вот зависимость объема остаточного аустенита и карбида от температуры аустенизации [8]:

    При более низких температурах отпуска и более высоких температурах аустенизации твердость увеличивается. Использование 1650 ° F и 300 ° F дает примерно 66 Rc [8], хотя это условие, вероятно, также приводит к относительно низкой ударной вязкости.Типичная термообработка аустенитизации при 1550 ° F и отпуска при 400 ° F дает около 61,5 Rc. Многие производители ножей используют 1475 ° F и 400 ° F, что дает около 59,5 Rc. Я не совсем уверен, почему они используют 1475 ° F, возможно, это происходит из-за копирования рекомендованных термообработок из 1095. Изготовители ножей, как и многие другие люди, любят круглые числа, поэтому температура аустенизации, которая приводит к круглому числу 60 Rc после хорошее круглое число, температура 400 ° F, вероятно, привлекает.

    Использование более низких температур аустенизации может привести к повышению ударной вязкости, о чем вы можете прочитать в этой статье об аустенизации.Обычно лучше снизить как температуру аустенизации, так и температуру отпуска, чем поддерживать ту же температуру аустенизации и повышать температуру отпуска. Одна из причин заключается в том, что содержание углерода в растворе уменьшается при более низкой температуре аустенизации, как описано выше. Другой проблемой является диапазон «мартенситного охрупчивания при отпуске» (TME) при слишком высоком отпуске, вы можете увидеть падение ударной вязкости на рисунке ниже при использовании температуры отпуска 230 ° C (450 ° F). Подробнее о TME можно прочитать в Эта статья о добавках кремния, элемента, который минимизирует охрупчивание.Вы можете увидеть улучшенную ударную вязкость 52100 при более низкой температуре аустенизации на этом рисунке [11]:

    Повышение температуры аустенизации также увеличивает твердость, но даже когда вязкость отображается в зависимости от твердости, улучшение с более низкой температурой аустенизации все еще сохраняется. Я удалил условия после закалки и отпуска при 230 ° C, потому что в этих условиях была низкая ударная вязкость:

    Тройная закалка

    Эд Фаулер также популяризировал «тройную закалку» 52100, процесс, при котором сталь подвергается аустенитизации и многократной закалке для измельчения зерна и повышения вязкости.52100 не особенно хорошо подходит для тройной закалки, чем другие низколегированные стали, но 52100 часто присоединяется к нему, так что об этом стоит упомянуть. В этой статье я писал о том, как работает многократное тушение, и о его потенциальных преимуществах. Мы также выполнили тройную закалку CruForgeV и проверили его прочность, но не обнаружили улучшений, о которых вы можете прочитать в этой статье.

    Аустемперинг и бейнит

    52100 относительно хорошо подходит для аустепарации с образованием бейнита, в отличие от образования мартенсита с помощью термической обработки закалкой и отпуском.Аустперирование включает закалку до промежуточной температуры, такой как 500 ° F, и выдержку при такой температуре в течение нескольких минут или часов, что приводит к образованию бейнита, который представляет собой фазу, аналогичную отпущенному мартенситу, но с несколько другими свойствами. Есть некоторые свидетельства того, что бейнит имеет большую вязкость, чем отпущенный мартенсит. Вы можете узнать больше о бейните и некоторых экспериментах, которые проводились с 52100, в этой статье о закалке. Когда сталь обладает высокой способностью к закаливанию, аустализация занимает слишком много времени, чтобы ее можно было осуществить.Для достижения высоких уровней твердости необходимо относительно высокое содержание углерода при аустемперировании. Таким образом, 52100 имеет хорошее сочетание высокой углеродистой и средней закаливаемости для облегчения закалки.

    Прочность 52100

    Несмотря на все исследования 52100, довольно сложно найти хорошие сравнения с точки зрения ударной вязкости по сравнению с другими сталями. Многие исследования сосредоточены на самой 52100, так как это отправная точка – наиболее часто используемая подшипниковая сталь.Инструментальная сталь [13] оценивает 52100 как «4» из 10, что похоже на A2, выше, чем у O1, M2 и D2, и ниже, чем у L6 и ударопрочных сталей, согласно книге. Вскоре мы протестируем образец 52100 для сравнения с нашим текущим набором данных по прочности. И если кто-то знает какие-либо опубликованные данные о сравнительной стойкости, пришлите их мне. Используя рейтинг Tool Steels , мы можем позиционировать 52100 среди других сталей с указанными значениями вязкости из Crucible [14] [15] [16] [17]:

    Удержание края 52100

    Удержание кромок у 52100 не очень высокое, как у других углеродистых и низколегированных сталей.Относительно небольшой объем карбида в сочетании с низкой твердостью цементита означает, что существуют другие стали с гораздо более высокой износостойкостью и сохранением режущей кромки. В испытаниях CATRA, проведенных Verhoeven [18], 52100 показало лучшее удержание кромок, чем 1086 и Wootz Damascus, хотя и не так хорошо, как AEB-L, нержавеющая сталь. 1086 – это низкоуглеродистая сталь с меньшим объемом карбидов, а AEB-L имеет более твердые карбиды хрома, поэтому результат имеет смысл. Вы можете узнать больше о том, насколько хорошо 52100 удерживает режущую кромку по сравнению с другими сталями, в статьях по удержанию кромок CATRA: Часть 1 и Часть 2.

    В испытаниях на разрезание каната, проведенных Уэйном Годдардом [19], было обнаружено, что 52100 имеет такое же удержание режущей кромки, как и другие стали 60 Rc; в его испытаниях влияние стали было меньше, и твердость была основным фактором, хотя Vascowear (CruWear) был несколько лучше:

    Резюме

    52100 был разработан в начале 1900-х годов и впервые использован в 1905 году. Он был разработан для использования в подшипниках. Он использовался во многих ножах, отчасти из-за его хороших свойств при ковке, а отчасти потому, что подшипники являются легким источником стального лома.Добавление хрома улучшает прокаливаемость и уменьшает размер карбида для улучшения ударной вязкости. Добавление хрома также означает, что 52100 требует более высоких температур аустенизации и имеет больший объем карбида по сравнению с простой углеродистой сталью для повышения износостойкости. Комбинация уменьшенного размера карбида и увеличенной объемной доли карбида дает 52100 хорошее сочетание ударной вязкости и износостойкости по сравнению с другими углеродистыми и легированными сталями. Более низкие температуры аустенизации приводят к повышению ударной вязкости.Средняя закаливаемость 52100 означает, что он хорошо подходит для ковки, а также является хорошим кандидатом для закалки с образованием бейнита.


    [1] Хенгерер Ф., «История SKF3», Ball Bearing Journal 231, вып. 1. С. 2-11.

    [2] Стрибек Р. «Шариковые подшипники для различных нагрузок». Пер. ASME 29 (1907): 420-463.

    [3] Юки, Хироши, Мию Сато и Чикара Оки. «Влияние условий индукционного нагрева на закаленную структуру стали SUJ2». ISIJ International 58, нет.9 (2018): 1735-1741.

    [4] https://www.bladeforums.com/threads/question-about-52100.259561/

    [5] Fowler, Ed. Knife Talk: Искусство и наука изготовления ножей . Иола, Висконсин: Публикации Краузе, 1998.

    [6] https://www.bladeforums.com/threads/question-about-52100.259561/

    [7] Каппель, Юрген, Матиас Вайнберг и Райнхольд Флендер. «Металлургия роликоподшипниковых сталей». Стальные захваты 2 (2004): 261-268.

    [8] Стиклс, К.A. «Термическая обработка карбидного рафинада подшипниковой стали 52100». Металлургический труд 5, вып. 4 (1974): 865-874.

    [9] Нуталь, Николя, Седрик Дж. Гоммес, Сильвия Блахер, Филипп Путо, Жан-Поль Пирар, Фредерик Бошини, Карл Трайна и Руди Клус. «Анализ изображений сфероидизации перлита на основе морфологических характеристик частиц цементита». Анализ изображений и стереология 29, нет. 2 (2011): 91-98.

    [10] https: // matdata.asminternational.org/mgd/index.aspx

    [11] Сантьяго, Рескальво и Хосе Антонио. Разрушение и рост усталостных трещин в подшипниковых сталях 52100, М-50 и 18-4-1 . Дисс. Массачусетский технологический институт, 1979 г.

    [12] Стиклс, К. А. «Термическая обработка карбидного рафинада подшипниковой стали 52100». Металлургический труд 5, вып. 4 (1974): 865-874.

    [13] Робертс Г. А. и Роберт А. Кэри. Инструментальная сталь . Бичвуд, Огайо: Американское общество металлов, 1980.

    [14] https://www.crucible.com/eselector/prodbyapp/tooldie/ketos.html

    [15] http://www.crucible.com/PDFs/DataSheets2010/ds3Vv1%202015.pdf

    [16] https://www.crucible.com/eselector/prodbyapp/tooldie/champloy.html

    [17] http://www.crucible.com/PDFs/DataSheets2010/Data%20Sheet%204V.pdf

    [18] Верховен, Джон Д., Альфред Х. Пендрей и Ховард Ф. Кларк. «Испытания на износ стальных лезвий ножа». Износ 265, № 7-8 (2008): 1093-1099.

    [19] https://sharpeningmadeeasy.com/edge.htm

    Нравится:

    Нравится Загрузка …

    Связанные

    Механические и физические свойства – Британская ассоциация нержавеющей стали

  • Механические свойства при температуре окружающей среды для BS EN 10253-3 и 10253-4 для фитингов из нержавеющей стали под сварку встык

    BS EN 10253-3 и 10253-4 – это стандарты EN для трубных фитингов из аустенитной и дуплексной нержавеющей стали, соединяемых встык, без и с особыми требованиями к контролю.В этой статье приведены механические свойства

  • Механические свойства при температуре окружающей среды согласно BS EN 10297-2 для бесшовных труб из нержавеющей стали общего назначения

    BS EN 10297-2 – это стандарт EN для труб из нержавеющей стали общего назначения. В этой статье приведены механические свойства

  • Механические свойства при температуре окружающей среды согласно EN 10216-5 для бесшовных труб из нержавеющей стали для работы под давлением

    EN 10216-5 2005 – это европейский стандарт для бесшовных труб из нержавеющей стали, работающих под давлением.В этой статье приведены механические свойства

  • Механические свойства блестящих прутков из аустенитной нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-3

    Стандарт BS EN 10088-3 определяет механические свойства полуфабрикатов из нержавеющей стали, прутков, стержней и профилей общего назначения. Свойства, указанные в этой статье, – это предел прочности, предел прочности на разрыв, удлинение и твердость аустенитных нержавеющих сталей.

  • Механические свойства плоского проката из аустенитной нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-2

    BS EN 10088-2 – это стандарт материалов для листов, пластин и полос из нержавеющей стали общего назначения.Текущее издание было опубликовано в октябре 2004 года. Указаны механические свойства, включая предел прочности и предел прочности при растяжении, относительное удлинение и ударную вязкость. В этой статье приведены только свойства при растяжении. ПОСЛЕДНЕЕ ОБНОВЛЕНИЕ 25 НОЯБРЯ 2014.

  • Механические свойства сортового проката из аустенитной нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-3

    Стандарт BS EN 10088-3 определяет механические свойства полуфабрикатов из нержавеющей стали, прутков, стержней и профилей общего назначения.Свойства, указанные в этой статье, – это предел прочности, предел прочности на разрыв, удлинение и твердость аустенитных нержавеющих сталей.

  • Механические свойства блестящих прутков из аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-3

    Стандарт BS EN 10088-3 определяет механические свойства полуфабрикатов из нержавеющей стали, прутков, стержней и профилей общего назначения. В этой статье приведены следующие характеристики: предел прочности, предел прочности на разрыв, удлинение и твердость аустенитно-ферритных нержавеющих сталей.

  • Механические свойства плоского проката из аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-2

    BS EN 10088-2 – это стандарт материалов для листов, пластин и полос из нержавеющей стали общего назначения. Текущее издание было опубликовано в октябре 2014 года. Указаны механические свойства, включая предел прочности и предел прочности при растяжении, относительное удлинение и ударную вязкость. В этой статье приведены только свойства при растяжении. ПОСЛЕДНЕЕ ОБНОВЛЕНИЕ 25 НОЯБРЯ 2014 г.

  • Механические свойства сортового проката из аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали при температуре окружающей среды в соответствии с BS EN 10088-3

    Стандарт BS EN 10088-3 определяет механические свойства полуфабрикатов из аустенитно-ферритной (дуплексной) нержавеющей стали, прутков, стержней и профилей общего назначения.Приведены следующие характеристики: предел прочности, предел прочности, удлинение и твердость.

  • Механические свойства холоднодеформированной проволоки при температуре окружающей среды согласно EN 10088-3

    EN 10088-3 – европейский стандарт для сортового проката из нержавеющей стали. Он включает в себя положение для проволоки в холодном состоянии. Хотя это не строго для пружинной проволоки (это EN 10270-3), свойства, показанные в Таблице 18, таковы, что пружины могут быть изготовлены из материала в этом состоянии

  • Марка 2205 для высокой коррозионной стойкости и прочности

    Обладая многими полезными свойствами как ферритных, так и аустенитных сталей, 2205 является наиболее широко используемой маркой дуплексной нержавеющей стали.Высокое содержание хрома и молибдена придает нержавеющей стали отличную коррозионную стойкость. Микроструктура обеспечивает устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением и обеспечивает высокую прочность.

    Сплав обычно не подходит для использования при температурах выше 300 o C или ниже -50 o C из-за пониженной ударной вязкости за пределами этого диапазона.

    Скорее всего, вы встретите нержавеющую сталь 2205, используемую в промышленных средах, таких как нефтехимические, химические, нефтяные, газовые и бумажные заводы.

    Альтернативные сорта

    2205 доступен уже несколько лет – в целом это соответствует обозначению марки UNS S31803. Совсем недавно стал доступен продукт, соответствующий более стойкому к коррозии составу UNS S32205, как показано в таблице 1. Обе эти альтернативы известны как 2205.

    Состав

    Марка 2205 имеет микроструктуру примерно равного количества феррита и аустенита, отсюда и название «дуплекс».Дуплекс 2205 имеет следующие характеристики:

    • Высокая прочность.
    • Более низкий коэффициент теплового расширения, чем у аустенитных сталей, но больший, чем у углеродистых сталей.
    • Высокая устойчивость к коррозии, особенно к коррозионному растрескиванию под напряжением, коррозионной усталости и эрозии.

    Высокое содержание хрома и молибдена и добавка азота придают стали дополнительные полезные характеристики:

    • Высокая общая коррозионная стойкость.
    • Высокая стойкость к точечной и щелевой коррозии.
    • Хорошая стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением.

    Добавление азота дополнительно увеличивает стойкость к точечной и щелевой коррозии.

    Таблица 1: Состав 2205 и альтернативных марок (единичные значения являются максимальными)

    Марка Общее название С% млн% Si% P% S% Кр% Ni% Пн% Нет%
    S31803 2205 0.030 2,00 1,00 0,030 0,020 21,0–23,0 4,5-6,5 2,5–3,5 0,08-0,20
    S32205 2205 0,030 2,00 1,00 0,030 0,020 22,0–23,0 4,5-6,5 3,0–3,5 0.14-0,20
    Коррозионная стойкость

    Сплав имеет отличную коррозионную стойкость и превосходит сплав 316, хорошо работая в большинстве сред, где стандартные аустенитные марки могут не работать. Низкое содержание углерода 2205 обеспечивает высокую стойкость к межкристаллитной коррозии и лучшую стойкость к равномерной, точечной и щелевой коррозии благодаря высокому содержанию хрома и молибдена.

    Поскольку 2205 представляет собой дуплексную нержавеющую сталь, этот сорт также менее чувствителен к коррозионному растрескиванию под напряжением в теплой хлоридной среде, в отличие от аустенитных нержавеющих сталей.Эта марка также обладает хорошей устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением при воздействии сероводорода в хлоридных растворах.

    Высокая механическая прочность в сочетании с отличной коррозионной стойкостью дает 2205 высокую устойчивость к коррозионной усталости.

    Термостойкость

    Хотя 2205 обладает хорошей стойкостью к высокотемпературному окислению, этот сорт, как и другие дуплексные нержавеющие стали, страдает охрупчиванием даже при кратковременном хранении при температурах выше 300- o C.Если это охрупчивание, это можно исправить только путем полного отжига на твердый раствор. 2205 отжигают при 1020-1100 o C с последующим быстрым охлаждением. Эта обработка применяется как для отжига в растворе, так и для снятия напряжений.

    Механические свойства

    Механические свойства нержавеющей стали марки 2205 приведены в таблице 2.

    Таблица 2: Механические свойства 2205 (отожженное состояние)

    Таблица 3: Физические свойства сплава 2205 (типичные значения в отожженном состоянии)

    Предел прочности 620 МПа мин. Плотность 7,805 кг / м3
    Предел текучести 450MPa mi Модуль упругости 200 ГПа
    Удлинение 25% мин.

    Средний коэффициент теплового расширения

    Твердость по Бринеллю 293 HB макс. 0-100 o С 13.7 мкм / м / o C
    Твердость по Роквеллу 31 HR C макс. 0-315 o С
    Физические свойства

    Типичные физические свойства нержавеющей стали марки 2205 приведены в таблице 3. Имеются удивительно большие различия в значениях от разных производителей для условно идентичных материалов.

    2205 имеет микроструктуру, содержащую примерно 50% феррита в отожженном состоянии, закаленном от примерно 1050 0 ° C.Более высокие температуры отжига часто приводят к увеличению содержания феррита.

    Технологичность

    Из-за высокого предела текучести 2205 для холодной штамповки этой дуплексной стали требуются большие усилия и потребуется оборудование большей производительности, чем для аустенитных сталей.

    Такие процессы, как вытяжка, глубокая вытяжка и прядение, выполнять сложнее.

    Сварка 2205 хороша всеми стандартными методами, однако со следующими ограничениями:

    • Не допускайте предварительного нагрева или последующего нагрева материала, тепловложение должно быть низким.
    • Дайте материалу остыть между проходами, предпочтительно ниже 150 o C.
    • Используйте присадку правильной марки 2209. Следует избегать самогенной сварки.
    Доступные формы

    Марка 2205 доступна в горячекатаном листе и полосе, холоднокатаном листе, листе и рулонах, поковках / прутках, трубах и трубах, а также в резьбовых фитингах и фланцах.

    Приложения

    Марка 2205 обычно используется при строительстве теплообменников, сосудов высокого давления, резервуаров, труб и трубопроводов для следующих областей промышленности:

    • Химическая обработка, транспортировка и хранение.
    • Оборудование для разведки и переработки нефти и газа.
    • Морская среда и другие среды с высоким содержанием хлоридов.
    • Варочные котлы для целлюлозы и бумаги, цистерны для щелока и бумагоделательные машины.
    Технические характеристики

    Для многих продуктов марка 2205 покрывается теми же спецификациями, которые включают обычную аустенитность – ASTM A240M для плоского проката и ASTM A276 для стержня. Дуплексные сорта труб имеют свои собственные спецификации – ASTM A789M и A790M охватывает трубы дуплексных сортов.

    Кредиты

    ASSDA благодарит Питера Мура из Atlas Steels и Грэма Сассекса из ASSDA за разработку этой статьи.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *