Стали марки ст3ПС/СП и 09Г2С

Стали марки ст3ПС/СП и 09Г2С

Чем отличаются марки стали ст3ПС/СП и 09Г2С

Знать и уметь различать марки стали необходимо всем, кто занимается производством металлических изделий любого назначения и типа. В этой статье мы рассмотрим два вида стали и определим, что означают их индексы, и как это сказывается на области их применения.

09Г2С — химический состав

Сталь относится к кремнемарганцовистым. В соответствии с требованиями ГОСТ 27772-88 полностью соответствует стали С345. Последняя используется для изготовления строительных конструкций.

В соответствии с принятой в нашей стране системой маркировки — состав 09Г2С расшифровывается следующим образом:

  • углерод (С) — 0,09%;
  • марганец (Мn)- 2%;
  • кремний (Si) — не более 1%.

Количество легирующих компонентов в составе стали не так и высоко, именно поэтому сталь 09Г2С относят к низколегированным. Этот сплав лежит в основании целого семейства сталей. Например, — 09г2, 09г2дт, 09г2т, 10г2с и многие другие. Характеристики сплавов этого семейства примерно схожи.

Основные свойства

Химический состав определяет характеристики и применение стали 09Г2С:

  • удельный вес – 7,85 г/см3, может незначительно колебаться в зависимости от вида и концентраций легирующих добавок;
  • диапазон температур ковки – 850 -1250 градусов;
  • предел текучести – от 255 до 155 Мпа, в зависимости от температуры нагрева;
  • свариваемость – без ограничений и без потери пластичности;
  • изменение коэффициента линейного расширения в интервале температур 100-500 градусов – всего 2,4Х10-6 единицы;
  • временное сопротивление – 345 МПа;
  • предел прочности – 343 МПа;
  • удлинение – 21%;
  • ударная вязкость – 64 Дж/см2;
  • твердость по – 450-490 МПа (по Бринеллю);
  • диапазон рабочих температур – от -70 до +425 градусов;
  • срок службы – более 30 лет.

Сталь марки 09Г2С поддается любым видам сварки без дополнительной подготовки:

  • ручной дуговой;
  • аргонно-дуговой;
  • электрошлаковой.

При многослойной сварке применяют каскадный метод с толщиной электрода 4-5 мм. Хорошая свариваемость объясняется низким содержанием углерода. Сварной шов обладает высокой прочностью и хорошими параметрами ударной вязкости. Во время сварки возможно образование закалочной структуры.

Избежать его можно, подвергнув изделие высокотемпературному отпуску с нагревом до 600-660 градусов и медленному охлаждению. Такой режим повышает твердость шва и устраняет участки напряженности, а сварные конструкции делает прочными и надежными. Для деталей с толщиной поперечного сечения до 36 мм, подвергнутых сварке, можно не проводить последующую термообработку.

Термическая обработка

С помощью термообработки достигается улучшение структуры и свойств стали, а также устраняются участки напряженности. Режимы термической обработки назначаются в зависимости от механических свойств, которые необходимо придать изделию. Оптимальный температурный режим нормализации – 930-950 градусов, после чего материал охлаждается на воздухе.

  • температура – 760-820 градусов;
  • охлаждение в воде.

Чтобы избежать возникновения резких закалочных напряжений, в зависимости от вида изделия применяют и другие среды для охлаждения, например, масло, щелочные или кислые растворы.

Отпуск – заключительная операция термообработки, призванная:

  • уменьшить внутренние напряжения, не снижая твердости;
  • повысить вязкость и пластичность.

С увеличением температуры отпуска снижаются механические свойства стали 09Г2С. При комнатной температуре:

  • предел текучести составляет 295Х106 Па;
  • предел прочности – 405Х106 Па;
  • удлинение – 30%;
  • относительное сужение – 66%.

При нагреве до 500 градусов:

  • предел текучести – 185Х106 Па;
  • предел прочности – 315Х106 Па;
  • удлинение – 27%;
  • относительное сужение – 63%.

После термообработки сплав образует двухфазную ферритно-мартенситную структуру с повышенным пределом выносливости. Участки мартенсита увеличивают сопротивление разрыву. При этом характеристики технологической пластичности также превосходят параметры других сплавов. Это свойство обеспечивает им преимущество при листовой штамповке изделий со сложной конфигурацией.

Преимущества и недостатки

Характеристики стали 09Г2С соответствуют современным требованиям к качеству конструкционных материалов и позволяют использовать его для производства изделий:

  • эксплуатируемых в широком диапазоне температур – от -70 до +425 градусов;
  • испытывающих значительные силовые нагрузки;
  • подвергающихся различным видам механической обработки.

Среди главных достоинств отмечаются отличные технологические качества:

  • высокая прочность, обеспечивающая безопасность конструкции;
  • долговечность – срок эксплуатации изделий превышает 30 лет;
  • отсутствие склонности к отпускной хрупкости;
  • стабильные характеристики вязкости при отпуске стали;
  • хорошая свариваемость без потери пластичности;
  • легкость обработки;
  • устойчивость к износу;
  • небольшой удельный вес;
  • экономичность;
  • безопасность;
  • устойчивость к образованию микротрещин;
  • оптимальное соотношение цены и качества.

Как и любой материал, сталь 09Г2С имеет вместе с многочисленными плюсами и минусы. К ним относится невысокая коррозионная устойчивость. Поэтому для изделий, которые эксплуатируются в агрессивных средах, необходимо дополнительное защитное покрытие.

Область применения

Высокие характеристики и широкий сортамент соответствующих ГОСТов марки стали 09Г2С определили его применение во многих отраслях хозяйства.

В нефтехимической и газодобывающей промышленности листовой прокат используется для изготовления труб и соответствующей арматуры. В процессе обработки он легко гнется, что позволяет изготавливать сложные элементы. Благодаря устойчивости к критически низким температурам эти конструкции можно эксплуатировать в арктических районах.

В капитальном строительстве используется более половины производящейся низколегированной стали для изготовления:

  • квадратных и прямоугольных труб на ограждение городских парков и скверов;
  • двутавровых балок;
  • швеллерных изделий;
  • уголков;
  • арматуры.

Ее применение дает:

  • снижение массы изделий за счет уменьшения толщины изделий при сохранении их прочности;
  • до 50-80% экономии металла;
  • повышение безопасности и надежности всей конструкции.

В машиностроительной и станкостроительной области металл идет на изготовление сложных узлов и комплектующих, котельного оборудования, деталей, испытывающих максимальные нагрузки.

Область применения

Высокая механическая прочность определила распространение данной стали в строительной и машиностроительной сфере. За счет высокой механической прочности инженеры смогли использовать более тонкие и менее громоздкие конструктивные элементы при создании различных механизмов и сооружений. Кроме этого, структура металла не реагирует на воздействие температуры от -70 до 450 градусов Цельсия.

Большой диапазон температуры эксплуатации, высокая механическая прочность, хорошая свариваемость определяют то, что металл сегодня применяется в нижеприведенных областях:

  1. Нефтяной промышленности, к примеру, проводится изготовление трубопроводов, фиксирующих или запорных конструкций.
  2. В частном и промышленном строительстве. Сегодня при возведении многоэтажных зданий очень часто используются балки, изготавливаемые из стали.
  3. В машиностроении и станкостроении, в судостроительной отрасли.

После термохимической обработки эту легированную сталь можно применять при изготовлении трубопроводной арматуры. За счет того, что структура не реагирует на воздействие критических низких температур, 09г2с часто встречается на Крайнем Севере.

Область применения

Как ранее было отмечено, область применения этого металла весьма обширна:

  1. Создание мостов промышленного и гражданского предназначения.
  2. Производство оснащения и других элементов для машиностроительной, судостроительной и химической промышленности.
  3. Выпуск резервуаров и котлов, которые во время эксплуатации подвержены воздействию высокой температуры.
  4. Создание магистральных сетей.
  5. Выпуск различных инструментов и технической оснастки, приспособлений.
  6. Производство сельскохозяйственной и иной техники.

Рассматриваемая низколегированная сталь применяется более чем в 15 отраслях промышленности. Сегодня она относится к числу самых востребованных металлов. Кроме этого, она подается термической обработке, что позволяет существенно повысить эксплуатационные качества.

Читайте также  Шпателя размеры

В заключение отметим, что форма выпуска может быть представлена квадратным или круглым сечением. Проводится выпуск и полос, ширина которых варьирует в пределе от 40 до 160 мм, а толщина 12−50 мм. В производственные цеха поставляется листовой металл, классифицирующийся по таким показателям, как метод изготовления и толщина.

Область применения

Основные области, в которых используется сталь этой маркировки, выглядят следующим образом:

  1. Фасонный прокат;
  2. Листовой прокат;
  3. Изготовление горячекатаных полос.

Как говорилось выше, аналоги с легкостью поддаются сварке. Характеристики, которые были указаны выше, обеспечивают возможность применения в изделиях, которые требуют повышенного уровня износостойкости: строительные уголки, стальные балки, а также швеллеры.

Технические особенности марки необходимы в изготовлении автомобилей, строительстве и различных областях промышленности. Стоит отметить, что оптимальный температурный диапазон дает возможность применять сталь в изделиях и местах, где производится внушительная деформация за определенный промежуток времени. Однако граничный показатель -70 градусов обеспечивает удачное применение в суровых условиях Сибири.

Сталь 09г2с-15 пользуется популярностью на современном рынке. Она применяется во всех представленных областях промышленности. Следует добавить, что помимо сварки монтаж может осуществляться на основе болтового соединения. Материал проявляет отличные показатели устойчивости к химическому и биологическому воздействию, поэтому его успешно внедряют в химические заводы и портовые станции.

Также, на Севере государства многокилометровые трассы трубопроводов изготовлены именно из этой марки стали. Металлурги успешно применили температурный режим материала и внедрили его в соответствующие условия, где механические и физические свойства будут проявлены лучшим образом.

Еще одной причиной для использования в производстве стали с этой маркировкой является высокий уровень экономичности, который создается за счет адекватного ценообразования и отличной скорости возведения конструкций, что позволяет сократить расходы конкретным предприятиям.

Особенности сварки

Работа со сталью этой маркировке осуществляется на основе особых требований, которые диктуют необходимость соблюдения основных правил для достижения эффективного результата.

Важность сохранения механичной устойчивости материала на швах является наиболее важной задачей, которая становится основой безопасности конструкций и людей. Однако в обычных условиях отлично результат достичь затруднительно.

К примеру, условие устранения перегрева обусловливаются использованием токов силой 40-50А на 1 мм электрода. Работы требуют сопроводительной закалки материалов в условиях температуры до 600 градусов.

Но, исходя из граничных показателей сплава, есть возможность осуществить самостоятельные подсчеты для проведения сварочных работы. Охлаждение производится на воздухе или в воде. С помощью соблюдения основной технологии можно достичь высокого качества, которое не будет уступать показателям дорогих сплавов.

Вторичное сырье

Разнообразие вторичного сырья способно удивить многих специалистов. Для получения информации достаточно ввести маркировку металла в поисковый запрос и получить результат со следующими типами продукции:

  • Швеллеры;
  • Балки;
  • Уголки и прочее.

Сталь 09г2с представляет собой материал, который успешно используется во многих сферах промышленной деятельности, а также проявляет свои позитивные особенности в виде механической устойчивости и широкого температурного режима.

Описание характеристик

Есть еще несколько характеристик, на которые стоит обратить свое внимание. Одна из них — это плотность. Для данной марки сплава численное значение находится в пределах 7800 кг/м 3 . Здесь стоит отметит, что при помощи легирующих элементов можно как увеличивать, так и уменьшать данный показатель. Если необходимо увеличить, то стоит добавить вольфрам, если нужно уменьшить, то можно ввести в состав кобальт, никель или медь.

Еще один параметр — это твердость. Эта характеристика может определяться сразу по нескольким видам. Это может быть шкала Бринелля, Роквелла, Виккерса и т.д. Выбор подходящей системы расчета обычно подбирается, исходя из того, какой тип материала необходимо охарактеризовать. Кроме того, это очень важно, когда нужно правильно подобрать тип сварки, так как твердость стали на шве должна быть очень высокой.

Состав, механические и технологические свойства

Элемент C Mn Si
Содержание, % 0.09–0.12 1.3–1.7 0.5–0.8

Расшифровка марки стали 09Г2С ГОСТ 27772–88:

  • первые две цифры (09) обозначают содержание в процентах химического элемента «углерод»;
  • третья и четвёртая позиции (Г2) говорят о содержании в сплаве марганца (не более 2%);
  • пятая позиция (С ) свидетельствует о присутствии в стали кремния (не более 1%).

В связи с этим, количественный состав добавок меньше, чем значение 3%, такой сплав называют низколегированным. Его удельный вес – 7,85 г/см 3 . Плотность 09Г2С – 7850 кг/м 3 .

Широкое применение марки стали 09Г2С по ГОСТ обусловлено не только низким содержанием дополнительных элементов, но и следующими факторами:

  1. во-первых, это стабильность свойств, сохраняющаяся в обширном диапазоне температур, что позволяет применять сталь как на Крайнем Севере, так и при положительных температурах до 400 градусов по Цельсию;
  2. во-вторых, предел текучести 09Г2С по ГОСТ в зависимости от геометрических размеров образца может составлять до 340 МПа. Такое значение предела говорит о хорошей прочностной характеристике металла. Кроме этого, сплав не подвержен отпускной хрупкости и нечувствителен к дефектам, возникающим при отливке;
  3. в-третьих, листы из стали 09Г2С по ГОСТ довольно гибкие, что делает крайне востребованным их использование во многих отраслях промышленности.

Отдельно стоит сказать про безупречную свариваемость этой марки стали. После сварки зернистость образца остаётся постоянной, а пластичность не уменьшается. Из-за незначительного содержания углерода в сплаве, сварка не провоцирует перегрев или закалку. Нет необходимости и в предварительном нагреве сплава. Это значительно упрощает процесс сварки, а использование практически любых электродов, определённых для сталей с низким содержанием углерода и добавок, ещё и удешевляет производство.

При сварке тонких листов кромки допускается не разделывать. При сварке многослойных образцов, чтобы не допускать перегрева, можно использовать незначительную силу тока на миллиметр электрода. Для повышения прочности шва и исключения в нём напряжений образцы рекомендуют закаливать с последующим воздушным охлаждением (или охлаждением в горячей воде).

После такой термической обработки предел прочности и сопротивление износу увеличивается, и характеристики образцов становятся аналогичными более дорогим маркам.

Эти технические особенности позволяют изготавливать тонкостенные детали, что очень важно для конструкций, к которым требования по безопасности и прочности элементов очень велики, с одновременными требованиями по снижению их массы.

Производство

Сырьем для изготовления является чугун, в который вводят углерод и легирующие компоненты. Производство осуществляется мартеновским, электротермическим и конвертерным способом.

Сплав применяется для создания элементов, работающих при отрицательной температуре. При этом материал остается прочным и пластичным, а стоимость монтажа – небольшой.