Меню

5 раз прочность стали

Предел прочности стали

Прочность металлических конструкций – один из важнейших параметров, определяющих их надежность и безопасность. Издревле вопросы прочности решались опытным путем — если какое-либо изделие ломалось — то следующее делали толще и массивнее. С 17 века ученые начали планомерное исследование проблемы, прочностные параметры материалов и конструкций из них можно рассчитать заранее, на этапе проектирования. Металлурги разработали добавки, влияющие на прочность стальных сплавов.

Предел прочности

Предел прочности — это максимальное значение напряжений, испытываемых материалом до того, как он начнет разрушаться. Его физический смысл определяет усилие растяжения, которое нужно приложить к стрежневидному образцу определенного сечения, чтобы разорвать его.

Каким образом производится испытание на прочность

Прочностные испытания на сопротивление разрыву проводятся на специальных испытательных стендах. В них неподвижно закрепляется один конец испытываемого образца, а к другому присоединяют крепление привода, электромеханического или гидравлического. Этот привод создает плавно увеличивающее усилие, действующее на разрыв образца, или же на его изгиб или скручивание.

Электронная система контроля фиксирует усилие растяжения и относительное удлинение, и другие виды деформации образца.

Виды пределов прочности

Предел прочности — один из главных механических параметров стали, равно как и любого другого конструкционного материала.

Эта величина используется при прочностных расчетах деталей и конструкций, судя по ней, решают, применим ли данный материал в конкретной сфере или нужно подбирать более прочный.

Различают следующие виды предела прочности при:

  • сжатии — определяет способность материала сопротивляться давлению внешней силы;
  • изгибе — влияет на гибкость деталей;
  • кручении – показывает, насколько материал пригоден для нагруженных приводных валов, передающих крутящий момент;
  • растяжении.

Виды испытаний прочности материалов

Научное название параметра, используемое в стандартах и других официальных документах — временное сопротивление разрыву.

Предел прочности стали

На сегодняшний день сталь все еще является наиболее применяемым конструкционным материалом, понемногу уступая свои позиции различным пластмассам и композитным материалам. От корректного расчета пределов прочности металла зависит его долговечность, надежность и безопасность в эксплуатации.

Предел прочности стали зависит от ее марки и изменяется в пределах от 300 Мпа у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 Мпа у специальных высоколегированных марок.

На значение параметра влияют:

  • химический состав сплава;
  • термические процедуры, способствующие упрочнению материалов: закалка, отпуск, отжиг и т.д.

Некоторые примеси снижают прочность, и от них стараются избавляться на этапе отливки и проката, другие, наоборот, повышают. Их специально добавляют в состав сплава.

Условный предел текучести

Кроме предела прочности, в инженерных расчетах широко применяется связанное с ним понятие-предел текучести, обозначаемый σт. Он равен величине напряжения сопротивления разрыву, которое необходимо создать в материале, для того, чтобы деформация продолжала расти без наращивания нагрузки. Это состояние материала непосредственно предшествует его разрушению.

На микроуровне при таких напряжениях начинают рваться межатомные связи в кристаллической решетке, а на оставшиеся связи увеличивается удельная нагрузка.

Общие сведения и характеристики сталей

С точки зрения конструктора, наибольшую важность для сплавов, работающих в обычных условиях, имеют физико-механические параметры стали. В отдельных случаях, когда изделию предстоит работать в условиях экстремально высоких или низких температур, высокого давления, повышенной влажности, под воздействием агрессивных сред — не меньшую важность приобретают и химические свойства стали. Как физико-механические, так и химические свойства сплавов во многом определяются их химическим составом.

Влияние содержание углерода на свойства сталей

По мере увеличения процентной доли углерода происходит снижение пластичности вещества с одновременным ростом прочности и твердости. Этот эффект наблюдается до приблизительно 1% доли, далее начинается снижение прочностных характеристик.

Повышение доли углерода также повышает порог хладоемкости, это используется при создании морозоустойчивых и криогенных марок.

Влияние углерода на механические свойства стали

Рост содержания С приводит к ухудшению литейных свойств, отрицательно влияет на способность материала к механической обработке.

Добавки марганца и кремния

Mn содержится в большинстве марок стали. Его применяют для вытеснения из расплава кислорода и серы. Рост содержания Mn до определенного предела (2%) улучшает такие параметры обрабатываемости, как ковкость и свариваемость. После этого предела дальнейшее увеличение содержания ведет к образованию трещин при термообработке.

Влияние кремния на свойства сталей

Si применяется в роли раскислителя, используемого при выплавке стальных сплавов и определяет тип стали. В спокойных высокоуглеродистых марках должно содержаться не более 0,6% кремния. Для полуспокойных марок этот предел еще ниже — 0,1 %.

При производстве ферритов кремний увеличивает их прочностные параметры, не понижая пластичности. Этот эффект сохраняется до порогового содержания в 0,4%.

Влияние легирующих добавок на свойства стали

В сочетании с Mn или Mo кремний способствует росту закаливаемости, а вместе с Сг и Ni повышает коррозионную устойчивость сплавов.

Азот и кислород в сплаве

Эти самые распространенные в земной атмосфере газы вредно влияют на прочностные свойства. Образуемые ими соединения в виде включений в кристаллическую структуру существенно снижают прочностные параметры и пластичность.

Легирующие добавки в составе сплавов

Это вещества, намеренно добавляемые в расплав для улучшения свойств сплава и доведения его параметров до требуемых. Одни из них добавляются в больших количествах (более процента), другие — в очень малых. Наиболее часто применяю следующие легирующие добавки:

  • Хром. Применяется для повышения прокаливаемости и твердости. Доля – 0,8-0,2%.
  • Бор. Улучшает хладноломкость и радиационную стойкость. Доля – 0,003%.
  • Титан. Добавляется для улучшения структуры Cr-Mn сплавов. Доля – 0,1%.
  • Молибден. Повышает прочностные характеристики и коррозионную стойкость, снижает хрупкость. Доля – 0,15-0,45%.
  • Ванадий. Улучшает прочностные параметры и упругость. Доля – 0,1-0,3%.
  • Никель. Способствует росту прочностных характеристик и прокаливаемости, однако при этом ведет к увеличению хрупкости. Этот эффект компенсируют одновременным добавлением молибдена.

Металлурги используют и более сложные комбинации легирующих добавок, добиваясь получения уникальных сочетаний физико-механических свойств стали. Стоимость таких марок в несколько раз (а то и десятков раз) превышает стоимость обычных низкоуглеродистых сталей. Применяются они для особо ответственных конструкций и узлов.

Источник

Марки стали по прочности таблица

Каким образом производится испытание на прочность

Прочностные испытания на сопротивление разрыву проводятся на специальных испытательных стендах. В них неподвижно закрепляется один конец испытываемого образца, а к другому присоединяют крепление привода, электромеханического или гидравлического. Этот привод создает плавно увеличивающее усилие, действующее на разрыв образца, или же на его изгиб или скручивание.

Электронная система контроля фиксирует усилие растяжения и относительное удлинение, и другие виды деформации образца.

Виды пределов прочности

Предел прочности — один из главных механических параметров стали, равно как и любого другого конструкционного материала.

Эта величина используется при прочностных расчетах деталей и конструкций, судя по ней, решают, применим ли данный материал в конкретной сфере или нужно подбирать более прочный.

Различают следующие виды предела прочности при:

  • сжатии — определяет способность материала сопротивляться давлению внешней силы;
  • изгибе — влияет на гибкость деталей;
  • кручении – показывает, насколько материал пригоден для нагруженных приводных валов, передающих крутящий момент;
  • растяжении.

Виды испытаний прочности материалов

Научное название параметра, используемое в стандартах и других официальных документах — временное сопротивление разрыву.

Предел прочности стали

На сегодняшний день сталь все еще является наиболее применяемым конструкционным материалом, понемногу уступая свои позиции различным пластмассам и композитным материалам. От корректного расчета пределов прочности металла зависит его долговечность, надежность и безопасность в эксплуатации.

Читайте также:  Что такое высокоскоростная сталь

Предел прочности стали зависит от ее марки и изменяется в пределах от 300 Мпа у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 Мпа у специальных высоколегированных марок.

На значение параметра влияют:

  • химический состав сплава;
  • термические процедуры, способствующие упрочнению материалов: закалка, отпуск, отжиг и т.д.

Некоторые примеси снижают прочность, и от них стараются избавляться на этапе отливки и проката, другие, наоборот, повышают. Их специально добавляют в состав сплава.

Маркировка сталей по российским стандартам

Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.

При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.

Читать также: Простейший импульсный блок питания своими руками схема

Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.

Условный предел текучести

Кроме предела прочности, в инженерных расчетах широко применяется связанное с ним понятие-предел текучести, обозначаемый σт. Он равен величине напряжения сопротивления разрыву, которое необходимо создать в материале, для того, чтобы деформация продолжала расти без наращивания нагрузки. Это состояние материала непосредственно предшествует его разрушению.

На микроуровне при таких напряжениях начинают рваться межатомные связи в кристаллической решетке, а на оставшиеся связи увеличивается удельная нагрузка.

Общие сведения и характеристики сталей

С точки зрения конструктора, наибольшую важность для сплавов, работающих в обычных условиях, имеют физико-механические параметры стали. В отдельных случаях, когда изделию предстоит работать в условиях экстремально высоких или низких температур, высокого давления, повышенной влажности, под воздействием агрессивных сред — не меньшую важность приобретают и химические свойства стали. Как физико-механические, так и химические свойства сплавов во многом определяются их химическим составом.

Влияние содержание углерода на свойства сталей

По мере увеличения процентной доли углерода происходит снижение пластичности вещества с одновременным ростом прочности и твердости. Этот эффект наблюдается до приблизительно 1% доли, далее начинается снижение прочностных характеристик.

Повышение доли углерода также повышает порог хладоемкости, это используется при создании морозоустойчивых и криогенных марок.

Влияние углерода на механические свойства стали

Рост содержания С приводит к ухудшению литейных свойств, отрицательно влияет на способность материала к механической обработке.

Добавки марганца и кремния

Mn содержится в большинстве марок стали. Его применяют для вытеснения из расплава кислорода и серы. Рост содержания Mn до определенного предела (2%) улучшает такие параметры обрабатываемости, как ковкость и свариваемость. После этого предела дальнейшее увеличение содержания ведет к образованию трещин при термообработке.

Влияние кремния на свойства сталей

Si применяется в роли раскислителя, используемого при выплавке стальных сплавов и определяет тип стали. В спокойных высокоуглеродистых марках должно содержаться не более 0,6% кремния. Для полуспокойных марок этот предел еще ниже — 0,1 %.

При производстве ферритов кремний увеличивает их прочностные параметры, не понижая пластичности. Этот эффект сохраняется до порогового содержания в 0,4%.

Влияние легирующих добавок на свойства стали

В сочетании с Mn или Mo кремний способствует росту закаливаемости, а вместе с Сг и Ni повышает коррозионную устойчивость сплавов.

Азот и кислород в сплаве

Эти самые распространенные в земной атмосфере газы вредно влияют на прочностные свойства. Образуемые ими соединения в виде включений в кристаллическую структуру существенно снижают прочностные параметры и пластичность.

Виды сталей и особенности их маркировки

Различные области применения сталей требуют наличие у нее строго определенных свойств – физических, химических. В одном случае требуется максимально высокая износоустойчивость, в других – повышенная устойчивость против коррозии, в третьих внимание уделяется магнитным свойствам.

Видов стали много. Основная масса выплавляемого металла идет в производство конструкционной стали, в которую входят такие виды:

  • Строительная. Низколегированная сталь с хорошей свариваемостью. Основное назначение – производство строительных конструкций.
  • Пружинная. Имеют высокую упругость, усталостную прочность, сопротивление разрушению. Идет на производство пружин, рессор.
  • Подшипниковая. Основной критерий – высокая износоустойчивость, прочность, низкая текучесть. Применяется для производства узлов и составляющих подшипников различного назначения.
  • Коррозионностойкая (нержавеющая). Высоколегированная сталь с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных веществ.
  • Жаропрочная. Отличается способностью длительное время работать в нагруженном состоянии при повышенных температурах. Область применения – детали двигателей, в том числе газотурбинных.
  • Инструментальная. Применяется для производства метало- и деревообрабатывающих, измерительных инструментов.
  • Быстрорежущая. Для изготовления инструмента металлообрабатывающего оборудования.
  • Цементируемая. Применяется при изготовлении деталей и узлов, работающих при больших динамических нагрузках в условиях поверхностного износа.

Читать также: Циркуляционные насосы для отопления частных домов установка

При расшифровке обозначений нужно учитывать, что каждому из видов соответствует строго определенная буква в маркировке.

Легирующие добавки в составе сплавов

Это вещества, намеренно добавляемые в расплав для улучшения свойств сплава и доведения его параметров до требуемых. Одни из них добавляются в больших количествах (более процента), другие — в очень малых. Наиболее часто применяю следующие легирующие добавки:

  • Хром. Применяется для повышения прокаливаемости и твердости. Доля – 0,8-0,2%.
  • Бор. Улучшает хладноломкость и радиационную стойкость. Доля – 0,003%.
  • Титан. Добавляется для улучшения структуры Cr-Mn сплавов. Доля – 0,1%.
  • Молибден. Повышает прочностные характеристики и коррозионную стойкость, снижает хрупкость. Доля – 0,15-0,45%.
  • Ванадий. Улучшает прочностные параметры и упругость. Доля – 0,1-0,3%.
  • Никель. Способствует росту прочностных характеристик и прокаливаемости, однако при этом ведет к увеличению хрупкости. Этот эффект компенсируют одновременным добавлением молибдена.

Металлурги используют и более сложные комбинации легирующих добавок, добиваясь получения уникальных сочетаний физико-механических свойств стали. Стоимость таких марок в несколько раз (а то и десятков раз) превышает стоимость обычных низкоуглеродистых сталей. Применяются они для особо ответственных конструкций и узлов.

Углеродистая сталь марки ст3сп — обыкновенного качества

Заменители

Иностранные аналоги

Европа EN 10027-1 (EN 10027-2) S235JR (1.0038)
Германи DIN RSt37-2, USt37-2
США (AISI, ASTM) A238/C
Франция (AFNOR) E 24-2
Великобритания BS 40B
Чехия (CSN) 11375
Польша PN/H St3SV, 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.
Читайте также:  Чайник заварочный gipfel нерж сталь

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

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Марка стали Массовая доля химических элементов
углерода марганца кремния
Ст3сп 0,14-0,22 0,40-0,65 0,15-0,30
  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- ория Химич- еский состав Времен- ное сопротив- ление σв Предел текуче- сти σт Относи- тельное удли- нение δ5 Изгиб в холо- дном сос- тоянии Ударная вязкость
KCU KCV
При темпе- ратуре, °C После механи- ческого старения При темпе- ратуре, °C
+ 20 -20 + 20 -20
1 + + + +
2 + + + + +
3 + + + + + +
4 + + + + + +
5 + + + + + + +
6 + + + + + +
7 + + + + + +
  • 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 ТУ СтЗсп5 ГОСТ 380 СтЗсп4-5 ГОСТ 380 СтЗсп4 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ) ГОСТ 10705 группа В ГОСТ 10706 группа В ТУ 14-3-377-87 ТУ 14-3-1399-95 ГОСТ 10706 группа В
Номинальный диаметр, мм 10-500 450-1400 200-400 200, 350, 400, 500 400-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ) ГОСТ 10705 ГОСТ 10706 ТУ 14-3-377-87 ТУ 14-3-1399-95 ГОСТ 10706
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1) Среды групп Б, В Среды группы В Среды группы Б, кроме СУГ Среды группы В, кроме пара и горячей воды Все среды, кроме группы А(а) и СУГ Среды группы Б, кроме СУГ
Расчетные параметры трубопровода Максимальное давление, МПа ≤1,6 ≤2,5 ≤1,6
Максимальная температура, °С 300 200 300 200
Толщина стенки трубы, мм ≤12 ≤10
Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C более 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 ТУ СтЗспЗ, СтЗсп2 ГОСТ 380 СтЗсп5 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ) ТУ 14-3-943-80 ТУ 14-3-954-80
Номинальный диаметр, мм 200-500 500-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ) ТУ 14-3-943-80 ТУ 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 СУГ Все среды, кроме группы А и СУГ
Расчетные параметры трубопровода Максимальное давление, МПа ≤1,6 ≤2,5
Максимальная температура, °С 200 300
Толщина стенки трубы, мм ≤6 ≤12
Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C более 0,35[σ] минус 30 минус 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 стали Технические требования Допустимые параметры эксплуатации Назначение
Температура стенки, °С Давление среды, МПа (кгс/см2), не более
СтЗсп4 ГОСТ 380 СТП 26.260.2043 От -20 до +300 2,5 (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)

Материал НД на поставку Температура рабочей среды (стенки), °С Дополнительные указания по применению
Ст3сп ГОСТ 380 Поковки ГОСТ 8479
Сортовой прокат ГОСТ 535, категории 3-5
От -30 до 300 Для сварных узлов арматуры на давление PN≤2,5 МПа (25 кгс/см2)
Лист ГОСТ 14637, категории 3-6 От -20 до 300 Для 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 стойкости Балл Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T Материал
Нестойкие 6 0,005-0,05 Cтали 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 стали Ст3сп
Временное сопротивление σв, Н/мм2 (кгс/мм2), для проката толщин, мм до 10 включ. 380-490 (39-50)
св.10 370-480 (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. 100 205(21)
Относительное удлинение δ5, %, для проката толщин, мм (не менее) до 20 включ. 26
св.20 до 40 включ. 25
св.40 23
Изгиб до параллельности сторон (а — толщина образца, d — диаметр оправки), для проката толщин, мм до 20 включ. d = a
св.20 d = 2a
  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 стали Ст3сп
Толщина проката, мм Св. 5,0 до 10,0 включ.
KCU, Дж/см2 (кгс*м/см2), не менее Тип образца по ГОСТ 9454 2,3
При температуре, °С +20 108(11)
-20 49(5)
После механического старения 49(5)
KCV, Дж/см2 (кгс*м/см2), не менее Тип образца по ГОСТ 9454 12,13
При температуре, °С +20 34(3,5)
-20
  • 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.
Читайте также:  График охлаждения стали при закалке

Механические свойства проката

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5(δ4),%
не менее
ГОСТ 380-94 Прокат горячекатаный До 20 245 370-480 26
Св. 20 до 40 235 25
Св. 40 до 100 225 23
Св. 100 205 23
ГОСТ 16523-89(образцыпоперечные) Лист горячекатаный До 2,0 вкл. 370-480 (20)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (22)
Лист холоднокатаный До 2,0 вкл. 370-480 (22)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (24)

Механические свойства поковок

ГОСТ Термообработка Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5,% ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость НВ
не менее
ГОСТ 8479-70 Нормализация До 100 175 353 28 55 64 101-143
100-300 175 353 24 50 59
До 100 195 392 26 55 59 111-156
100-300 195 392 23 50 54

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Вид проката Направление вырезки образца Сечение, мм KCU, Дж/см2
+20 °C -20 °C после механического старения
не менее
Лист Поперечное 5-9 78 39 39
10-25 68 29 29
26-40 49
Широкая полоса Продольное 5-9 98 49 49
10-25 78 29 29
26-40 68
Сортовой и фасонный То же 5-9 108 49 49
10-25 98 29 29
26-40 88

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °C σ0,2, МПа σв, МПа δ5,% ψ, % KCU, Дж/см2
Горячекатаная заготовка размерами 140×120 мм
20 220 445 33 59 154
300 205 199
500 180 285 34 80 119
Лист и фасонный прокат в горячекатаном состоянии толщиной до 30 мм
20 205-340 420-520 28-37 56-68
200 215-285
300 05-265
400 155-255 275-490 34-43 60-73
500 125-175 215-390 36-43 60-73
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
700 73 100 57 96
800 51 63 95 95
900 38 65 84 100
1000 25 43 79 100
1100 19 31 80 100
1200 14 25 84 100

Предел выносливости

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 материала Тип электрода по ГОСТ, ТУ, (рекомендуемые марки электродов) Температура применения, °С Дополнительные указания
Ст3сп Э42, 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 -40 После сварки термообработка – нормализация плюс отпуск (630–660) °С, 2 ч

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Марка основного материала Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, рекомендуемый защитный газ или смесь газов Температура применения, °С
Ст3сп Св-08Г2С Углекислый газ ГОСТ 8050, аргон ГОСТ 10157 От -20 до 300

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Марка основного материала Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, Рекомендуемая марка флюса по ГОСТ 9087 Дополнительные указания
Электроды, тип по ГОСТ 10052 (рекомендуемые марки) Сварочная проволока, ГОСТ 2246 или ТУ
Группа А Группа 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 5632 Ст3сп ГОСТ 380 Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6, ЗИО-8), Э-11Х15Н25М6АГ2 (НИАТ-5, ЦТ-10) Св-07Х23Н13 Сварное соединение неравнопрочное
Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) 582/23, 855/51 Св-10Х16Н25АМ6 Cв-06Х15Н35Г7М6Б Cв-03Х15Н35Г7М6Б Сварное соединение неравнопрочное. Сварочные материалы применяются для изделий, подведомственных Ростехнадзор

Сварочные материалы для сварки стали ст3сп с другими сталями

Марки свариваемых сталей Сварочные материалы Температура применения, °С
Ст3сп Св-08, Св-08А АН-348А, ОСЦ-45 АНЦ-1 Не ниже -20

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

Марки свариваемых сталей Толщина свариваемых кромок, мм Температура предварительного и сопутствующего подогрева, °С Интервал между окончанием сварки и началом отпуска, час Температура отпуска, °С
сварка наплавка материалами аустенитного класса
Ст3сп До 36 Не требуется Не требуется Не ограничивается Не требуется
Свыше 36 до 100 630-660
Свыше 100 100

Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

Сварочные материалы Основной материал Диаметр электрода, проволоки, мм Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А* УОНИ 13/55 Ст3сп 3,0 4,0 5,0 От 100 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280 От 22 до 26
Св-08Г2С 1,6 От 100 до 120 От 12 до 14
2,0 От 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 электродов Основной материал Диаметр электрода, мм Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А*, УОНИ 13/55 Ст3сп 3 4 5 От 110 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280 От 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 электродов Основной материал Диаметр электрода, мм Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В
Св-08Г2С Ст3сп 1,6 2,0 3,0 От 100 до 120 От 150 до 170 От 200 до 240 От 12 до 14

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали Температура, 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)
Ст3сп5 11,5 11,9 12,2 12,5 12,8 13,1 13,4 13,6 13,8 14,0 14,2 14,4

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка стали Температура, 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 Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700
Ст3сп 55 54 50 45 39 34 30

Узнать еще

Сталь 45Х конструкционная легированная…

Сталь 35Х конструкционная легированная…

Сталь 95Х18 конструкционная подшипниковая…

Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная…

Источник

Adblock
detector