Технические характеристики углеродистой стали Ст3

Где используют сталь Ст3 и при каких условиях ее сваривают?

Сталь – это железный сплав с добавлением примесей, включая углерод. Для получения сырья перерабатывают чугун, используя один из трех способов: мартеновский, электротермический, конверторный. Процентное содержание железа – от 45%. Выпуск данного сырья регулирует государственный стандарт 380-2005..

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.

Предел — прочность — сталь

Предел — прочность — сталь

Cтраница 3

Это почти вдвое выше предела прочности стали 3; стержень выйдет из строя гораздо раньше, чем будет достигнуто критическое напряжение. Как мы видим, при небольших гибкостях формула Эйлера дает преувеличенные значения критических напряжений и критических сил.  [31]

Влияние коррозии с ростом предела прочности стали усиливается. На рис. 9 приведена зависимость пределов выносливости лабораторных образцов от предела прочности стали для различных коррозионных сред. Анализ графиков показывает, что предел выносливости в условиях коррозии не зависит от предела прочности стали, вследствие чего применение легированных сталей при работе детали в коррозионной среде нецелесообразно. Существенно снижается предел выносливости и в том случае, когда образцы подвергаются коррозии до испытания на усталость в течение нескольких дней, после чего их испытывают на усталость без воздействия среды.

Как видно из кривой, предел прочности стали с увеличением времени испытания уменьшается.

С увеличением содержания углерода повышается предел прочности стали, твердость и хрупкость при одновременном уменьшении относительного удлинения и ударной вязкости. Свариваемость стали с повышением содержания углерода ухудшается

Предыдущий анализ показывает, что предел прочности стали

при растяжении оказывает преобладающее влияние на предел выносливости при наличии концентрации напряжений. Оказывается, что прочие факторы, такие, как горячая обработка, состав и качество стали, имеют весьма малое дополнительное влияние по сравнению с влиянием предела прочности при растяжении. Интересно знать, какая величина предела прочности при растяжении обеспечила бы максимальную выносливость при наличии концентрации напряжений. Соотношения, данные выше, показывают, что существует непрерывное, хоть и малое, увеличение предела выносливости в условиях концентрации напряжений при росте предела прочности при растяжении.

Существует мнение, что произведение предела прочности стали на ее относительное сужение можно рассматривать как предел выносливости. При проверке влияния этого показателя на износостойкость стали при ударно-абразивном изнашивании также получены различные зависимости в хрупкой и вязкой областях разрушения. При равномерном увеличении произведения aBty износостойкость стали в хрупкой области разрушения увеличивается, в вязкой области — уменьшается.

По многочисленным данным коэффициенты вариации предела прочности сталей о0в колеблются в предела 3 — 12 %, а распределение величин 0В на множестве всех плавок достаточно хорошо соответствует нормальному закону.

Между числом твердости Бринеля и пределом прочности стали для испытаний при комнатной температуре с достаточной степенью точности установлено определенное соотношение.

По данным работы и др. предел прочности стали при поглощение водорода ненагруженными образцами несколько снижается. Результаты наших испытаний, описанные в главе V, показала существенное снижение предела прочности стали в результате на-водороживания образцов без нагрузки в сероводородных растворах

При температуре отжига выше 980 С предел прочности стали 27 — 4 — Мо увеличивается, а ударная вязкость резко снижается, что объясняется образованием игольчатого аустенита во время охлаждения. При 760 С ударная вязкость снижается в результате образования ог-фазы.

С понижением температуры предел текучести и предел прочности стали возрастают, причем 0Т увеличивается интенсивнее, так что отношение ат / сгв стремится к единице при снижении температуры до — 180 С.

По данным работы  и др. предел прочности стали при поглощение водорода ненагруженными образцами несколько снижается. Результаты наших испытаний, описанные в главе V, показала существенное снижение предела прочности стали в результате на-водороживания образцов без нагрузки в сероводородных растворах.

Применение

Из металла Ст3сп изготавливают:

• фасонный металлопрокат, в состав которого входят швеллер, двутавровая балка и другие виды изделий;
• сортовой;
• листовой прокат различной толщины.

Кроме того, материал широко применяется при производстве труб различного назначения и сечения, стальных лент, метизов и штамповок.

Используются изделия из данного вида стали в самых разнообразных сферах: от строительства и прокладки надземных и подземных коммуникаций до изготовления промышленных станков и агрегатов, эксплуатируемых даже в сложных условиях.

Технические характеристики материала позволяют его использовать при возведении каркасов и опорных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования.

Технологические качества

Данная сталь не склонна к такому дефекту, как отпускная хрупкость. Также наблюдается нефлокеночувствительность, а свариваемость — практически без ограничений. Далее важно отметить, что весь конструкционный материал делится на группы в зависимости от стойкости к коррозии, качества механических свойств и степени свариваемости. Если говорить о механических характеристиках, то стальной прокат делится на три группы — обычной, повышенной и высокой прочности.

Основные свойства сырья зависят от его химических составляющих. В качестве основного структурного материала выступает феррит. Сам по себе данный материал считается малопрочным, но пластичным. Такие свойства основного вещества не позволяют использовать феррит в чистом виде, так как его применение, к примеру, для строительных конструкций запрещается. Именно для того, чтобы улучшить прочностные характеристики, состав проходит процесс насыщения углеродом. Стали обычной группы — это низкоуглеродистые материалы, в среднюю группу входят вещества, которые легируются такими химическими добавками, как хром, никель, кремний, марганец. Высокопрочные вещества дополнительно легируют при помощи термического упрочнения.

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.

Механические свойства Ст3сп при нормальной температуре

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;

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.

Химические и физические свойства

Без стали марки Ст 3 в наше время невозможно строить, возводить наземные и подземные коммуникации, выпускать транспорт, агрегаты и станки.

Примесей в стали данной марки не более:

• хром — 0,30 процента;
• никель — 0,30 процента;
• медь — 0,30 процента;
• сера — 0,005 процента;
• фосфор — 0,04 процента;
• азот — 0,10 процента.

Раскисление стали

Процесс раскисления стали — это химический процесс в результате которого из расплавленного сырья удаляется кислород. Он в данном случае определяется примесью, которая ухудшает механические и физические свойства сплава.

По процессу раскисления сталь марки Ст3 делят на такие виды:

1. Спокойную — раскисление происходит с применением марганца, кремния и алюминия.
2. Кипящую — раскисление с применением только марганца.
3. Полуспокойную — раскисление с применением алюминия и марганца.

Уровень раскисления указывается в маркировке стали буквами «кп», «сп» и «пс», также указывается их модификация с повышенным процентом марганца. Для примера – Ст3Гсп или Ст3Гпс.

Кипящая сталь, по химическому составу от спокойной отличается тем, что содержание в ней кремния очень мало, менее 0,05 процентов. Спокойная сталь содержит больше кремния от 0,16 до 0,30 процентов. Так как кипящая сталь в себе содержит больше кислорода, чем сталь спокойная, то она по качеству намного хуже, чем спокойная.

Сталь полуспокойная по качеству занимает среднее положение между спокойной и кипящей сталями.

Для процесса раскисления используют такие элементы, как кремний, марганец, алюминий. Сила их воздействия на сталь различается. Так, самым «сильным» является алюминий, а «слабым» — марганец.

Спокойная Сталь – является самой дорогой по стоимости сталью. В ней отсутствует кислорода, характеризуется однородной (гомогенной) структурой, которая благодаря своей природе призвана придавать сплаву максимальную защиту от воздействий окружающей среды в виде коррозии и пластичность. Спокойный сплав стали Ст3 согласно ГОСТу 380-2005 принятом в 2005 году, применяют во время сооружения жестких ферм и других металлоконструкций, ненесущих и несущих элементов. Из этой марки стали делают:

• листовой и фасованный прокат (лист стальной Ст 3);
• заготовки арматуры и детали для трубопроводов (квадратная труба Ст 3);
• основные и второстепенные элементы для железнодорожного хозяйства, подвесных и наземных путей и др.

Стали полуспокойного вида занимают нейтральную позицию между кипящими и спокойными видами сырья. В этом виде уже присутствует процент кислорода, что дает сплаву менее выраженные характеристики пластичности и твердости.

Химический состав у этого вида стали нельзя считать однородным. Из марки этой стали изготавливают трубный и листовой прокат, такой популярный продукт, как балка Ст 3. Стали полуспокойного вида идут также на производство кругов и полос, уголков и квадратов, закладных деталей и шестигранников.

Если говорить о кипящих сталях, то — это самые популярные и доступные по стоимости конструкционные сплавы стали. Себестоимость производства невысока, но при этом заготовки из этой стали (слябы, слитки, готовые прокатные листы) прекрасно поддаются различной обработке при разных термических условиях.

Плотность стали марки 3 этой модификации совсем неоднородна, тем не менее при соблюдении правильного использования и соответствующих требований, она занимает одним из самых популярных и недорогих, практичных типов сплавов.

Согласно ГОСТу 380-2005 сказано, что производитель имеет право самостоятельно указать степень раскисления сырья, если заказчик не определил ее.

Механические показатели

Механические показатели свойств стали Ст3, которые используются при контроле свойств сырья проката:

• сопротивление, возникающее временно — все категории;
• текучесть и ее предел – все кроме первой категории;
• изгиб под посторонним воздействием в холодном состоянии — все кроме первой категории;
• относительное удлинение — здесь все существующие категории;
• KCU (ударная вязкость) при температуре окружающей среды +20 °С – третья категория;
• KCU (ударная вязкость) при температуре окружающей среды –20 °С – четвертая категория;
• KCU (ударная вязкость) после старения механически – пятая категория;
• KC V (ударная вязкость) при температуре окружающей среды +20 °С – шестая категория;
• KC V (ударная вязкость) при температуре окружающей среды –20 °С – седьмая категория.

Механические свойства по стандарту ГОСТ 380-2005

Механические свойства по стандарту ГОСТ 535-2005

По согласованию с потребителем для фасонного проката толщиной более 20 мм допускается снижение предела текучести на 10 МПа
Допускается снижение относительного удлинения на 1% (по согласованию с потребителем)
Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49 МПа, 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.
* a – толщина образца, d – диаметр оправки
Нормы ударной вязкости KCU, Дж/см2

** Категории стали:
3 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм
4 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически обработанных (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100мм
5 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически обработанном состоянии (отожженной или высокоотпущенной)

Механические свойства по стандарту ГОСТ 8696-74

Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см2 (кгс⋅м/см2)

Механические свойства по стандарту ГОСТ 10706-76

Для магистральных тепловых сетей

* Категории стали в зависимости от нормируемых характеристик:
3 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм
4 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически обработанных (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100мм
5 – сталь с испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически обработанном состоянии (отожженной или высокоотпущенной)

Механические свойства по стандарту ГОСТ 10705-80

Механические свойства по стандарту ГОСТ 5781-82

* c – толщина оправки, d – диаметр стержня
** Для арматурной стали диаметром от 20 до 40 мм испытание на изгиб в холодном состоянии при 180 °C: c=2d

Свариваемость стали марки Ст3

Потребителям нравится работать с этой маркой стали. Ее технические характеристики с учетом модификаций очень универсальны. Одно из самых важных преимуществ данной марки – это отличная свариваемость.

Сталь позволяет использовать автоматические дуговые и ручные способы сварки, а также контактно-точечный и электрошлаковый методы. Ст 3 применяют и для изготовления кованых деталей (ограждений, различных решеток и т.д.).

Технологические свойства Ст3сп

Данная сталь по своим качествам считается универсальной.

Не подвержена хрупкости после отпуска, не образует флокенов, характеризуется отличной свариваемостью по любым технологиям.

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

Типы термообработки стали 3сп

На данный момент выделяют три основные разновидности термообработки для сталей – отпуск, закалка и отжиг. Последний применяется в тех случаях, когда необходимо получить у сплава равномерную структуру или уменьшить пластичность. Закалка используется в большинстве своем для придания материалу неравновесной структуры и нетипичных характеристик. С помощью отпуска можно снизить внутреннее напряжение стали, которое возникло в процессе закалки, дополнив его при этом еще и полиморфным превращением. По завершению процесса отпуска происходит уникальная метаморфоза, ведь сплав получает максимально возможную для своего состава твердость и прочность, хотя и теряет не менее важное свойство пластичности. Общие свойства  и функции сплава напрямую зависят от его характеристик и приобретенной в процессе термической обработки структуры. Стоит выделить несколько основных характеристик сталей, которые определяют их сферу применения. Это пластичность, прочность и температурный режим плавления.

Процесс термической обработки наделяет сталь 3сп рядом качеств, которые позволяют использовать ее, как материал в основе несущих элементов множества конструкций. Помимо этого, данный сплав стали 3сп может быть использован при создании деталей, работа которых должна осуществляться исключительно при положительных температурах окружающей среды. Заметим также, что она используется в виде листового или фасонного проката с толщиной не более десяти миллиметров в качестве несущих элементов в конструкциях, созданных с помощью сваривания, которые могут функционировать в диапазоне температур: от -40 до +425 градусов Цельсия.

Температура кипения и плавления металлов

В таблице представлена температура плавления металлов tпл, их температура кипения tк при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.
Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Полная расшифровка марки

Если опираться на ГОСТ, то обязательно употреблять марку стали Ст3сп в полном виде. Обозначение в таком виде, как Ст3 не разрешается. По международному стандарту имеется четкое разделение на маркировки Ст3сп, Ст3пс, Ст3кп. В зависимости от модификации и увеличения содержания марганца во время раскисления, может также возникать марка Ст3гпс и Ст3гсп. Также стоит обратить внимание на то, что если во время установки маркировки никакой индекс производителем добавлен не был, то степень раскисления может быть установлена покупателем. Если оформляется заказ на это сырье, то в бланке необходимо писать примерно так — «сталь Ст3сп ГОСТ 380-2005».

Данные индексы расшифровываются следующим образом:

• Ст — обозначение обычного качества углеродистой стали.
• 3 — это условный номер, который присваивается любой марке стали. Всего таких номеров предусмотрено семь штук. Изменение номера означает изменение в химическом составе сырья.
• Иногда можно обнаружить дополнительную букву Г. Она ставится лишь в том случае, если процентная доля химического вещества — марганца — превышает 0,8% от общей массовой доли веществ.
• Сп — это степень раскисления состава.

Полная расшифровка стали Ст3сп выглядит именно таким образом.

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.

Описание

Сталь Ст3сп применяется: для изготовления просечно-вытяжных листов, несущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах; фасонного и листового проката (5-й категории) для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 °С до +425 °С, при толщине проката свыше 25 мм — от -20 °С до +425 °С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью; заготовок деталей трубопроводной арматуры; поковок сением до 300 мм. классов прочности КП 175, КП 195; изготовления сварных переходов, фланцев, сварных тройников и других фасонных деталей трубопроводов АС с температурой эксплуатации от -20 °С до +200 °С; в качестве основного слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов; горячекатаных корытного, одножелобчатого и С-образного профилей для сельскохозяйственных машин; профиля для корпуса конечной передачи трактора; горячекатаного профиля для изготовления ободьев колес сельскохозяйственных машин; электросварных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; рельсов двухголовых, тавровых и типа Р5, предназначенных для наземных и подвесных путей; стальных гнутых замкнутых сварных квадратных и прямоугольных профилей, предназначенных для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства; горячекатаных стальных профилей для шпунтовых свай, предназначенных для ячеистых конструкций и противофильтрационных завес; костылей класса точности С, предназначенных для крепления железнодорожных рельсов к деревянным шпалам и брусьям; колец цельнокатаных различного назначения.

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).

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:

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.

Ударная вязкость стали Ст3сп

Свойства сплава

Основные физические свойства стали 3:

• плотность – 7850 кг/м3, 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.

Температурные режимы:

• 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 и железнодорожного инструмента;
• 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.

Стоимость

Цена стали СТ3ПС составляет порядка 40 руб. за килограмм. Она может отличаться в зависимости от объема заказа и способа доставки. Основным нормативным документом для материала является ГОСТ 380-71. При покупке металла необходимо проверить сертификаты соответствия и паспорта качества, в которых приводится информация относительно химического состава, прочности и других механических характеристик.

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.

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.

Марки стали

3.1 Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
Буквы «Ст» обозначают «Сталь», цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буква «Г» — марганец при его массовой доле в стали 0,80% и более, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления стали: «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная.

3.2 Сопоставление марок стали по настоящему стандарту и международным стандартам ИСО 630 и ИСО 1052 приведено в приложении А.

3.3 Требования к химическому составу стали марок Е 185 (Fe 310), E 235 (Fe 360), E 275 (Fe 430), Е 355 (Fe 510), Fe 490, Fe 590, Fe 690 по международным стандартам ИСО 630 и ИСО 1052 приведены в приложении Б.

3.4 Степень раскисления, если она не указана в заказе, устанавливает изготовитель.

Технические характеристики

К характеристикам стали СТ3ПС относятся:

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:

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

Зарубежные аналоги маркм стали 3сп

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.

Сварка материала

Этот материал довольно хорошо поддается такому воздействию, как сварка. Широкий спектр технических параметров, которые к тому же можно модифицировать при помощи различных добавок, считаются универсальными. Отличная свариваемость — это одно из первых достоинств, которыми обладает сталь.

Свойства и параметры сырья позволяют использовать дуговые виды сварки автоматического и ручного типа. Кроме того, допускается применение контактно-точечного и электрошлакового метода. Также стоит отметить, что этот материал можно успешно использовать и для производства кованых предметов.

Механические свойства проката из стали Ст3сп

Обозначения

Где и как применяется?

Эксплуатационные качества позволяют использовать сплав для изготовления элементов сварных конструкций, работающих под нагрузкой, деталей машин и механизмов. Рабочая температура должна быть выше 0 градусов. Пятая категория прокатных элементов может применяться в условиях отрицательных температур -40/-425 С при действии переменной нагрузки.

Сложные изделия требуют последующей термообработки, чаще всего применяется отжиг. Он снижает остаточные напряжения после сварки. Область применения СТ3ПС включает изготовление арматуры Ат-400С.

Листы используются для изготовления деталей методом холодного штампования. В результате получают поддоны для сбора смазочно-охлаждающих жидкостей на производстве, емкости разного объема и назначения, кожухи и т.д.

Свариваемость

Востребованность стали объясняется плотностью и степенью раскисления. Сплав действительно хорошо подвержен свариванию. Можно использовать дуговые, электрошлаковые, контактно-точечные способы. Из стали Ст3 производят декоративные кованые изделия: ограды, решетки, перила.