На сегодняшний день рынок промышленных сталей весьма богат. И в связи с этим выбрать именно ту марку стали, которая подойдет для того или иного проекта, весьма трудно. Приходится углубляться в тему, изучать характеристики, рассматривать сразу несколько вариантов, надеясь найти подходящий материал.
В этой статье мы несколько облегчим жизнь тем, кто ищет стальные изделия для своих проектов. Речь пойдет о стали 235, весьма распространенной и почитаемой в сфере металлоконструкций. Мы постараемся как можно информативнее описать все наиболее важные аспекты, связанные с этой маркой стали.
Состав и структура
Сталь с235 относится к группе низколегированных. Основной компонент — железо. Дополнительные составляющие:
- Углерод — содержание до 0,2%. Благодаря низкому содержанию этого элемента, сплав легко обрабатывается механическим способом, имеет высокую пластичность. Показатели твердости, прочности снижены.
- Марганец — не более 0,6%. Повышает прочность.
- Кремний — не более 0,06%. Незначительно увеличивает прочность, пластичность, жаростойкость.
- Хром, никель, медь — среднее количество каждого компонента достигает 0,3%. Увеличивает технические характеристики.
- Сера, фосфор — не более 0,05%. Относятся к вредным примесям.
Примеси практически не влияют на конечные характеристики металла.
Аналоги и стали-заменители
Рынок металлопроката по-настоящему обширен и поэтому для одной и той же операции можно легко найти как минимум пару-тройку схожих по составу и характеристикам сталей. Однако нужно знать, что именно искать. Для стали С235 список сплавов-заменителей такой:
- Ст18кп;
- Ст3кп2;
- ВСт3кп2.
Зная перечень этих марок стали, любой покупатель как минимум втрое увеличивает свой шанс приобрести стройматериал для своих нужд. Хотя, с большой долей вероятности, хороший консультант сможет безвозмездно указать на аналоги того или иного сплава.
Характеристики и свойства
Характеристики:
- Плотность — 7,85 т/м3.
- Предел текучести — до 235 Мпа.
- Относительное удлинение на растяжение — около 22%.
- Показатель временной прочности — 360 Мпа.
Легирующие добавки изменяют характеристики, свойства сплава. Кремний и медь повышают устойчивость сплава к образованию ржавчины. Материал имеет среднюю устойчивость к окислению. Детали можно хранить в сухих помещениях, не имеющих специальной защиты от воздействия влаги.
Мачта из стали (Фото: pixabay.com)
Расшифровка марки стали
Начнем с того, как эта сталь называется. Ведь ее условное обозначение может поведать немало полезной информации. Так профессионал, умеющий “читать” марки сплавов, сразу поймет, что С235 — сталь строительная, конструкционная-низколегированная. Об этом свидетельствует ее маркировка, в которой буквой “С” обозначается ее прямое назначение — применение в строительных конструкциях, а приписка из цифр — это предел текучести сплава, выраженный в единицах измерения — мегапаскалях. Эта характеристика стали очень важна для промышленных сплавов, так как она помогает рассчитать, какой максимальной нагрузке можно подвергать детали, изготовленные из того или иного металла без риска их дальнейшей критической деформации и, как следствие, поломки.
Производство стали
Способы изготовления:
- Мартеновская технология. Подходит для изготовления сплавов высокого качества. Для плавки применяются специальные печи, в которые можно загрузить до 500 тонн расходного сырья. С помощью данного способа можно перерабатывать металлический лом. Максимальная температура нагрева расплава — 2000 °C.
- Конверторная технология. Позволяет получать металлы с большим содержанием примесей. Печь можно загрузить 900 тоннами расходного сырья. Процесс плавки быстрый. Температура поднимается до 1600 °C за несколько минут.
- Электроплавильная технология. Подходит для выплавки легированных сталей высокого качества.
Один из способов, который потерял популярность из-за появления электроплавильной технологии, — кислородно-конверторный.
Этапы изготовления:
- Расплавление лома, шихты, расходного сырья. В специальной ванне формируется расплав, над которым будут проводиться другие технологические процессы. Одна из основных задач данного этапа — удаление фосфора из состава. Для этого температура повышается незначительно, состав насыщается достаточным количеством оксида железа.
- Кипение. На этом этапе происходит снижение количества углерода в составе. При окислении поглощается большое количество тепла. Важно создать непрекращающийся поток тепловой энергии к ванне, чтобы температурный режим был стабильный, без просадок.
- Раскисление металла. Чтобы материал был высокого качества, необходимо снизить количество кислорода в составе. Для этого нужно преобразовать окислы оксида железа, чтобы связать кислород с компонентами состава. На данном этапе может применяться одна из двух технологий раскисления — осаждающая или диффузионная.
Химический состав(плавочный анализ) марки стали S235JR
| Массовая доля (%) | |
| C (max%) | |
| ≤ 16 | 0.19 |
| > 3 ≤ 40 | 0.19 |
| > 40 | 0.23 |
| Si (max%) | — |
| Mn (max%) | 1.50 |
| P (max%) | 0.045 |
| S (max%) | 0.045 |
| N (max%) | 0.014 |
| Cu (max%) | 0.60 |
Метод раскисления FN = кипящие стали не допускаются. Для сортового проката толщиной > 100 мм и содержанием C по согласованию. Для длинный изделий содержание S и P может быть на 0.005% выше Для длинных изделий максимальное содержание серы может быть увеличено для улучшения обрабатываемости на 0.015% если сталь насыщается для изменения морфологии сульфидов, а химический состав показывает минимальное содержание Ca 0.0020%.
Сферы применения
Материал используется при изготовлении:
- тавра, двутавра;
- уголков, фасонок;
- листов, швеллеров.
При изготовлении производители должны соблюдать определенные правила, которые указываются в государственных документах:
- ГОСТ 8239;
- ГОСТ 8509;
- ГОСТ 8510;
- ГОСТ 19425;
- ГОСТ 19903;
- ГОСТ 8240;
- ГОСТ 7511;
- ГОСТ 82.
Материал применяется в строительстве:
- ТЭС, АЭС;
- учебных корпусов, научных лабораторий;
- каркасов для разных зданий;
- технических вагончиков;
- эстакад, мостов;
- мачт, башен.
Хорошая свариваемость позволяет создавать конструкции разной формы. Клепочные соединения применяются для сборки металлоконструкций, которые находятся под воздействием вибрационных нагрузок.
Стальные опоры моста (Фото: pixabay.com)
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:
- Набором технических параметров: возможностью физико-химической обработки, отличной свариваемостью.
- Низкой стоимостью за счет малого содержания легирующих веществ, невысокими требованиями к обработке при выплавке и механической обработке, высокими допусками по содержанию фосфора и серы.
- 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.
Обработка
Материал хорошо поддается обработке механическими способами. На качество сварки влияет содержание углерода. Для данного материала процентное содержание этого компонента не превышает 0,25%. Это объясняет легкосвариваемость сплава. Шов получается прочным, без внутренних пустот. Внутри, на поверхности не образуется трещин. Для получения высокого качества соединения, проводя сварочные работы, не нужно выполнять дополнительных операций — проковки шва, предварительного нагрева соединяемых поверхностей.
От показателя пластичности зависит возможность использования металл для холодной прокатки. Относительное удлинение на растяжение — до 24%. Размер площадки текучести — до 2,4%. Эти показатели показывают, что этот сплав можно эффективно обрабатывать штамповкой, гибкой. Чтобы работать с толстолистовым металлом, нужно предварительно разогревать заготовки. Так будет проще обрабатывать, на металлических поверхностях не будут образовываться трещины. Тонкий лист может треснуть при гибке. Чтобы этого не произошло, нужно нагреть материал, увеличить радиус изгиба.
Сталь с235 не содержит дорогих добавок, имеет низкую цену. Ее можно применять в разных направлениях, но нельзя забывать про сниженный показатель прочности, твердости.
Сталь 09Г2С — конструкционная низколегированная для сварных конструкций
Стали заменители:
- 09ГС,
- 09Г2ДТ,
- 09Г2Т,
- 10Г2С
Иностранные аналоги:
- TSt E 355 (1.0566) — Германия DIN
- A590 AЗ, A 36-207 — Франция (AFNOR)
ВАЖНО!!! Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89.Лист толстый ГОСТ 19281-89, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74.Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74.Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82—70.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133—71.
Назначение
Детали аппаратов и сосудов, работающие при температуре от -70°C до +475°C под давлением. В трубопроводах пара и горячей воды — детали, изготовленные из листа — до температуры 450°C, трубы — до температуры 425°C, в котлах — листовые детали, работающие при температуре до 450°C, во всех случаях без ограничения давления. Крепежные детали в котлах и трубопроводах используются до температуры 425°C и давлении до 10 Н/мм2.
Сталь марки 09Г2С должна испытываться на растяжение при повышенных температурах.
В результате таких испытаний предел текучести при 320 °С для листов из стали марки 09Г2С толщиной 60 мм и более должен быть не менее 18 кГ/мм2
Расшифровка стали 09Г2С
Двузначное число 09 обозначает примерное содержание углерода в стали в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали приблизительно 0,09%.
Бука Г означает, что в стали содержится марганец в количестве около 2%.
Буква С означает, что в стали содержится кремний.
Применение стали 09Г2С для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали, по ГОСТ 1759.0 | Стандарт или технические условия наматериал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
| Темпера- турасреды, °С | Давление номи- нальное,МПа (кгс/см2) | Темпера- турасреды, °С | Давление номи- нальное,МПа (кгс/см2) | Темпера- турасреды, °С | Давление номи- нальное,МПа (кгс/см2) | ||
| 09Г2С | ГОСТ 19281 | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 450 | Не регламен-тируется |
Максимально допустимые температуры применения стали 09Г2С в средах, содержащих аммиак
| Марка стали | Температура применения стали, °С при парциальном давлении аммиака, МПа (кгс/см2) | ||
| Св. 1(10) до 2(20) | Св. 2(20) до 5(50) | Св. 5(50) до 8(80) | |
| 09Г2С | 300 | 300 | 300 |
ПРИМЕЧАНИЕУсловия применения установлены для скорости коррозии азотного слоя не более 0,5 мм/год.
Максимально допустимая температура применения стали 09Г2С в водородосодержащих средах
| Марка стали | Температура применения стали, °С при парциальном давлении водорода, МПа (кгс/см2) | ||||||
| 1,5(15) | 2,5(25) | 5(50) | 10(100) | 20(200) | 30(300) | 40(400) | |
| 09Г2С | 290 | 280 | 260 | 230 | 210 | 200 | 190 |
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа, | σв, МПа, | δ5 (δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-2014 | Сортовой и фасонный прокат | До 10 | 345 | 490 | 21 |
| ГОСТ 19281-2014 | Лист и полоса (образцы поперечные) | От 10 до 20 вкл. | 325 | 470 | 21 |
| Св. 20 до 32 вкл. | 305 | 460 | 21 | ||
| Св. 32 до 60 вкл. | 285 | 450 | 21 | ||
| Св. 60 до 80 вкл. | 275 | 440 | 21 | ||
| Св. 80 до 160 вкл. | 265 | 430 | 21 | ||
| ГОСТ 19281-2014 | Лист после закалки и отпуска(образцы поперечные) | От 10 до 32 вкл. | 365 | 490 | 19 |
| От 32 до 60 вкл. | 315 | 450 | 21 | ||
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатанный | 2 — 3,9 | — | 490 | (21) |
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
Примечание. Нормализация при 930—950 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | — | — |
| 300 | 220 | 435 | — | — |
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | — | 63 |
Ударная вязкость KCU
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10От 10 до 20 вкл.От 20 до 100 вкл. | 645959 | 393434 | 3429— |
| Лист и полоса | От 5 до 10От 10 до 160 вкл. | 6459 | 3934 | 3429 | |
| Лист после закалки и отпуска (образцы поперечные) | От 10 до 60 | — | 49 | 29 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850.Свариваемость — сваривается без ограничений.Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,0 и Kv б.ст = 1,6 в нормализованном, отпущенном состоянии при σв = 520 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
