Ст3пс - конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества

Время на чтение: 21 минута

1522

Содержание статьиПоказать

Сталь 3СП

Данная марка стали 3сп имеет распространенную маркировку в виде СТ3СП. Она относится к разряду углеродистых конструкционных сталей, имеющих обыкновенное качество.

В основе данного сплава находится феррит, но по причине того, что данный материал недостаточно прочен и пластичен, в чистом виде он применятся не может. Именно поэтому проводится процедура насыщения его углеродом.

Помимо всего прочего, в состав сплава стали 3сп добавлены сера, мышьяк, фосфор, медь, хром, марганец, никель и кремний. Именно количество фосфора и серы в составе сплава определяют его пластичность и уровень прочности.

Это дает возможность утверждать о том, что точный состав сплава, а также технология его производства целиком и полностью определяются требованиями, выдвигаемыми к физическим и химическим свойствам полученной в результате стали 3сп.

Характеристика стали марки Ст3сп

Ст3сп - Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, хорошо сваривается, сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС.

Для толщины более 35 миллиметров рекомендуется подогрев и последующая термообработка, не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует.

Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при НВ 124 σB = 400МПа Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6, нашла свое применение в конструктиве несущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах, применяется в изготовлении арматуры класса Ат400С; сталь Ст3сп имеет относительно высокие показатели вязкости и пластичности, немного выше, чем у стали Ст3пс.

Ковка при температурном режиме от 1300 до 750 0С, охлаждение производят на воздухе. Сталь марки Ст3пс не склонна к отпускной хрупкости и магнитна.

Расшифровка стали марки Ст3сп

Расшифровка стали: Буква стоящая в начале обозначает группу стали, которая определяет критерии предела прочности для химсостава, если буквы нет, тогда такая сталь относится к группе А, поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора).

Буквы Ст. обозначают, что сталь обыкновенного качества, хотя большинство сталей - высококачественные. Цифры от 0 до 6 это условный номер марки в зависимости от химсостава и механических свойств. Обычно, чем больше цифра, тем больше углерода и больше прочность.

В нашем случае 3 обозначает содержание углерода в сплаве 0,14–0,22%. Буквы после номера марки обозначают степень раскиcления: сп — спокойная. По цене спокойные стали стали дороже чем полуспокойные и кипящие. Спокойная сталь – это сталь полученная в результате раскисления.

Получается при раскислении алюминием, марганцем и кремнием. В ней настолько снижен уровень кислорода, что в процессе обработки металла между углеродом и кислородом никакой реакции не возникает а наличие неметаллических шлаков и их включение сведено к минимуму.

Спокойная сталь отличается плотной структурой, у нее хорошие механические свойства. Она менее склонна к отрицательным реакциям на нагревание при сварке и к старению. Особенности однородной гомогенной микроструктуры придают сплаву максимальную устойчивость к коррозии и пластичность.

Химический состав сплава

Хим. элемент% содержания

Железо (Fe)	от 97.8
Марганец (Mn)	0.4 — 0.65
Кремний (Si)	0.15 — 0.3
Углерод (C)	0.14 — 0.2
Хром (Cr)	до 0.3
Медь (Cu)	до 0.3
Никель (Ni)	до 0.3
Мышьяк (As)	до 0.08
Сера (S)	до 0.05
Фосфор (P)	до 0.04
Азот (N)	до 0.008

Механические свойства сплава

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Трубы, ГОСТ 8696-74			372	245	23
Трубы, ГОСТ 10705-80			372	225	22
Прокат, ГОСТ 535-2005			370-490	205-255	23-26
Лист толстый, ГОСТ 14637-89			370-480	205-245	23-26
Арматура, ГОСТ 5781-82			373	235	25
Катанка, ГОСТ 30136-95			490-540			60

Физические свойства сплава

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20				7850

Технологические свойства стали 3сп

Температура ковки	Начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость	Сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС, КТС. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	В горячекатаном состоянии при НВ 124 σB = 400МПа, Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6
Склонность к отпускной способности	Не склонна
Флокеночувствительность	Не чувствительна

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.

Зарубежные аналоги маркм стали 3сп

США	A284Gr.D, A57036, A573Gr.58, A611Gr.C, GradeC, K01804, K02001, K02301, K02502, K02601, K02701, K02702, M1017
Германия	1.0038, 1.0116, DC03, Fe360B, Fe360D1, RSt37-2, RSt37-3, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2, St37-2, St37-3, St37-3G
Япония	SS330, SS34, SS400
Франция	E24-2, E24-2NE, E24-3, E24-4, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Англия	1449-2723CR, 1449-3723CR, 3723HR, 40B, 40C, 40D, 4360-40B, 4360-40D, 4449-250, 722M24, Fe360BFU, Fe360D1FF, HFS3, HFS4, HFW3, HFW4, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Евросоюз	Fe37-3FN, Fe37-3FU, Fe37B1FN, Fe37B1FU, Fe37B3FN, Fe37B3FU, S235, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Италия	Fe360B, Fe360BFN, Fe360C, Fe360CFN, Fe360D, Fe360DFF, Fe37-2, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Бельгия	FE360BFN, FE360BFU, FED1FF
Испания	AE235BFN, AE235BFU, AE235D, Fe360BFN, Fe360BFU, Fe360D1FF, S235J2G3, S235JRG2
Китай	Q235, Q235A, Q235A-B, Q235A-Z, Q235B, Q235B-Z, Q235C
Швеция	1312, 1313
Болгария	BSt3ps, BSt3sp, Ew-08AA, S235J2G3, S235JRG2, WSt3ps, WSt3sp
Венгрия	Fe235BFN, Fe235D, S235J2G3, S235JRG2
Польша	St3S, St3SX, St3V, St3W
Румыния	OL37.1, OL37.2, OL37.4
Чехия	11375, 11378
Финляндия	FORM300H, RACOLD03F, RACOLD215S
Австрия	RSt360B

Температура критических точек ВСт3пс

Критическая точка	Температура
Ac1	735
Ac3(Acm)	850
Ar3(Arcm)	835
Ar1	680

Ударная вязкость стали ВСт3пс

Вид проката	Направление вырезки образца	Сечение, мм	Температура +20 °С	Температура -20 °С	после механического старения
			не менее
Лист	Поперчное	5-9	78	39	39
		10-25		29	29
		26-40	49	---	--
Широкая полоса	Продольное	5-9	98	49	49
		10-25	78	29	29
		26-40	68	---	---
Сортовой и фасонный	Продольное	5-9	108	49	49
		10-25	98	29	29
		26-40	88	---	---

Применение стали Ст3

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

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

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

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

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

Особенности производства

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

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

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

Для производства конструкционных сталей применяют две сталеплавильные технологии:

мартеновскую;
конвертерную.

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

Раскисление стали Ст3

Процесс раскисления выполняют для удаления лишнего кислорода, который снижает механические характеристики стали. Для этого применяют кремний или алюминий. Они нейтрализуют кислород, а появляющиеся окислы служат стимулом для формирования очагов кристаллизации и тем самым способствуют появлению мелкозернистой структуры. Стали, прошедшие через эту операцию разделяют на три типа:

спокойные – сп;
полуспокойные – пс;
кипящие – кс.

В чем их отличия друг от друга. Спокойные стали получили свое название, потому что они не кипят при розливе. Они имеют более однородную структуру, они лучше обрабатываются сваркой и проявляют хорошую стойкость к динамическим нагрузкам.

Но, с другой стороны, стоят они дороже и именно поэтому более широкое распространение получили стали полуспокойные. Они занимают место между спокойными и кипящими сплавами.

Кстати, именно полуспокойные стали чаще всего применяют для создания конструкций разного назначения. Для ее получения используют меньшее количество раскислителя, по большей части – это кремний.

Как пример можно привести использование стали ст3 пс для создания строительных конструкций.

Тут следует отметить, что сталь должна отвечать требованиям ГОСТ 380-71. При покупке этой марки, предприятие поставщик должен предоставить документы с результатами испытаний материала на химический состав, по прочностным характеристикам, временные сопротивления и прочее

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.

Особенности производства

Для производства конструкционных сталей применяют две сталеплавильные технологии:

мартеновскую;
конвертерную.

Применение стали Ст3сп с учётом характеристик и свойств

Сталь данного типа является одной из самых востребованных в строительстве и промышленности.

Отсутствие в сплаве кислорода, и однородная структура – это факторы, повышающие стойкость к образованию коррозии в агрессивных средах. Эти качества, а также большая пластичность делают данную сталь незаменимой при производстве конструкций, элементов, к которым предъявляются большие требования по жёсткости.

Это прокат – листовой и фасонный (швеллеры, двутавры и тавры, уголки), заготовки для арматуры, элементы трубопроводов (в частности, квадратные трубы), и пр.

Характеристики стали дают возможность возводить из неё опорные несущие конструкции, каркасы, эксплуатация которых ведётся в сложных условиях.

Из стали Ст3сп изготавливают элементы и детали без термообработки, что даёт возможность сохранить все характеристики сплава – фланцы, тройники, переходы.

Сталь используют также в качестве основного слоя при производстве горячекатаных 2-слойных листов, стойких к коррозии.

Правила чтения маркировки

Маркировка – это особое буквенное значение, которое может многое рассказать о стали Ст3. Но его нужно правильно прочесть, чтобы узнать о физических характеристиках и химических свойствах сплава.

Правила чтения на примере Ст3Гсп:

3 – условный номер;
Г – в составе от 0,8% марганца;
Сп – спокойный сплав (по степени раскисления).

Потребителям импонируют технические характеристики стали Ст3. Они описаны в государственном стандарте.

Пример расшифровки маркировки

Рассмотрим маркировку Ст3, расшифровку стали по индексам:

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

Чем можно заменить Ст3. Аналоги

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

Учеными-металловедами разработаны марки металла с использованием других легирующих элементов (хром, никель, молибден, пр.). Необходимостью для этого стало уменьшение массы конструкции за счет увеличения ее прочностных свойств.

Элементы также придают сталям новые характеристики: прочность, жаростойкость, стойкость коррозии, увеличение пластичности. Самое главное, что при одинаковых показателях прочности с маркой Ст3 уменьшена общая масса, но и стоимость таких же изделий из аналогов несколько выше.

Использование стали Ст3

Раскисление — ключевой фактор для данной марки стали. В зависимости от него определяются конкретные возможные условия эксплуатации, особенности обработки данного металла. Химические и физические свойства металла будут ухудшаться по мере роста общего количества кислорода.

Также сталь может быть классифицирована в зависимости от содержания кремния:

Кипящая. Уровень кремния не менее 0,05%.
Полуспокойная. Уровень кремния в диапазоне от 0,05% до 0,15%.
Спокойная. Уровень кремния выше 0,15%.

В ходе производства кипящей стали производится дополнительное насыщение газами. Однако такая сталь относится к нераскисленным, поэтому ценится меньше.

Спокойная разновидность стали обладает наибольшей конечной стоимостью. Это объясняется тем фактом, что именно эта разновидность стали проходит наиболее тщательное очищение от кислорода, чтобы обеспечить наибольшую твердость и прочность. В итоге данный металл обладает наибольшей стойкостью к негативному воздействию окружающей среды.

Уголки, изготовленные из стали Ст3

Спокойная разновидность данной стали используется для создания листового проката, железнодорожных элементов, подвесных конструкций, арматур, трубопроводов.

При этом полуспокойная разновидность стали содержит около 1% кислорода. Она характеризуется меньшей твердостью и пластичностью, чем спокойная разновидность, однако также получила достаточно широкую распространенность.

Она необходима для производства труб с различным диаметром и толщиной стенок, шестигранников, уголков и квадратов несущих конструкций, а также листового проката.

Преимущества и недостатки стали СТ3

Основными сильными сторонами этой марки стали являются:

Отличная свариваемость при любой термической обработке.

Возможность получения большого разбега по механическим свойствам.

Низкая стоимость при большом количестве вариантов эксплуатации.

Возможность закалки с помощью высокочастотного тока.

Отсутствие склонности к отпускной хрупкости.

Основным недостатком, который присущ всем подобным углеродистым аналогам, является повышенная склонность к коррозии. Другими же недостатками можно отметить невозможность использования сплава в северном климате, а также повышенная хрупкость из-за крупно или среднезернистого строения.

Спрос на кипящие сплавы объясняется их высокой доступностью, поскольку они обладают самой маленькой ценой, а их структура легче всего поддается последующей обработке.

Таким образом, в случае необходимости использования активной термической обработки данная разновидность будет наиболее подходящей, хотя и стоит учитывать ее сниженные эксплуатационные характеристики из-за высокого уровня кислорода.

[spoiler title="Источники"]

https://www.nttzm.ru/spravochnik/stali/stal-3sp/
https://resursmsk.ru/st3sp
https://ScrapTraffic.com/splav/st3sp/
https://resursmsk.ru/vst3ps
https://prompriem.ru/stati/stal-st3.html
https://tutsvarka.ru/vidy/stal-st3-harakteristika-rasshifrovka-gost
https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/tehnicheskie-harakteristiki-uglerodistoy-stali-3.html
https://punktpriema.ru/articles/tehnicheskie-harakteristiki-konstruktsionnoy-stali-st3.html
https://MetallolomResurs.ru/harakteristiki-stali-st3.html

[/spoiler]