Сталь 3 – расшифровка, назначение, ГОСТ, сравнительные характеристики


Расшифровка

В соответствии с ГОСТ 380-2005 полное имя стали 3 ст3Гсп. Марка указывает на химический состав, порядковый номер и степень раскисления.

  • Ст означает, что это марка стали обыкновенного качества. Качество стали определяется по уровню содержания серы и фосфора чем ниже концентрация, тем выше качество. Различают обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные стали. Содержание серы и фосфора в обыкновенных сплавах не превышают 0,06% и 0,07%.
  • Цифра 3 условный номер марки по ГОСТу. ГОСТ 380-2005 регламентирует углеродистые стали обыкновенного качества, номер марки присваивается сплаву согласно его химическому составу.
  • Буква Г указывает на содержание марганца.
  • Сп степень раскисления стали. Раскисление стали, это процесс удаления из нее кислорода, препятствующий окислению и «кипению» выделению газа при затвердевании. Различают спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп) стали. Стали сильного раскисления называются спокойными, а слабого кипящими. Чем слабее раскисление, тем выше пористость стали. Сталь ст3Гсп относится к спокойным, у нее есть полуспокойный вариант — сталь ст3пс.

Нюансы производства

Характеристики металла определяются на основании его химического состава и технологии изготовления. Основой стали СТ3ПС является феррит – твердый раствор углерода, никеля и хрома. Чем больше содержится в материале углерода, тем выше его прочность.

Нежелательными примесями в составе являются сера (0,05%) и фосфор (0,04%). Сера образует сернистое зерно, которое приводит к красноломкости стали. Фосфор взаимодействует с ферритом, что снижает пластичность при работе в условиях повышенных температур и увеличивает хладноломкость на холоде.

Для изготовления стали СТ3ПС используется мартеновский и конвертерный способ производства. Основные показатели металла являются идентичными при любом способе, но конвертерный имеет меньшую стоимость.

Вернуться к содержанию

Химический состав

98% состава стали ст3 составляет железо. Содержание углерода в составе ст3 невысоко. Его достаточно, чтобы обеспечить сплаву твердость, в то же время он не снижает вязкость стали и ее пластичность. В составе также можно обнаружить:

  • Кремний. Этот элемент является основным раскислителем сплава. Благодаря ему сталь ст3 приобретает мелкозернистую структуру, а еще он увеличивает прочность, не снижая пластичности.
  • Марганец. Раскислитель, способствующий выводу серы. Благодаря марганцу сталь улучшается качество поверхности, сталь лучше сваривается, куется, становится устойчивой к износу.
  • Сера. Вредная примесь, которая становится причиной повышения красноломкости риска растрескивания при высокотемпературной обработке.
  • Фосфор. Вредная примесь, сильно снижающая температурный диапазон применения сталей. Из-за фосфора при высоких температурах сталь теряет пластичность, а при низких становится склонной к хрупкости.
  • Никель, медь, хром, азот, алюминий. Элементы могут присутствовать в составе стали 3, но не влиять на ее характеристики из-за незначительной концентрации.

Фосфор и сера негативно сказываются на свариваемости из-за них сварные швы становятся пористыми и склонными к трещинам.

Химический состав в % материала Ст3сп

ГОСТ 380- 2005

C Si Mn Ni S P Cr N Cu As
0.14 — 0.22 0.15 — 0.3 0.4 — 0.65 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до 0.008 до 0.3 до 0.08

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

Разновидности

Классификация проводится по степени раскисления. Раскисление представляет собой процесс, в результате которого из сплава удаляются посторонние примеси в виде углерода. Его наличие снижает полезные свойства материала.

В зависимости от степени раскисления выделяют следующие разновидности сплавов:

  • «сп» — спокойная;
  • «пс» — полуспокойная;
  • «кп» — кипящая.

Аббревиатура Ст3 обозначает сталь с процентным содержание углерода, равным трем. В зависимости от его количества в сплаве увеличивается либо уменьшается данная цифра.

Назначение

Сталь 3 и другие сплавы этого класса превосходят по объему применения все остальные разновидности стали. Ее используют для производства кованых изделий ограждений, ворот, декоративных элементов. В строительстве как материал для несущих, не несущих, сварных и не сварных строительных конструкций. Из нее изготавливают трубы и арматуру, детали механизмов для эксплуатации при положительных температурах. Сталь ст3 применяется в химической и нефтегазовой промышленностях, а также в машиностроении.

Благодаря простому химическому составу, доступности, эксплуатационным характеристикам, физическим свойствам, сталь 3 входит в число самых распространенных материалов в отраслях, которым требуется много стали. Например, в строительстве железных дорог и трубопроводов для транспортировки природного газа или воды.

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.

Вернуться к содержанию

Преимущества и недостатки

Главной отличительной особенностью стали ст3 является совокупность положительных характеристик или универсальность. Это значит, что у нее нет какого-то одного ключевого достоинства, она показывает достойные характеристики со всех сторон, что и делает ее первой на рынке. Эта сталь не предназначена для узкоспециализированного применения в особых условиях, но идеально подходит для широкого повседневного применения.

К недостаткам стали нужно отнести невысокие показатели работы при низких температурах.

Достоинства стали ст3Гсп:

  1. гомогенная структура, благодаря которой сталь становится однородной, пластичной и защищенной от неблагоприятных воздействий окружающей среды;
  2. устойчивость к атмосферной коррозии;
  3. высокие показатели упругости и твердости;
  4. нечувствительность к флокенам;
  5. ударная вязкость, позволяющая хорошо переносить динамические нагрузки;
  6. не подвержена отпускной хрупкости;
  7. простой процесс производства, отсутствие дорогостоящих легирующих добавок;
  8. сравнительно низкая стоимость.

Отдельно следует упомянуть, что материал отлично поддается сварке. Ее можно проводить по любой известной технологии без предварительной и последующей обработок.

Характеристики

Ст3 характеризуется как углеродистая конструкционная сталь обыкновенного качества. Сталь не имеет в составе легирующих добавок, защищающих от внешнего воздействия. Для использования в агрессивной химической среде или условиях повышенной влажности необходимо покрывать сталь защитным слоем. Ст3 обладает хорошей свариваемостью, высокими показателями прочности, хорошо противостоит нагрузкам, что и позволяет использовать ее в несущих конструкциях. Цена стали ст3 оптимальна для строительства объектов или прокладки коммуникаций, требующих большого количества металла. Плотность Ст3 — 7850 кг/м3.

Расшифровка и общее описание

Данный вид металла является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества. Соответствует ГОСТу 380-2005.

Расшифровывается подобная маркировка следующим образом:

  • «Ст» – собственно название металла.
  • «3» – номер марки, определяемый химсоставом материла.
  • «сп» – спокойная. Эти буквы являются обозначением степени раскисления стали, и «говорят» о том, что при затвердевании вещества почти не выделяется газ.

Сталь с подобной маркировкой характеризуется максимально однородным составом, что делает ее менее хрупкой, придает ей повышенную устойчивость к агрессивному воздействию различных факторов. При этом материал остается пластичным и довольно легко подвергается обработке.

Производится такая сталь кислородно-конверторным либо мартеновским способом. В первом случае металл изготавливается посредством воздействия кислородом на чугун. Кислород, подаваемый под высоким давлением выжигает из чугуна углерод и позволяет металлу приобрести новые характеристики.

Во втором случае сталь плавится в специальных мартеновских печах под воздействием высоких температур. При этом, независимо от способа производства, характеристики металла не изменяются.

Сортамент

  • Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
  • круглые сечения круг и арматура;
  • трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД);
  • двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
  • квадрат стальной;
  • уголки равнополочные и неравнополочные;
  • профиль квадратный и прямоугольный;
  • листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Виды поставки

  • Горячий листовой прокат, в том числе лента и полоса;
  • поковки;
  • рельсы;
  • трубы;
  • пруток и проволока.

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.

Заменители

Заменитель это сплав, наиболее близкий по эксплуатационным характеристикам к основному. В качестве заменителей для ст3 обычно выступает одна из трех отечественных марок: С245, С285, ВСт3Сп.

Допустимо применение зарубежных аналогов, отличающихся по маркировке, но доступных в любом уголке карты мира. Ими являются:

В США:

  • A57036;

В Великобритании:

  • 40B;
  • 722M24;

В Германии:

  • 0038;

Во Франции:

  • E24-2;
  • E24-4.

В Японии:

  • SS330;
  • В Италии:
  • Fe360B;

В Китае:

В Австрии:

В Венгрии

Сравнение с легированными конструкционными сталями

Сталь ст3 является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества. Она используется для получения сварных и несварных конструкций, тяжелонагруженных ферм и других несущих элементов. Ст3 устойчива к атмосферной коррозии, но без защитного покрытия будет разрушаться при длительном контакте с влагой или агрессивной химической средой.

Легированная конструкционная сталь защищена от коррозии легирующими элементами, благодаря чему может использоваться без защитного слоя при контакте с влагой и агрессивными средами. Легированная сталь сложнее в производстве, дороже и более склонна к хрупкости. Обработка такой стали может требовать особых условий, в то время как более доступная и простая в производстве ст3 не требует никаких специальных условий обработки.

Сравнение с легированными инструментальными сталями

Легированная инструментальная сталь применяется в производстве инструмента. Легирующие добавки направлены на повышение качеств стали, благодаря им, удается добиться значительного преимущества перед углеродистыми сплавами. К ним относятся:

  • красностойкость;
  • высокая прокаливаемость;
  • стойкость к ударным нагрузкам (особенно важная для ударного инструмента);
  • износоустойчивость.

Сталь ст3 является конструкционной и, как правило, не применяется для изготовления подвижных деталей инструментов.

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

Технологические свойства

Технологические свойства материала Ст3сп .

Свариваемость: без ограничений.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Температура критических точек, °C

Ас1 Ас3 Аr3 Аr1
735 850 835 680

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 + + + + + +

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 внутреннего давления [σ], °C более 0,35[σ] минус 20
не более 0,35[σ] минус 40

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

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

ПРИМЕЧАНИЕ

  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

ПРИМЕЧАНИЕ

  • 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.

Механическая обработка

Обрабатывают детали из марки стали СТ3ПС с помощью заранее подобранного оборудования и скорости. Это обеспечивает сохранение необходимых рабочих показателей, сокращает локальные напряжения и т.д.

Заточка и фрезеровка осуществляется с помощью режущего инструмента, изготовленного из ВК8 или Т5К10. Внутренняя и наружная резьба создается за счет метчиков и плашек из стали Р18 и Р6М5. При обработке на станке необходимо использовать смазочно-охлаждающие жидкости, а при ручной – касторовое масло.

Ударная вязкость стали СТ3ПС позволяет обрабатывать изделия на станочном оборудовании при постоянной вибрационной нагрузке. Скорость зависит от свойств сплава, так же выбирают и другие параметры:

  • толщина 6-10 см – державка инструмента 16*25 мм;
  • глубина реза 3 мм – скорость подачи 0,7-1,2 мм/об;
  • частота вращения 700 об/мин.

Вернуться к содержанию

Механические свойства

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

Образец σ-1, МПа n
Гладкий 191 107
С надрезом 93 107
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]