Марка стали СТ3: характеристики, расшифровка, хим состав и аналоги

Сталь – один из самых распространенных материалов в современном производстве. По своему составу она состоит из железа и углерода, а для придания материалу особых дополнительных качеств добавляются дополнительные примеси, пропорции которых видоизменяются в зависимости от итоговой цели. Все большее распространение получает сталь Ст3. Она используется при изготовлении достаточного широкого спектра разработок, однако большей части людей она известна как материал изготовления труб для системы теплоснабжения. В рамках этого материала мы рассмотрим особенности и характеристики стали 3.

Основные детали

Сталь Ст3 на текущий момент является одной из наиболее востребованных из-за своих эксплуатационных особенностей. Наибольшее распространение она получила в отрасли изготовления труб системы теплоснабжения, а также множества других предметов для повседневного использования.

Оцинкованный круг изготовленный из стали Ст3

В большинстве случаев сталь Ст3 классифицируется как углеродистая сталь обыкновенного качества.

Химический состав стали Ст3

Область использования и функциональные возможности каждого вида стали определяются химическим составом, поскольку именно от него зависят конкретные свойства материала, а также потенциальные сложности термической обработки.

Из-за своего химического состава сталь этого вида обладает самой распространенной на рынке, и не одни строительные работы нельзя представить без ее использования. Основными химическими свойствами в таком случае можно выделить следующие:

• Концентрация железа – 97%, концентрация углерода в диапазоне от 0,14 до 0,22%. Показатель твердости структуры, а также часть физических свойств определяется именно содержанием углерода в материале.
• Незначительное количество легирующих элементов, а именно хрома и никеля. Их концентрация не превышает 0,3%. В таком же процентном соотношении в данную марку добавляется медь.

Главное требование к производству данной разновидности стали – организация жесткой системы контроля концентрации вредных примесей, под которыми подразумеваются фосфор и сера. Также следует избегать чрезмерного количества азота.

Сталь марки ст3 является обязательным материалом при строительстве и возведении наземных и подземных коммуникаций, выпуске транспорта, а также различных станков.

Важнейшим элементом изготовления ст3 является раскисление, под которым подразумевается удаление кислорода из расплавленного сырья, от чего напрямую будут зависеть механические и физические свойства сплава.

В зависимости от раскисления ст3 выделяется на следующие категории:

• Спокойная. Для раскисления используется алюминий, кремний и марганец.

• Кипящая. Для раскисления используется только марганец.

• Полуспокойная. Использование алюминия и марганца для раскисления.

Свойства сплава стали СТ3 представлены в виде таблицы.

Можно ли закалить нержавеющую сталь

Под закалкой понимают термическую обработку металла, в ходе которой осуществляется вначале сильный нагрев, а затем резкое охлаждение в жидкости. В ходе данной технологической процедуры происходит снижение пластичности и эластичности изделия, но увеличивается её прочность. Как же правильно произвести закалку предметов из нержавейки в домашних условиях?

Виды закалки

Технологию закаливания человечество применяет на протяжении многих веков. Орудия сельского хозяйства и холодное оружие закаляли уже в Средние века.

О закалке нержавеющей стали задумались в эпоху промышленного прорыва, когда понадобились сплавы стали с антикоррозионными качествами.

Именно тогда была разработана новая методика закаливания стали, позволившая придать материалам уникальные химико-физические особенности.

Нержавеющая сталь имеет игольчатую внутреннюю структуру, именуемую мартенситом, благодаря чему данные сплавы отличаются повышенной прочностью и высоким охрупчиванием. При термической обработке такой стали происходит повышение коэффициента вязкости, что раздвигает рамки их применения.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

Как происходит процесс закалки сталей

• равномерным нагревом края и середины изделия;
• появлением синих и чёрных пятен на поверхности нержавейки, они свидетельствуют о сильном и неравномерном нагреве;
• сохранением температурных показателей;
• однородным охлаждением в жидкости.

В качестве такой жидкости чаще применяют обычную воду либо машинное масло. Изменение цвета при закалке металла контролируется по специальной цветовой схеме.

Как закаливать сталь в домашних условиях?

Сельские жители часто прибегают к самостоятельной закалке металла, таким образом увеличивая эксплуатационный срок бытовых предметов: плуговых лемех, столярных и слесарных инструментов, охотничьих ножей, топоров. Городскому жителю обрабатывать нержавейку тяжелее — требуется специальная мастерская.

Необходимые инструменты

Для того чтобы закаливать сталь в домашних условиях необходимо вооружиться:

• Слесарными клещами с удлинённой рукояткой;
• Молотками разных размеров;
• Напильниками для последующей обработки;
• Электрической печью;
• Газовой горелкой;
• Паяльной лампой.

Для создания охлаждающей среды потребуется любая ёмкость, соответствующая по размерам.

Способы закаливания

Закалить нержавейку можно разными способами. Прежде всего, изделие хорошо разогревается. Для этого применяют:

• Горелку;
• Электрическую печь;
• Паяльную лампу;
• Костёр на углях.

Последний вариант станет самым лучшим, костёр сможет обеспечить гораздо более высокую температуру.

В качестве охлаждающей среды чаще всего используют:

При охлаждении маслом деталь окунается в него дважды с коротким интервалом в пару секунд. Первое погружение занимает 3-4 секунды, а второе – 5-6 секунд. Сразу после этой процедуры сталь погружается в воду до полного остывания.

При втором методе охлаждения деталь несколько раз погружается в сургуч. Если нержавейка больше не проникает в жидкую среду, процесс охлаждения считается завершённым. Довольно очистить поверхность скипидаром.

Как выбрать температурный режим?

Выбор режима температуры играет большую роль при закалке стали. Перегрев чреват утратой присущей прочности, это происходит из-за количественного уменьшения углерода в структуре металла.

В некоторых случаях после завершения процесса закаливания нержавейки появляются остаточные напряжения, они снимаются с помощью дальнейшей механической обработки.

Эту проблему можно предотвратить, если охлаждать закаливаемое изделие поэтапно, с размеренным понижением температурных условий.

Данная поэтапная методика закалки применяется при изготовлении детали, обладающей очень высокими показателями прочности.

Как постепенно понижать температуру охлаждающей среды? Для этого подготавливают несколько ёмкостей с разными жидкостями: солевым раствором, щелочным раствором, минеральным маслом, синтетическим маслом. Подобный способ позволяет устранить полностью внутреннее напряжение, которое негативно влияет на полезные свойства стали. Небольшой минус методики – дороговизна реализации.

Мастер-класс по закаливанию кухонного ножа

После закалки нож обретает прочность и упругость. Проведение процедуры не потребует большого количества времени.

Возьмите:

• Газовую горелку либо электрическую печь.
• Сургуч для охлаждения.
• Скипидар.
• Клещи.

Поэтапный процесс:

1. Снимите рукоять с изделия.
2. Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
3. Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
4. Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
5. Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
6. Очистите нержавейку с помощью скипидара от сургучных остатков.

Мастер-класс по закаливанию топора

Иногда производитель нарушает технологию термообработки стали, и топор получается очень мягким, быстро начинает тупиться и образовывать вмятины, или хрупким, тогда лезвие покрывается трещинами и теряет цвет. Исправить ситуацию можно.

Возьмите:

• Электрическую печь;
• Проволочный круг;
• Воду;
• Машинное масло;
• 2 ёмкости для воды и масла.

Поэтапный процесс:

• Затупите режущую кромку до 0,1 см.
• Нагрейте лезвие топора до 750-760°С.
• Чтобы определить температуру нагрева, приложите к нержавейке магнит, он не притягивается к нержавеющей стали при 768°С.
• Медленно охладите до 550°С.
• Процедура охлаждения занимает до 10 часов. Специального охладителя не требуется, достаточно оставить топор в выключенной печи.
• Очистите нержавейку от окалин с помощью проволочного круга.
• Нагрейте лезвие до 800-830°С до насыщенного огненно-красного оттенка.
• Охладите вначале в воде (30°С), опустив на 3-4 секунды. Быстро двигайте нержавейку в ёмкости, это поможет избежать образования паровой подушки.
• Охладите в машинном масле.
• Нагрейте печь до 300°С. Продержите в ней деталь в течение часа.
• Охлаждайте на свежем воздухе.

На заметку

После извлечения накаленной стали из печи (горелки) она будет эластичной и мягкой, поэтому велика вероятность её повреждения. Чтобы избежать неприятных последствий, погружать в охлаждающую среду нужно плавно и аккуратно.

При выборе изделий из стали обратите внимание на зарубежных производителей, в их инструментах процентная доля содержания нержавеющего металла превышает российские ГОСТы.

Долгое и сильное нагревание металла делает процесс закалки более глубоким, как следствие, — твёрдое и упругое лезвие. Оно после этого будет менее крепким и постепенно утрачивает режущие качества.

Режимы отжига углеродистых сталей

Одну и ту же нержавейку не следует закаливать много раз: металл начинает уставать и растрачивает необходимые качества.

Закалка стали в первый раз – ответственное мероприятие, требующее непрерывного контроля. Изделие при нагреве вынимается каждые 3-4 секунды, это позволяет строго наблюдать за цветом металла. В случае перегрева сталь обретает белый оттенок, в случае недогрева – тёмно-синий.

Чтобы осуществить закалку нержавеющей стали в домашних условиях, нужно обязательно вооружиться газовой горелкой, электрической печью, паяльной лампой или разжечь костёр.

К тому же процесс невозможно осуществить без охлаждающей жидкости (воды, сургуча или машинного масла). Понадобятся клещи с длинной рукояткой и специальные рукавицы.

Самостоятельная закалка нержавейки требует постоянного контроля за цветовыми изменениями материала.

по теме: Твердость нержавейки и немного о спусках

Отжиг, закалка и термическая обработка нержавеющей стали

Операции по нагреванию, выдержке и охлаждению нержавейки коренным образом влияют на ее структуру. После подобной обработки химический состав остается неизменным, однако нержавейка кардинально меняет свои свойства. Различают упрочняющую и разупрочняющую термообработку. Снижение прочности нержавеющей стали необходимо, когда заготовке предстоит резка.

Нагревание

Глубокий равномерный прогрев трансформирует структуру. Нагрев производится напрямую, постепенно или ступенчато. Время нагрева зависит от способа (печной, пламенный или электрический высокочастотный), от массы металла и физических свойств сорта нержавейки (теплоемкости, теплопроводности). Скорость нагрева определяется видом заготовки, химическим составом стали и диапазона температур.

Выдержка

Достигнутая температура обеспечивает завершение структурных превращений. Важно рассчитать оптимальное время, иначе сталь освобождается от углерода и образуется окалина. При высоких температурах прогрева время выдержки должно быть минимальным.

Охлаждение

Охлаждение в воде превышает 300 °C в секунду, а с печью всего лишь 20−30°С в час. На воздухе охлаждение происходит быстрее, чем в печи. Данные процессы повышают твердость, прочность, износостойкость или улучшая обрабатываемость материала.

Поставщик

Вас интересует термическая обработка нержавейки? Предлагаем термическую обработку нержавеющей стали от поставщика Evek GmbH с доставкой в любой город. Полное соответствие современным стандартам качества. Поставщик Evek GmbH предлагает термическую обработкунержавейки, цена — оптимальная в данном сегменте металлопроката.

Купить, выгодная цена

Поставщик Evek GmbH предлагает термическую обработку нержавейки, цена — определяется технологическими особенностями производства без включения дополнительных затрат.

На сайте компании отображена информация о последних поступлениях продукции. Сегодня можно купить нержавеющую сталь по лучшей цене. У нас наилучшее соотношение цена-качество.

В сегменте редких металлов компания Evek GmbH — выгодный поставщик.

Физические свойства

На текущий момент область использования стали Ст3 постоянно расширяется. Уже сейчас основой огромного количества заготовок является именно эта разновидность стали. Во многом причиной этого также являются и механические свойства, среди которых можно выделить:

• Предел текучести;
• Временное сопротивление;
• Относительное удлинение;
• Ударная вязкость.
• Предел прочности.

При этом также выделяют следующие важнейшие технические характеристики:

• Твердость в 131 МПа.
• Неоднородная плотность;
• Отсутствие ограничений для свариваемости;
• Отсутствие склонности к отпускной хрупкости.

Именно эти технические характеристики обуславливают активное использование стали Ст3 в сфере строительства.

Закалка стали ст3 в домашних условиях

Как закалить нож в домашних условиях? Такой вопрос возникает у многих домашних умельцев. Закалка металла — это один из видов термообработки, которая позволяет деформировать и изменять состояние вещества. Таким способом улучшения свойств оружия пользовались еще с давних времен. К примеру, в Средневековье закалку использовали для повышения прочности и твердости различных предметов: начиная от обычных ножей и заканчивая топорами и серпами.
Благодаря развитию технологий, сейчас данная термообработка доступна не только на промышленных предприятиях, где есть специальное оборудование, но и в домашних условиях. Об этом мы подробно поговорим в данной статье.

Расшифровка марки

Особенности расшифровки любой марки металла определяются соответствующими нормативно-правовыми документами, а также ГОСТ-ами. К примеру, согласно ГОСТ-у 380 имеются следующие разновидности металла: сталь Ст3СП, Ст3ПС и Ст3КП.

Индексы являются обязательными для любой маркировки. Это важное замечание к составлению любой документации и описания в данном виде деятельности.

При расшифровке марки следует использовать следующий принцип:

• Ст – формальное обозначение, которое используется для указания на обыкновенное качество углеродистой стали.
• 3 – цифровое значение, показывающее условный номер марки сплава. Согласно текущем принятым правилам нумерации, могут существовать марки от 0 до 6.
• Г – символ, который используется не во всех маркировках. Означает наличие примеси марганца.
• Сп – степень раскисления материала. Важнейший параметр марки стали. Дополнительное обозначение «пс» означает «полуспокойное», а «кп» – «кипящее».

Стоит отметить, что именно этот подход к расшифровке маркировки стал использоваться относительно недавно после введения новых стандартов. До этого использовались другие подходы к созданию маркировок стали, которая дополнительно проходила разделение на различные группы.

Структура стали после закалки и отпуска

Сталь в обычном виде – довольно мягкий и податливый к обработке металл.

Особая прочность некоторым маркам (это так называемые стали обыкновенного качества, производимые согласно требованиям ГОСТ 380) и не требуется: тех показателей, что были получены после выплавки, вполне хватает, например, канализационным люкам или оградительным решёткам.

Но есть категории сталей – конструкционные и инструментальные, которым изначальных прочностных показателей мало. Их надлежит подвергать термической обработке. Основным её видом считается закалка.

Микроструктура стали 45 после отжига и закалки

Закалка и отпуск стали. Цвета каления и побежалости

Возможно, вам не раз приходилось слышать эти термины, когда речь шла о кованых ножах, да и вообще о сталях. Настало время разобраться, что же они означают.

Закалка, по своей сути – это нагрев готового изделия до определенной температуры с последующим охлаждением с определенной скоростью, а отпуск – это следующий за закалкой дополнительный нагрев до более низких температур с иных режимом охлаждения; каким именно, зависит от марки стали. Скорость регулируется т.н. «закалочной средой» – жидкостью, в которой клинок охлаждается с определенной скоростью: машинное масло, солевые растворы, поток воздуха с и т.п. Например, масло охлаждает со скоростью примерно в 6 раз меньшей, чем циркулирующая вода.

Чтобы перейти к конкретным цифрам, нужно понять, зачем вообще нужны эти два процесса.

Особенности обработки стали механическими инструментами

Одним из важнейших моментов составления правильного технологического процесса по обработке деталей, изготовленных из СТ3, является выбор режимов резания и выбор нужного инструмента.

Для обточки и фрезерования используется режущий инструмент, который выполнен из твердых сплавов ВК8, Т5К10. Также могут быть использованы метчики и плашки, которые выполняются из Р18 и Р6М5. При нарезании резьбы вручную рекомендуется использование касторового масла, которое позволит значительно упростить процесс.

В зависимости от вида обработки, а также имеющихся технических параметров станочного оборудования, осуществляется конкретный выбор скорости обработки.

Правильное охлаждение (отпуск)

Для того чтобы добиться необходимых свойств металла, нужно с ответственностью подойти к выбору охлаждающей среды, в которой данный процесс будет протекать.

Перечень охлаждающих сред, которые подойдут для нашего дела, выглядит следующим образом:

• Одна среда с жидкостью. Лучше всего подойдет холодная вода. Тело помещается внутрь и находится там до своего полного охлаждения.
• Две среды с разными жидкостями. Как и в первом случае, в первую среду помещается вода, и изделие первым делом отправляется туда. После первостепенного охлаждения оно помещается в масло или солевой раствор.
• Далее идет стандартное струевое охлаждение. Здесь ничего сложного и особенного: изделие просто размещается под струю холодной воды до охлаждения. Отлично подойдет для случаев, когда необходимо нагреть какой-то отдельный элемент всего изделия.
• Метод специального ступенчатого охлаждения, в котором используется несколько различных температурных режимов.

Правильный температурный режим

Перед началом процесса закалки стали в домашних условиях необходимо разобраться в температурном режиме, который обязательно нужно соблюдать для достижения качественного результата. Изделие необходимо равномерно нагреть до температуры порядка 700−850 градусов Цельсия, после чего быстро отпустить до 400−500 одним из вышеописанных способов.

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.

Зарубежные аналоги маркм стали 3сп

Особенности производства СТ3

Все химические и физические свойства готового материала будут определяться компонентами, которые входят в состав, а значит, во многом зависят от использованных технологий при производстве сплава.

Основой стального сплава является феррит, который является составляющей железоуглеродистых сплавов. По своей сути этот элемент является твердым раствором углерода и легирующих компонентов. Данный сплав также насыщается углеродом для повышения его прочности.

Вредными примесями считаются фосфор, сера и их производные, поскольку они ухудшают пластичность сплава, а также увеличивают его хрупкость под воздействием холода.

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.

Неполная закалка сталей

Закалка от температур, лежащих в пределах между А1 и А3 (неполная закалка), сохраняет в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Это понятно, так как твердость феррита составляет 80НВ, а твердость мартенсита зависит от содержания углерода и может составлять более 60HRC. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30–50 °С выше А3 (полная закалка). В теории, неполная закалка сталей не допустима и является браком. На практике, в ряде случаев для избежания закалочных трещин, неполная закалка может использоваться. Очень часто это касается закалки токами высокой частоты. При такой закалке необходимо учитывать ее целесообразность: тип производства, годовую программу, тип ответственности изделия, экономическое обоснование. Для заэвтектоидных сталей закалка от температур выше А1, но ниже Асm дает в структуре избыточный цементит, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Аcm ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита. При этом происходит рост зерна аустенита, что также негативно сказывается на механических характеристиках стали.

Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30–50 °С выше А3, а для заэвтектоидных – на 30–50 °С выше А1.

Скорость охлаждения также влияет на результат закалки. Оптимальной охлаждающей является среда, которая быстро охлаждает деталь в интервале температур минимальной устойчивости переохлажденного аустенита (в интервале носа с-кривой) и замедленно в интервале температур мартенситного превращения.

Стадии охлаждения при закалке

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода различной температуры, полимерные растворы, растворы спиртов, масло, расплавленные соли. При закалке в этих средах различают несколько стадий охлаждения:

— пленочное охлаждение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка»;

— пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении этой паровой рубашки;

— конвективный теплообмен.

Более подробно про стадии охлаждения при закалке можно прочитать в статье «Характеристики закалочных масел»

Кроме жидких закалочных сред используется охлаждение в потоке газа разного давления. Это может быть азот (N2), гелий (Не) и даже воздух. Такие закалочные среды часто используются при вакуумной термообработке. Здесь нужно учитывать факт возможности получения мартенситной структуры — закаливаемость стали в определенной среде, т. е. химический состав стали от которого зависит положение с-кривой.