Сталь 35 – расшифровка, химический состав, характеристики и сферы применения

Расшифровка и характеристики стали стали 35

Число 35 указывает на содержание углерода, который составляет 0.35% от сплава. Состояние стали по степени раскисления — спокойное. Количество добавок незначительное (не отражается в маркировке). По содержанию углерода сталь 35 относится к среднеуглеродистым сплавам, что характеризует ее как среднепрочную, текучую и пластичную. Повышение содержания углерода в стали приводит к изменению структуры, повышению твердости и прочности, но сопровождается снижением показателей пластичности и текучести.

Спокойная сталь это сплав с наименьшей концентрацией газов (кислорода, углекислого газа и азота) на момент затвердевания. Процедуру раскисления проводят на заключительных этапах производства стали с помощью раскислителей никеля и марганца. Раскислители вступают в реакцию и выводят растворенные газы, благодаря чему не образуются небольшие пузырьки и газовые раковины, металл получается однородным и прочным. Нераскисленная сталь называется кипящей, в маркировке кп. Частично раскисленная сталь называется полуспокойной, в маркировке пс.

Если никаких дополнительных обозначений в маркировке нет, значит, сталь по степени раскисления относится к спокойным.

Технология и особенности сварки стали

В современной промышленности применяется самая разнообразная сталь для сварных конструкций. Она может быть нержавеющей и обычной, с высоким или низким содержанием углерода, жаростойкие и так далее. Для их сварки используют различные технологии, но наиболее проста сварка полуавтоматом или инвертором. В этой статье мы расскажем об особенностях популярных типов сталей и о том, как их варить.

Назначение и применение

Сталь 35 конструкционная сталь, это значит, что ее основное назначение изготовление конструкций, деталей и механизмов. Наибольшей популярностью она пользуется в строительстве и машиностроении. Применяется в основном для изготовления цельных изделий, эта особенность объясняется ограниченной свариваемостью стали 35. Практически не используется в качестве основного материала для крупногабаритных механизмов. Не применяется для изготовления деталей высокой прочности, испытывающих сильные напряжения. Из нее производят толстый и тонкий лист, крепежи, оси, коленчатые валы, шпиндели, диски, цилиндры, шатуны, тяги, червячные пары, траверсы, подушки, звездочки, втулки, уголки, толкатели, балки, пальцы, кулачки, вентили, ободы, бандажи и множество других деталей. Детали марки 35 используются в машиностроении, в качестве арматуры на АЭС, крепежных изделий на трубопроводах и котлах ТЭС, газовых/ паровых/ гидравлических турбинах.

Сталь 35 применяется при производстве ванн, раковин, трубопроводов и железобетонных плит хорошо поддается обработке резанием и ковкой.

Применение стали 35 для крепежа (ГОСТ 32569-2013)

Условия применения проката, поковок (штамповок) из стали 35 для изготовления корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 35 для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 35 для шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Рекомендации по применению стали 35 для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 35 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)

Сварка легированной стали

Легированные стали одни из самых популярных. Их главная особенность — это состав. В него добавляют различные легирующие компоненты, благодаря которым стали можно придать желаемые свойства и характеристики. Проще говоря, за счет легирующих добавок появляется возможность подстроить состав под свои нужды.

При необходимости такую сталь можно сделать прочнее, долговечнее и лучше. Вы в прямом смысле можете изменить ее физико-химические свойства, просто добавив в состав легирующие элементы.

Еще несколько достоинств легированной стали: повышенная жаропрочность, устойчивость к коррозии (не на уровне нержавейки, конечно, но все же устойчивость высокая). Для сварки такого типа сталей можно применять дуговую сварку и электроды, в составе которых содержится фтор и кальций. Но мы рекомендуем газовую сварку. Она сложнее, но при этом позволяет получить лучшее качество соединения.

Технология газовой сварки, конечно, отличается от классической сварки полуавтоматом или инвертором. Здесь тепло образуется не за счет электрической дуги, а за счет сварочного пламени. Оно образуется в момент, когда горючий газ смешивается с кислородом и сгорает. Технология сварки углеродистых сталей с помощью газа требует сноровки и опыта. Но это не значит, что вы не можете экспериментировать. Потренируйтесь на ненужном куске металла перед тем, как выполнить основные работы.

Химический состав

На 97% сталь состоит из железа, остальное примеси и добавки. Самым важным компонентом является углерод, его концентрация определяет свойства стали. К легирующим добавкам относятся никель, марганец, кремний. Если их доля в составе существенна и может влиять на свойства металла, их указывают в марке, а стали с высоким содержанием данных элементов называют легированными. Стали с незначительным количеством легирующих добавок называют углеродистыми, это инструментальные или конструкционные стали без дополнительных обозначений в маркировке. В состав стали 30 кроме железа и углерода входят:

• кремний (до 0.37%) легирующая добавка, повышает прочность, упругость, окалиностойкость, устойчивость к воздействию кислот, магнитопроницаемость и электоросопротивление;
• марганец (до 0.8%) раскислитель, в значимых количествах способствует повышению прочности и твердости стали, негативно влияет на ее пластичность. В незначительных количествах не влияет на свойства стали;
• никель (до 0.25%) легирующий элемент, отвечает за устойчивость к коррозии, широко применяется в нержавеющих сталях, положительно влияет на характеристики металла пластичность, прочность, прокаливаемость;
• сера (до 0.04%) примесь, снижающая механические, физико-химические и другие показатели металла;
• фосфор (до 0.035%) примесь, снижающая пластичность стали, из-за фосфора металл становится красноломким и хладноломким (склонным к хрупкости при высоких и низких температурах);
• хром (до 0.25%) свойства хрома аналогично свойствам никеля это антикоррозионная легирующая добавка, увеличивающая показатели прочности, твердости и снижающая пластичность;
• медь (до 0.25%) повышает прочность и антикоррозионные свойства сплава;
• мышьяк (до 0.08%) примесь, по свойствам близкая к фосфору, но с меньшим негативным эффектом.

Массовая доля элементов не более, %:

Сварка конструкционной стали

Конструкционная сталь используется куда чаще, чем инструментальная. Из нее изготавливают все: от мелких деталей до заводских станков. Именно к данной категории относится сварка 40х стали, стали 30хгса, стали 35хгса и прочих других марок.

Что из себя представляет конструкционная сталь? По составу это очень интересный металл. Он состоит из различных примесей, в частности фосфора и серы. Чем этих компонентов больше в составе, тем ненадежнее будет сталь, так что нужно следить за этим показателем. Конструкционная сталь может быть обыкновенной, качественной, высококачественной и особо высококачественной.

Как вы понимаете, последний тип конструкционной стали содержит минимум примесей, за счет чего удается получить по-настоящему качественный и прочный металл. Ну а в обычной конструкционной стали примесей больше всего, она считается самой недолговечной. Кстати, у этой классификации есть еще отдельные подгруппы (они отличаются по наличию в составе некоторых дополнительных химических компонентов). Но мы не будем подробно расписывать классификацию, чтобы не запутать вас.

Плюсы и минусы

Достоинства и недостатки стали определяются ее механическими и технологическими характеристиками, ценой, сложностью производства. К главным достоинствам стали 35 относятся:

1. способность переносить высокие ударные нагрузки, что позволяет использовать сталь 35 в производстве крепежей;
2. сочетание невысокой пластичности с твердостью может быть недостатком в некоторых сферах применения стальных деталей, но в строительстве это качество с успехом применяется в жестких несущих конструкциях;
3. отсутствие склонности к образованию трещин;
4. доступная цена, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих добавок в составе;
5. достаточно широкий температурный диапазон применения от -40 до +425С.

Недостатки стали 35 следующие:

1. сфера применения сплава ограничена свариваемостью;
2. сталь 35 неустойчива к коррозии, требует нанесения защитного покрытия для эксплуатации в агрессивных средах;
3. при длительных механических нагрузках проявляется склонность к усталости.

Сварка инструментальной стали

Инструментальная сталь — тип стали, содержащий в своем составе менее 1% углерода. Такая сталь твердая и прочная, но не износостойкая, поэтому ее используют только при изготовлении инструментов. К тому же, она отличается невысокой закупочной ценой, что делает производство прибыльным.

Рекомендуется варить инструментальную сталь специальным электродом и с помощью инвертора. Электроды должны быть предназначены именно для работы с данным типом сталей. Мы рекомендуем стержни УОНИ-13/НЖ/20Х13 и сварочный инвертор средней ценовой категории. Будьте готовы к тому, что сварка инструментальной стали потребует от вас много сил и терпения. Это связано с низким содержанием углерода.

Виды поставки

Сталь 35 поставляется в виде листового, сортового и фасонного проката, круга шлифованного, прутков, серебрянки, проволоки, лент и полос, листовой стали, поковок, труб. Точные данные приведены в таблице.

Виды поставки материала 35

Применение в разных отраслях

Благодаря устойчивости к ударной нагрузке сталь марки 35 можно применять для изготовления крепежа: болты, шпильки, гайки.

Так как свариваемость ограниченна, это не позволяет применять марку широко.

В машиностроении металл используется только для создания элементов не работающих на износ.

В строительстве марка 35 расходуется при возведении водопроводов и установке железо-бетонных плит. Сантехнические изделия не обходятся без 35 стали. Многие заводы именно из этой стали и её аналогов производят эмалированные ванны и раковины, которые в дальнейшем используются в строительстве.

Большая часть этой марки стали уходит на изготовление элементов металлопроката. Различные стальные сетки, листы, уголки и другое. Нередко 35-ая марка уходит на производство труб разных диаметров. Связано это с тем, что сталь хорошо «схватывается» при сваривании с любой другой трубой. Ещё из 35-ой часто изготавливают прутья, которые в дальнейшем часто расходуются на создание железо-бетонных плит. Нередко простейшие детали металлопроката эксплуатируются и для бытовых целей.

Сталь 35 можно не является эталоном качества и надёжности, но её можно использовать абсолютно в любой промышленности. Популярность данного сплава объясняется своей ценой, металл подходит для многих целей и не имеет высокой цены.

Источник

Физические свойства

К основным физическим свойствам металла относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициенты линейного и объемного расширения. Подробнее о физических свойствах стали 35 в таблицах ниже.

Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Удельное электросопротивление ρ нОм*м, при температуре испытаний °С

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С

Обозначения:

Предел выносливости

Ударная вязкость KCU

Твердость HB (по Бринелю)(ГОСТ 1050-2013)

Отпуск быстрорежущих инструментальных сталей

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей (Р18, Р6М5 и др.) являются вольфрам, молибден, кобальт и ванадий — элементы, обеспечивающие теплостойкость и износостойкость при эксплуатации. Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Под закалку эти стали нагревают до температуры выше 1200°С (Р18 до температуры 1270°С, Р6М5 — до 1220°С). Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения вторичных карбидов и получения аустенита высоколегированного хромом, молибденом, вольфрамом, ванадием. Это обеспечивает получение после закалки теплостойкого мартенсита. Даже при очень высоком нагреве растворяется только часть карбидов. Для этих сталей характерно сохранение мелкого зерна при высоких температурах нагрева.

Железо и легирующие элементы «быстрорезов» имеют сильно отличающиеся свойства теплопроводности, поэтому при нагреве, для избежания трещин, следует делать температурные остановки. Обычно при 800 и 1050°С. При нагреве крупного инструмента первую выдержку делают при 600°С. Время выдержки составляет 5-20 мин. Выдержка при температуре закалки должна обеспечить растворение карбидов в пределе их возможной растворимости. Охлаждение инструмента чаще всего делают в масле. Для уменьшения деформации применяют ступенчатую закалку в расплавах солей с температурой 400-500°С. Структура «быстрорезов» после закалки состоит из высоколегированного мартенсита, содержащего 0,3-0,4%С, нерастворенных избыточных карбидов и остаточного аустенита. Чем выше температура закалки, тем ниже положение точек Мн, Мк и тем больше остаточного аустенита. В стали Р18 присутствует примерно 25-30% остаточного аустенита, в стали Р6М5 — 28-34%. Для уменьшения аустенита можно сделать обработку холодом, но как правило этого не требуется.

После закалки следует отпуск при 550 — 570°С, вызывающий превращение остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение за счет частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов легирующих элементов. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). В процессе выдержки при отпуске из остаточного аустенита выделяются карбиды, что уменьшает его легированность, и поэтому при последующем охлаждении он претерпевает мартенситное превращение (Мн~150°С). В процессе однократного отпуска только часть остаточного аустенита превращается в мартенсит. Чтобы весь аустенит перешел в мартенсит применяют двух и трехкратный отпуск. Время выдержки обычно составляет 60 минут. При назначении режима нужно учитывать химические свойства элементов и периодичность выделения карбидов в зависимости от температуры. Например максимальная твердость стали Р6М5 получается за счет 3-х стадийного отпуска. Первый отпуск при температуре 350°С, последующие два при температуре 560-570°С. При температуре 350°С выделяются частицы цементита, равномерно распределенные в стали. Это способствует однородному выделению и распределению спецкарбидов М6С при температуре 560-570°С.

Механические свойства

Механические свойства стали 35 по ГОСТ 1050-2013

Механические свойства проката

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Примечание. Заготовка диаметром 60 мм, закалка с 850 °С в воде.

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

ПРИМЕЧАНИЕ. По согласованию изготовителя с заказчиком для металлопродукции из стали марки 35 допускается снижение временного сопротивления на 20 Н/мм2, по сравнению с нормами, указанными в таблице, при одновременном повышении норм относительного удлинения на 2% (абс.).

Нормированные механические свойства калиброванной металлопродукции в нагартованном или термически обработанном состоянии (ГОСТ 1050-2013)

Механические свойства металлопродукции из стали 35 в зависимости от размера (ГОСТ 105-2013)

ПРИМЕЧАНИЕ.

1. Механические свойства, определяются на образцах, вырезанных из термически обработанных (закалка с отпуском) заготовок.
2. Знак «+» означает, что испытания проводят для набора статистических данных, результаты испытаний заносят в документ о качестве.
3. Значения механических свойств приведены для металлопродукции круглого сечения.

Стойкость стали 35 и ее сварных соединений против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Сварка низколегированной стали

Низколегированные (они же зачастую и низкоуглеродистые) стали — металлы, содержащие в своем составе крайне небольшое количество легирующих элементов (обычно, не более 2-3%). В большей степени состоят из железа, небольшого количества углерода и различных примесей.

К низколегированным сталям принято относить кремний, никель, вольфрам, алюминий, медь и многие другие металлы. Кстати, на нашем сайте мы посвятили несколько статей сварке алюминия и особенностям проведения работ. Мы также рассказывали о сварке меди. Прочтите эти статьи, чтобы войти в курс дела.

Низколегированная сталь способна выдерживать эксплуатационную температуру до 200 градусов по Цельсию, из нее изготавливают хирургические инструменты, инструменты для ювелиров и гравировщиков, а также бритв и лезвий. А если добавить в состав такой стали немного хрома, то можно получить очень прочный и долговечный металл. У вас появится возможность производить любые изделия.

Также новичков наверняка удивит, что низколегированную сталь относят к классу черных металлов и из нее часто изготавливают громоздкие сварные металлоконструкции. И несмотря на небольшое количество легирующих веществ в составе, удается получиться по-настоящему прочный металл. Это возможно благодаря положительным свойствам хрома, никеля и молибдена, которые существенно улучшают характеристики низколегированной стали. Также хром и никель улучшают антикоррозийные свойства низколегированных сталей.

Кроме того, при соблюдении технологии низколегированная сталь очень хорошо варится. Но здесь все же нужно учесть некоторые особенности, а их у данного типа стали немало. Без подготовки и теоретической базы у вас вообще вряд ли получится сварить низколегированную сталь. Самая частая проблема — перегрев сварочной зоны. Эта особенность наблюдается со многими марками низколегированных сталей. Также при сварке таких сталей наблюдается очень быстрое охлаждение сварочного соединения и металла в целом, что приводит к образованию мертенсита. Мертенсит — это твердая углеродистая структура, которая образуется на сварном шве при слишком быстром охлаждении. Это не всегда на руку.

Сварка низкоуглеродистых сталей выполняется с применением электродов, в составе которых содержится фтор и кальций. Рекомендует стержни с основным покрытием (например, покрытие Э42А или Э50А). Лучше всего себя зарекомендовали марки электродов УОНИ 13/45, МР-3, АНО-8, СМ-11. Вы также можете использовать другие стержни со схожими характеристиками.

Также можно выбрать полуавтоматическую или автоматическую сварку под флюсом с использованием полуавтомата и присадочной проволоки. Вместо флюса можно использовать углекислый газ или его смесь с аргоном. В таком случае качество шва будет заметно лучше, чем при использовании инвертора и электродов.

Технологические свойства

Технологические свойства материала 35 .

Прокаливаемость (ГОСТ 1050-88)

Полоса прокаливаемости стали 35 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рис. 1.

Свариваемость

Сталь 35 является ограниченно свариваемой. Способы сварки: РДС (ручная дуговая сварка), АДО под флюсом и газовой защитой, ЭШС (электрошлаковая сварка). Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС (контактная сварка) без ограничений.

Термообработка

Сталь 35 подвергают нормализации с температуры 800-900 °С с остыванием на воздухе. Закалка производится в воде с температуры 860-880 °С и отпуск при 550-600 °С

Температура критических точек, °С

Основные характеристики

Основные характеристики во многом определяют область применения металла. Сталь 35 характеризуется следующими качествами:

1. Плотность Стали 35 составляет 7826 кг/м 3 при температуре 20 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что показатель снижается при повышении температуры. Серьезное повышение температуры приводит к перестроению структуры, она становится более пластичной. Показатель плотности учитывается при проведении различных расчетов. К примеру, нужно проводить расчет оказываемого давления на несущие конструкции.
2. При выборе металла уделяется внимание показателю твердости. В рассматриваемом случае твердость составляет 163 МПа. Сталь М35 может подвергаться различной термической обработке, которая направлена на повышение твердости поверхностного слоя. Часто в качестве термической обработки применяется технология нормализации, которая делает структуру более однородной и устойчивой к воздействию высоких нагрузок.
3. Степень свариваемости ограничена. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев заготовки. За счет подогрева структуры стало возможным использование различных технологий сваривания. Для повышения качества получаемого шва после сварки проводится дополнительная термическая обработка.
4. Структура не склонна к отпускной хрупкости. При термической обработке выполняется отпуск, который снижает внутренние напряжения. Слишком высокая хрупкость определяет то, что при ударе и другой динамической нагрузке могут появляться структурные трещины.
5. Материал подвергается резанию. Это свойство определяет то, что материал часто поставляется на машиностроительные заводы где устанавливается большое количество токарного и фрезеровального оборудования. Поставляемые заготовки могут обрабатываться при использовании обычных резцов. Существенно повысить качество и скорость обработки можно за счет использования резцов с твердосплавными пластинами.

Механические свойства ст 35

Рассматриваемый металл может подвергаться ковке при температуре 1280 градусов Цельсия. Охлаждение может проводится при применении масла или на открытом воздухе, выбор проводится в зависимости от размеров заготовки.

Сталь 35 отечественные и зарубежные аналоги

Возможен ли отпуск стали в условиях домашней мастерской

Домашнее использование данной технологии становится возможным, когда необходимо снять внутреннее напряжение металла. В данном случае марка стали не играет роли — нагрев необходимо производить до 200°С (не выше), и выдерживать в таких условиях до 1 часа. Если нужно снизить твердость и повысить вязкость, тогда важно знать марку стали (чтобы определить температурные режимы отпуска). Информацию подобного рода можно отыскать в интернете или в учебниках по термообработке, где представлены таблицы с марками стали, изделиями и температурными режимами закалки и отпуска стали.

В качестве источника тепла для нагрева детали может послужить самодельный горн, кухонная плита или газовая горелка. При этом температуру нагрева определяют по цветовым таблицам побежалости — минусом этого древнего метода является субъективность восприятия цвета и его зависимость от внешних источников освещения. Новичкам рекомендуется пользоваться терморегуляторами плиты или мультимером с термопарой.

Обычно домашний отпуск стали применяют в отношении ножей, вилок, металлических чашек, автомобильных деталей и др. При этом можно столкнуться некоторыми достаточно распространенными проблемами:

• Большинство домашних печей не могут выполнить нагрев до высоких температур. Поэтому в домашних условиях можно сделать только низкий или средний отпуск. Теоретически можно попытаться переоборудовать или «усилить» свою печь, чтобы повысить температуру нагрева, однако сделать это человеку без опыта будет сложно.
• Для проведения термической обработки необходимо использовать защитную среду (масло, щелочи, селитра). Но каждое вещество имеет свои температурные особенности. Простой пример: соединения на основе селитры могут взрываться при нагреве до высоких температур, что может быть опасно для жизни, здоровья домашнего металлурга.
• Выполнение отпуска без применения защитной среды может быть фатально для самого металла. Дело в том, что без использования защитной среды металл будет остывать быстро, что может повлиять на качестве стали (повышение хрупкости, образования изгибов, пластическая деформация, появление ржавчины).
• Также не стоит забывать о низкотемпературной хрупкости первого рода (от 250 до 300 градусов). В случае неправильного температурного режима из-за нее может серьезно пострадать качество металла вплоть до полного разрушения сплава.

Как отпустить сталь самостоятельно

Для того чтобы отпустить сталь в домашних условиях с целью снятия внутреннего напряжения, ее марку знать необязательно — достаточно нагрева до температуры не выше 200 ºC и выдержки в этих условиях не менее часа. Если же планируется отпустить стальное изделие для снижения твердости и повышения вязкости, то для определения температурных режимов отпуска знание марки стали необходимо. На самом деле это не такая сложная задача, как может показаться. В учебниках по термообработке и на интернет-сайтах достаточно таблиц с перечнями изделий и марками стали, из которых они изготавливаются, а часто даже и с температурными режимами их закалки и отпуска (см. таблицу выше).

Для нагрева своей детали можно использовать практически любой источник тепла: от духовки кухонной плиты до газовой горелки или самодельного горна. Важным моментом является температура разогрева. В принципе, ее можно определить по цветовым таблицам побежалости, появляющейся на горячем металле, которые также легко найти в интернете.

Это старинный проверенный метод, известный еще с древних времен, но он требует некоторого опыта, т. к. его главные недостатки — это субъективность восприятия цвета и его зависимость от внешнего освещения. Для новичка лучшим решением будет использование терморегулятора плиты или обычного мультиметра с термопарой.

Приходилось ли кому-нибудь использовать мультиметр с термопарой для замера температуры отпуска? Насколько точен этот прибор и как соответствуют его показания цвету побежалости? Если кто-нибудь имеет такой опыт, напишите, пожалуйста, ваше мнение в комментариях.