Растворители, применяемые для раскисления сталей, представляют собой вещества, обладающие более высоким сродством к кислороду, чем железо. К таким веществам относятся марганец, кремний и алюминий. В процессе взаимодействия с кислородом они способствуют восстановлению железа до свободного состояния. Образующиеся при этом оксиды, такие как MnO, SiO2 и Al2O3, удаляются вместе со шлаком, что предотвращает ухудшение качества металла. В стали различают три степени окисления, каждая из которых влияет на ее характеристики и применение.
Сталь СТ3: химический состав и свойства
Сталь представляет собой сплав, состоящий из двух основных элементов: железа и углерода, а также различных легирующих добавок, которые вводятся для улучшения определенных свойств металла. Сталь марки St3 классифицируется как углеродистая конструкционная сталь нормального качества, и она широко применяется во множестве промышленных сфер. Эта марка стали является самой распространенной для создания несущих конструкций, благодаря чему она востребована во всех отраслях строительства и машиностроения. Из этого сплава изготавливаются листы, профили, трубы, двутавровые балки и множество других изделий металлопроката.
Различие между марками стали базируется на их химическом составе, который, в свою очередь, определяет механические свойства, области применения и сварочные характеристики данного материала.
Сталь St3 обладает низким содержанием легирующих примесей и высокой пластичностью, что делает ее наиболее предпочтительным выбором среди сплавов, используемых в строительстве. Применение металлопроката St3 является неотъемлемой частью любой строительной площадки.
Химический состав этой стали включает в себя следующие элементы:
- железо – 97%;
- углерод – 0,14-0,22%;
- никель, медь, хром – каждый не более 0,3%;
- марганец — 0,4-0,65%;
- кремний — 0,05-0,17%;
- мышьяк менее 0,08%;
- сера – не более 0,05%;
- фосфор менее 0,04%.
Содержание углерода в сплаве окажет значительное влияние на такие свойства, как твердость, прочность, пластичность и свариваемость стали, в то время как сера и фосфор считаются вредными примесями, которые могут ухудшить физико-механические характеристики материала.
Крупные легирующие элементы в структуре стали, которые также влияют на ее свойства, включают марганец, хром, медь и никель.
Физические и механические свойства
Сталь St3 представляет собой наиболее часто используемый материал как в строительной отрасли, так и в машиностроении. Причины популяности этого сплава заключаются в его низкой цене, а также в физических и механических свойствах, которые определили его широкое применение.
Основные механические свойства стали St3 включают:
- предел текучести составляет 205-255 МПа;
- временное сопротивление разрыву колеблется от 370 до 490 МПа;
- относительное удлинение, показывающее пластичность материала, варьируется от 22% до 26%;
- ударная вязкость при различных температурах:
- при 20°C достигает 108 Дж/см²;
- при -20°C составляет 49 Дж/см²;
- твердость по шкале HB 10-1 равна 131 МПа.
Прочностные характеристики, такие как предел текучести и относительное удлинение, варьируются в зависимости от толщины и формы проката. С увеличением толщины проката обычного значения могут снижатся, что характерно для труб, тогда как высокие цены наблюдаются на листы толщиной 5-10 мм, что также может отразиться на их прочностных показателях.
Плотность стали St3 составляет 7850 кг/м³, и это делает ее одним из лучших материалов, подходящих для сварных конструкций.
Маркировка Ст3
Низкоуглеродистая сталь St3 классифицируется по составу и степени окисления. Процесс окисления играет значительную роль, так как удаляет кислород из расплавленного металла, который является вредной примесью и ухудшает механические и другие свойства материала.
Существует три типа сплавов, классифицируемых по степени окисления:
- спокойная сталь обозначается как «сп»;
- полуспокойная обозначается как «пс»;
- кипящая сталь помечается буквой «кп».
Теперь давайте подробно рассмотрим, как расшифровать маркировку St3Gps. Буквы «St» означают, что это сталь. Число «3» указывает на процентное содержание углерода, и с увеличением этого числа возрастает содержание углерода в сплаве. Буква G указывает на то, что содержание марганца в стали составляет 0,8% и более. Обозначение «PS» указывает на полутишину, что говорит о степени раскисления.
Применение стали Ст3
Технические параметры стали St3 позволяют вырабатывать из нее элементы, которые используются в сварных конструкциях и деталях различных машин и механизмов, работающих в положительном температурном диапазоне.
Некоторые виды проката, особенно пятой категории, могут быть применены для создания стальных конструкций, которые способны функционировать при температурном диапазоне от -40 до +425 градусов Цельсия при переменных нагрузках. Важным этапом является термическая обработка, особенно отжиг, который рекомендуется после выполнения сложных сварочных работ, поскольку это позволяет снять напряжения, возникшие в металле после сварки.
Сталь St3 также активно используется для производства арматурных стержней, таких как Ат400с.
Листы из этой марки стали находят свое применение в изготовлении деталей, которых изготавливают методом холодной штамповки. Данный материал также используется при создании лотков для сбора различных жидкостей, включая СОЖ и отработанные масла, контейнеров различного типоразмера и назначения, а также в производстве крышек для станков и корпусов.
Аналоги
Как упоминалось ранее, марка St3 используется для создания множества различных конструкций и по праву считается самой распространенной конструкционной сталью. Это породило необходимость в её производстве на сталелитейных заводах по всему миру. Примеры аналогичных сталей из разных стран включают:
- США — A284Gr.D, A57036;
- Германия — 1.0038;
- Япония — SS330;
- Евросоюз — Fe37-3FN;
- Китай — Q235.
Важно, что поставщики стальных изделий зарубежного производства должны предоставить соответствующие документы, подтверждающие соответствие импортируемых материалов действующим стандартам и техническим условиям.
Технологические свойства
Сталь St3 универсальна и не имеет ограничений по сварке с использованием всех доступных методов, включая газовую и электрическую сварку.
Основные технологические свойства данного сплава включают:
- стойкость к коррозии;
- высокие механические характеристики;
- хорошая свариваемость.
Учитывая данные параметры, стальные сплавы можно классифицировать на следующие группы: нормальные, высокопрочные и особо высокопрочные. Для деталей и элементов с толщиной или диаметром более 36 мм настоятельно рекомендуется проводить термическую обработку после сварки, поскольку высокая температура, возникающая в ходе сварки, может привести к появлению напряжений в зоне соединения, что, в свою очередь, ухудшает его характеристики.
Обработка
Свариваемость сталей на основе St3 очень хороша — все методы сварки, которые используются на современном этапе, подходят для этой марки. Как газовая, так и электрическая сварка демонстрируют отличное качество соединений. Перед сваркой рекомендуется очистить детали, чтобы достичь четкого металлического блеска. Важно отметить, что сталь St3 не проявляет хрупкости, что связано с отсутствием закалки, что позволяет изготавливать более десяти тысяч различных изделий из этого сталевого сплава. Однако она не подходит для использования в условиях температур ниже -40 °C и выше +425 °C, поскольку при таких условиях ухудшаются прочностные характеристики и пластичность.
К числу самых распространенных строительных изделий, производимых из стали St3, относятся уголки, тавровые балки, рельсы и другие виды изделий с поперечным сечением. Секции данного сплава могут быть изготовлены в формах U-, C-, S-, H- и U-образных деталей. Профили, выполненные из горячекатаной стали St3, обладают высокими эксплуатационными качествами, их легко резать, поворачивать, сверлить и сваривать, что расширяет их область применения в строительстве и других отраслях.
Где это уместно, фрезы, произведенные на основе St3, предлагаются в классах твердости T5K10 или BK8. Кроме того, сплавы R6M5 и R18 активно используются для создания штампов и метчиков, что позволяет эффективно нарезать резьбу в заготовках из St3 при условии применения необходимого масла, такого как касторовое или эмульсионное.
Важно отметить, что детали из стали St3 не должны вращаться на станках со скоростью менее 700 оборотов в минуту.
Применение
Сталь марки St3 используется для создания большого количества различных типов и моделей деталей и компонентов. Перед тем как определить вид деятельности, в которой будет задействован сплав Ст3, важно точно установить степень окисления металла, что позволяет избавиться от нежелательных газообразных примесей в материале. В частности, кипящая сталь содержит кремний в диапазоне от 0,05% до 0,15% (полукипящий) и до 0,3% (спокойный). Кипящая сталь может оставаться в огнеупорных формах в процессе плавки и последующей разливки. Кипящие составы не подлежат раскислению, в то время как раскисленные сплавы, из которых были удалены практически все газы — до 100% — имеют более высокую стоимость, поскольку они меньшей подвержены коррозии.
Данная конструкционная сталь активно используется в производстве различных профилей, рельсов и соединительных элементов в железнодорожном строительстве. Следует отметить, что в железнодорожной промышленности наблюдается высокая потребность в стали St3, которая используется в больших объемах. Этот сплав также находит свое применение при создании труб для транспортировки таких материалов, как природный газ, вода (включая горячую) и других газов, а также в атмосферах, которые не являются агрессивными. Кроме стального профиля, также востребованы и изделия из арматуры, как гладкие, так и ребристые. Низкая стоимость стали St3 делает её доступной для массового производства, по сравнению с другими сплавами, такими как нержавеющая сталь, цена на которые обычно значительно выше.
Полутвердая сталь включает в себя не более 1% кислорода. Для удаления этого кислорода сталь St3 может подвергаться повторному охлаждению, превращаясь в St3Sp с помощью процессов плавления. Последняя маркировка демонстрирует большую устойчивость к коррозии по сравнению с кипящей (St3Kp) и полуспокойной (St3Cp) стали под воздействием воздуха и воды, и обычно применяется как исходный материал для волнистых и оцинкованных кровельных листов. Оцинкованные листы из St3Cp толщиной до 3 мм находят активно применение в строительстве кровель. Листы стали толщиной до 1,5 мм используются при возведении крыш, в то время как стальные листы в диапазоне до 3 мм применяются для сооружения гаражей.
Дополнительные поддерживающие конструкции, обеспечивающие дополнительную жесткость для таких гаражей, изготавливаются из углового бруса, который также производится из стали St3. Для изготовления дешевых шестигранников зачастую используется именно St3, что обуславливает их непродолжительный срок службы — они относятся к категории инструментов «на выброс». Тем не менее, такие изделия могут использоваться, например, для крепления кронштейнов на стенах для установки экрана, которые можно будет легко демонтировать после использования. Сталь St3kp активно используется для создания легкообрабатываемых деталей, а St3sp – для изготовления стальных листов.
Свариваемость
Высокий спрос на сталь St3 объясняется ее плотностью и степенью окисления. Этот сплав хорошо поддается сварке, благодаря чему можно использовать дуговую, электрошлаковую и контактную сварку. Сталь St3 также активно используется для производства декоративных кованых изделий, включая заборы, решетки и перила.
Маркировка – это особые обозначения, которые могут много рассказать о стали St3, однако их необходимо правильно интерпретировать, чтобы получить представление о физико-химических свойствах сплава.
Для примера рассмотрим правила чтения маркировки на стали St3Hsp:
- число «3» — условный номер марки;
- буква «Г» — указывает на содержание марганца в количестве от 0,8%;
- обозначение «Сп» — говорит о том, что это спокойный сплав по степени раскисления.
Технические характеристики стали St3 оставляют потребителей под впечатлением, и они документально описаны в соответствующих национальных стандартах.
