Что за сталь сп пс

Обновлено: 18.05.2024

Сталь Ст3пс применяется для изготовления несущих и не несущих элементов сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.

Фасонный и листовой прокат (5-й категории) из стали ст3пс толщиной до 10 мм применяется для изготовления несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до +425 °С.

Прокат от 10 до 25 мм — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425 °С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

C углерод	Mn марганец	Si кремний	P фосфор	S сера	Cr хром	Ni никель	медь (Cu)	As мышьяк
C углерод	Mn марганец	Si кремний	не более
0,14-0,22	0,40-0,65	0,05-0,17	0,04	0,05	0,30	0,30	0,30	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Марка стали	Массовая доля химических элементов
Марка стали	углерода	марганца	кремния
Ст3пс	0,14-0,22	0,40-0,65	0,05-0,15

Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3пс, должна быть не более 0,30% каждого.
Массовая доля серы в стали Ст3пс, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
Массовая доля азота в стали должна быть не более:
- выплавленной в электропечах — 0,012%;
- мартеновской и конвертерной — 0,010%.
Массовая доля мышьяка должна быть не более 0,080%.

Нормируемые показатели стали Ст3пc по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Катег- ория	Химич- еский состав	Времен- ное сопротив- ление σ_в	Предел текуче- сти σ_т	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	После механи- ческого старения	+ 20	-20
1	—	+	+	+	+	—	—	—	—	—
2	+	+	+	+	+	—	—	—	—	—
3	+	+	+	+	+	+	—	—	—	—
4	+	+	+	+	+	—	+	—	—	—
5	+	+	+	+	+	—	+	+	—	—
6	+	+	+	+	+	—	—	—	+	—
7	+	+	+	+	+	—	—	—	—	+

Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» означает, что показатель не нормируется.
Химический состав стали по плавочному анализу или в готовом прокате — в соответствии с заказом.

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУ		СтЗпс4 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)		ГОСТ 10706 группа В
Номинальный диаметр, мм		400-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)		ГОСТ 10706
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1)		Среды группы Б, кроме СУГ
Расчетные параметры трубопровода	Максимальное давление, МПа	≤1,6
	Максимальная температура, °С	200
	Толщина стенки трубы, мм	—
	Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C	более 0,35[σ]	минус 20
		не более 0,35[σ]	минус 40

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУ			СтЗпс2 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)			ТУ 14-3-954-80
Номинальный диаметр, мм			500-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)			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
Расчетные параметры трубопровода	Максимальное давление, МПа		≤2,5
	Максимальная температура, °С		300
	Толщина стенки трубы, мм		≤12
	Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C	более 0,35[σ]	минус 20
		не более 0,35[σ]	минус 20

Условия применения стали Ст3пс 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
Ст3пс ГОСТ 380	Поковки ГОСТ 8479

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
- снижение предела текучести на 10 Н/мм 2 (1 кгс/мм 2 ) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
- снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм 2 (5 кгс/мм 2 ), 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.

Механические свойства

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ_0.2, МПа	σ_в, 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 (образцы поперечные)	Лист горячекатаный	До 2,0 вкл.	—	370-480	(20)
		Св. 2,0 до 3,9 вкл.			(22)
	Лист холоднокатвный	До 2,0 вкл.	—	370-480	(22)
		Св. 2,0 до 3,9 вкл.			(24)

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Вид проката	Направление вырезки образца	Сечение, мм	КCU, Дж/см 2
			+ 20 °С	-20°С	после механического старения
			не менее
Лист	Поперечное	5-9	78	39	39
		10-25	69	29	29
		26-40	49	—	—
Широкая полоса	Продольное	5-9	98	49	49
		10-25	78	29	29
		26-40	69	—	—
Сортовой и фасонный	То же	5-9	108	49	49
		10-25	98	29	29
		26-40	88	—	—

Технологические свойства [81]

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,8 и K_{v б.ст} = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σ_в = 400 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Сварка

Свариваемость — свариваются без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины свыше 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Допускается применение стали Ст3пс для сварных соединений трубопроводной арматуры при температуре рабочей среды (стенки) от -20 до 300 °C.

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Марка основного материала	Тип электрода по ГОСТ, ТУ, (рекомендуемые марки электродов)	Температура применения, °С	Дополнительные указания
Ст3пс	Э42, Э46 ГОСТ 9467 (АНО-4, АНО-5,ОЗС-6)	Не ниже -15	—
	Э42А, Э46А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А, 0ЗС-2, СМ-11)	Не ниже -30	—
	Э50А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/55)	ниже -30 до -40	После сварки термообработка – нормализация плюс отпуск (630–660) °С, 2 ч

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Марка основного материала	Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, рекомендуемый защитный газ или смесь газов	Температура применения, °С
Ст3пс	Св-08Г2С Углекислый газ ГОСТ 8050, аргон ГОСТ 10157	От -20 до 300

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Марка основного материала		Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, Рекомендуемая марка флюса по ГОСТ 9087		Дополнительные указания
		Электроды, тип по ГОСТ 10052 (рекомендуемые марки)	Сварочная проволока, ГОСТ 2246 или ТУ
Группа А	Группа Б
10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ ГОСТ 977 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9 ГОСТ 5632 08Х18Н10Т-ВД ТУ 14-1-3581 10Х18Н9, 10Х18Н9-ВД, 10Х18Н9-Ш ТУ 108.11.937 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ 654) ГОСТ 5632 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432) 10Х17Н13М2Т (ЭИ 448) ГОСТ 5632	Ст3пс ГОСТ 380	Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6, ЗИО-8), Э-11Х15Н25М6АГ2 (НИАТ-5, ЦТ-10)	Св-07Х23Н13	Сварное соединение неравнопрочное
		Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) 582/23, 855/51	Св-10Х16Н25АМ6 Cв-06Х15Н35Г7М6Б Cв-03Х15Н35Г7М6Б	Сварное соединение неравнопрочное. Сварочные материалы применяются для изделий, подведомственных Ростехнадзор

Сварочные материалы для сварки стали Ст3пс с другими сталями

Марки свариваемых сталей	Сварочные материалы	Температура применения, °С
Ст3пс	Св-08, Св-08А АН-348А, ОСЦ-45 АНЦ-1	Не ниже -20

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали Ст3пс

Марки свариваемых сталей	Толщина свариваемых кромок, мм	Температура предварительного и сопутствующего подогрева, °С		Интервал между окончанием сварки и началом отпуска, час	Температура отпуска, °С
		сварка	наплавка материалами аустенитного класса
Ст3пс	До 36	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	Не требуется
	Свыше 36 до 100				630-660
	Свыше 100	100

Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

Марка электродов	Основной материал	Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А*, УОНИ 13/55	Ст3пс	3 4 5	От 110 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280	От 22 до 26

Сталь 3 – расшифровка, назначение, ГОСТ, сравнительные характеристики

Сталь 3, ст3 или ст3Гсп конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества. Является материалом широкого применения для всех сфер промышленности, популярным, хорошо продающимся. Универсальная сталь для сварных и несварных конструкций, работающих в нормальных условиях. Применяют в несущих фермах, ограждениях или элементах декора. Сталь 3 не подходит для использования при низких температурах и в условиях агрессивной внешней среды.

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.

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

0.14 - 0.22

0.15 - 0.3

0.4 - 0.65

до 0.3

до 0.05

до 0.04

до 0.008

до 0.08

Массовая доля химических элементов

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.

ГОСТ 380-2005

Свойства стали ст3, требования к химическому составу, методы контроля и данные о международном стандарте качества перечисляются в ГОСТ 380-2005. Данный стандарт регламентирует углеродистую сталь обыкновенного качества. К таковой относятся 7 марок стали, различных по химическому составу и содержанию углерода (ст0 ст6) и их разновидности по степени окисления (сп, пс, кп). Всего насчитывается 20 марок в этом классе. Подробнее о них - в материалах нашего сайта.

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:

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

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.

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:

В Великобритании:

В Германии:

Во Франции:

В Японии:

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.

Сталь ст3пс

Расшифровка стали ст3пс приводится в ГОСТ 380-2005. Согласно документу:

ст указывает на принадлежность стали к сплавам обыкновенного качества. В зависимости от содержания серы и фосфора, стали бывают обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Для стали ст3пс и других сталей этого класса содержание серы не может превышать 0.06%, фосфора 0.07%.
3 порядковый номер марки согласно ГОСТ 380-2005, означает, что сталь соответствует химическому составу, указанному в документе для марки 3.
пс - означает, что по степени раскисления сталь является полуспокойной. Раскисление это процесс удаления газов кислорода и азота. Различают три категории сталей по степени раскисления спокойная (сп), полуспокойная (пс), кипящая (кп). Чем меньше газов выделяется в процессе затвердевания сплава, тем меньше в структуре металла пор и пузырьков, тем выше прочность.

Сталь ст2пс на 98% состоит из железа. На оставшиеся 2% приходятся углерод, марганец, никель, хром, кремний, медь, сера, фосфор, мышьяк, скандий, азот, алюминий. В таблице ниже приведены точные показатели содержания самых значимых элементов. Примеси незначительного содержания не оказывают серьезного влияния на характеристики металла, поэтому не учитываются.

Наиболее важными элементами сплава, помимо железа, являются:

углерод высокое содержание углерода обеспечивает стали твердость, прочность и упругость;
марганец в составе отвечает за раскисление и вывод серы, также делает сталь прочнее;
кремний раскислитель, формирующий мелкозернистую структуру стали, улучшает технологические свойства, прочность, не снижает пластичность.

Вредными примесями являются сера и фосфор, чем меньше их концентрация в сплаве, тем более качественной считается сталь.

Применение

Сталь ст3пс является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества, это сталь общего назначения. Она применяется при нормальных температурах, из нее изготавливают сварные и несварные конструкции в строительстве и машиностроении. Свойства стали позволяют применять ее в несущих конструкциях и нагруженных элементах, таких как несущие фермы, балки, швеллеры, рельсы и т.д. Сталь не является легированной и не защищена от коррозии при непосредственном контакте с водой, а также уязвима в щелочных и кислотных средах. Для защиты требуется толстый слой гальванического покрытия или краски.

Химич-
еский
состав

После
механи-
ческого
старения

Марка стали,
класс прочности,
стандарт или ТУ

СтЗпс4
ГОСТ 380

Технические
требования
на трубы
(стандарт или ТУ)

ГОСТ 10706
группа В

Номинальный
диаметр, мм

Виды испытаний
и требований
(стандарт или ТУ)

Транспортируемая среда
(см. обозначения
таблицы 5.1)

Среды
группы Б,
кроме СУГ

Расчетные
параметры
трубопровода

Максимальное
давление,
МПа

Максимальная
температура,
°С

Толщина
стенки
трубы,
мм

Минимальная
температура в
зависимости от
толщины стенки
трубы при
напряжении
в стенке от
внутренго
давления [σ], °C

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

СтЗпс2
ГОСТ 380

ТУ 14-3-954-80
с учетом
требований
п.2.2.10
ГОСТ 32569-2013

Все среды,
кроме группы
А и СУГ

Температура
рабочей
среды
(стенки), °С

Дополнительные
указания по
применению

Поковки
ГОСТ 8479

Сортовой прокат
ГОСТ 535,
категории 3-5

Для сварных
узлов арматуры
на давление
PN≤2,5 МПа (25 кгс/см 2 )

Лист
ГОСТ 14637,
категории 3-6

Для сварных узлов
арматуры на давление
PN 5 МПа (50 кгс/см 2 ).

Для категорий
4, 5 толщина листа
для Ст3пс
не более 25 мм;
для категории 3
толщина листа не
более 40 мм

Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
круглые сечения круг и арматура;
трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД), условный проход 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 90, 100 мм;
двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
квадрат стальной;
катанка стальная;
уголки равнополочные и неравнополочные;
профиль квадратный и прямоугольный;
листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Вид поставки

B03 - Обработка металлов давлением. Поковки

В20 - Классификация, номенклатура и общие нормы

В22 - Сортовой и фасонный прокат

ГОСТ 5267.0-90; ГОСТ 5781-82; ГОСТ 8239-89; ГОСТ 8240-97; ГОСТ 8510-86; ГОСТ 8509-93; ГОСТ 10884-94; ГОСТ 30136-95; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 4781-85; ГОСТ 10551-75; ГОСТ 25577-83; ГОСТ 5422-73; ГОСТ 535-2005; ГОСТ 19240-73; ГОСТ 19425-74; ГОСТ 2590-2006; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 30565-98;

В23 - Листы и полосы

ГОСТ 3560-73; ГОСТ 6009-74;

В42 - Рельсы. Накладки. Подкладки. Костыли

ГОСТ 8142-89; ГОСТ 5812-82; ГОСТ 16277-93;

В62 - Трубы стальные и соединительные части к ним

ГОСТ 12132-66; ГОСТ 10705-80; ГОСТ 10706-76; ГОСТ 3262-75; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 8696-74; ГОСТ 10707-80; ГОСТ 20295-85;

Отличия между ст3пс и ст3сп

Сплавы ст3сп и ст3пс, являясь разновидностями одной и той же стали, отличаются друг от друга по степени раскисления.

Сталь ст3сп относится к спокойным, степень раскисления максимальная.
Сталь ст3пс полуспокойная, средней степени раскисления.

В результате раскисления снижается интенсивность газообразования при затвердевании стали. Образующиеся пузырьки газа делают сталь пористой и, как следствие, менее прочной, влияют на технологические свойства, такие как свариваемость. Спокойная сталь (сп) является по степени раскисления самой качественной, кипящая (кп) наименее качественной, а полуспокойная (пс) - занимает промежуточное положение между ними.

Отличия между спокойной и полуспокойной сталью для металла широкого применения незначительны, обе разновидности достаточно хорошо справляются со средними нагрузками. При этом, спокойная сталь более дорогая, процесс ее производства сложнее, ее использование целесообразно там, где требования к качеству металла повышены.

Производство

Сталь ст3пс производится двумя способами конвертерным и мартеновским. Конвертерная печь, это грушевидный сосуд, выложенный кирпичной кладкой внутри и покрытый листовой сталью снаружи. В конвертер помещается металлолом (скрап), затем заливается жидкий чугун, нагретый до 1400С. На этапе кислородной продувки в конвертер под высоким давлением подается кислород, вызывающий окисление примесей чугуна, в результате которого образуется сталь. В мартеновских печах сталь производится тем же методом окисления, но по другому принципу через шлак. Раскисление и легирование (если оно необходимо) проводится на завершающих этапах производства.

Сталь ст3пс не меняет своих характеристик в зависимости от способа производства, но конвертерный способ дешевле, поэтому считается более предпочтительным.

Для чего раскисляется сталь

Раскисление часть процесса рафинирования металла. Если не раскислять сталь до ее затвердевания, структура стали будет неоднородной, пористой, с газовыми раковинами. Такая сталь хуже сваривается, быстрее изнашивается и ломается. Раскисленная сталь отличается однородной и цельной структурой. Нераскисленная сталь тоже используется в различных производствах, но не подходит для изготовления нагруженных деталей, работающих под давлением. Производство такой стали имеет свои плюсы, оно безотходное, дешевое и простое.

Стали кипящие, полуспокойные и спокойные: отличия и сходства

Существует несколько параметров, по которым можно разделить все стальные сплавы на классы или категории. Наряду с химическим составом и сферой применения не менее важна степень раскисления металла. По этому показателю выделяют стали нераскисленные (кипящие), раскисленные (спокойные), а также «средний» вариант – полураскисленные (полуспокойные).

Что такое раскисление

Под раскислением понимают процесс удаления из стального расплава растворенного в нем кислорода, ухудшающего механические свойства будущего металла и потому являющегося вредной примесью. В химическом плане он означает отъем атомов кислорода из оксида железа, что по сути является восстановлением железа (из оксидов). Потому назвать раскисление «восстановлением» также будет верно. Термин применим преимущественно к сталям, также процесс важен для некоторых других сплавов с большим содержанием железа.

Зачем нужно удалять кислород?

В несвязанном состоянии кислород существенно ухудшает технические характеристики стальных черных сплавов, в первую очередь – их вязкость. Но даже в связанном виде кислород приносит металлу вред: его окислы чаще всего непрочные и выступают концентраторами напряжений. Их наличие в структуре сплава заметно уменьшает его выносливость. Кислород также уменьшает сопротивляемость стали хрупкому разрушению.

Методы раскисления

Процесс запускается добавлением в расплав веществ, которые характеризуются лучшим взаимодействием с кислородом, чем железо. Такими веществами может выступать алюминий, образующий устойчивое соединение Al2O3, этот оксид выделяется в расплавленном металле в виде отдельных твердых зерен. Раскисляющими элементами также являются:

углерод, входящий в состав компонентов шихты;
кальций в виде силикокальция;
кремний в формате ферросилиция, силикамарганца или силикокальция;
марганец в виде ферромарганца или силикомарганца;
комбинации этих веществ в разных пропорциях.

Современная металлургия использует несколько технологий раскисления. Описанный выше метод с добавлением алюминия, углерода, кальция, кремния или марганца – это осаждающий метод. Если эти же вещества применяются в других пропорциях и воздействуют не столько на основной массив расплава, сколько на образующиеся шлаки – это раскисление диффузионное (экстракционное).

Шлаки также могут выступать раскисляющими веществами. Особенно часто для этого используются шлаки с большим содержанием оксидов кальция и алюминия CaO и Al2O3. Процесс протекает в дуговой печи, куда добавляются нужные объемы шлака. Эта технология дополнительно снижает содержание серы в готовом продукте. Этого же (десульфуризации) можно добиться методом ЭШП – электрошлаковым переплавом: расплав переливается в специальную шлаковую ванну и подвергается воздействию высокой температуры. Кроме обессеривания, такая технология позволяет очистить продукт и от некоторых других нежелательных неметаллических добавок.

Еще одна распространенная технология – вакуумно-углеродное восстановление. В этом случае весь процесс происходит в условиях вакуума, а раскислителем выступает углерод, восстановительные свойства которого выражены значительно сильнее в разреженном пространстве.

Кипящая сталь

Ее нельзя назвать полностью раскисленой. В момент разливки расплава в формы вещество буквально кипит, что вызвано обильным выделением газов. Кипение продолжается и в изложницах: химическое взаимодействие содержащихся в сплаве углерода и кипения вызывает обильное образование и выход на поверхность пузырей оксида углерода СО.

Этот вариант стали наиболее насыщен газообразными элементами и потому максимально неоднороден. Последнее свойство вызывает неравномерность застывания металла в изложницах: химические элементы распределены по объему слитка в разных пропорциях, потому и физические свойства разных частей отливки могут серьезно различаться.

В головной (самой верхней, с усадочной раковиной) части отливки скапливается максимум углерода, а также нежелательных включений (серы, фосфора). Чтобы получить продукцию должного качества, часть слитка (до 5% от общего веса) приходится удалять. Иначе скопление серы в этой части изделия:

служит причиной возникновения кристаллизационных трещин;
делает сталь нестойкой к старению;
повышает хрупкость металла при отрицательной температуре.

Такая сталь достаточно хрупкая, плохо сваривается, восприимчива к коррозии. Раскисление ее любым из способов позволяет связать растворенный в расплаве кислород, одновременно поддерживая продолжительный высокотемпературный режим. Длительное воздействие на металл высокой температуры стимулирует газоудаление и связывание шлаков. Кроме того, это гарантирует образование множественных участков кристаллизации и как результат – микрозернистой структуры. Это способствует повышению качества готовой продукции.

Несмотря на то, что эксплуатационные характеристики кипящей стали ниже аналогичных параметров спокойных и полуспокойных сплавов и потому она не применяется для производства ответственных деталей, такая сталь имеет и некоторые достоинства. Например, она довольно пластична, содержит минимум неметаллических включений (после удаления некондиционной части слитка). Кроме того, стоимость ее выплавки ниже, чем стоимость производства аналогов. Узнать такой металл можно по литерам «кп» в его маркировке.

Закупоренная сталь

Это вариант кипящего стального сплава, кристаллизация которого после разливки в формах происходит при так называемом закупоривании, которое может быть:

химическим – введение дополнительных порций раскислителя прямо в изложницу, в головную часть будущего слитка;
механическим – закрывание формы с остывающим металлом крышкой, как можно ближе к его поверхности.

Закупоривание призвано прервать кипение вещества, что повысит однородность материала в слитке. Несмотря на это, закупоренная марка стали технически все равно относится к кипящим.

Спокойная сталь

Корректно проведенный процесс раскисления делает сплав спокойным. В изложницах он застывает с равномерной кристаллизацией. Кипения, а также выделения газовых продуктов или искр не наблюдается. Для обозначения спокойных сплавов в маркировку добавляют литеры «сп». Если марка относится к нелегированным, эти литеры можно не указывать.

Такой сплав обладает плотной однородной структурой, что гарантирует получение высоких механических показателей. Он отлично сваривается, имеет хорошую сопротивляемость к ударным, вибрационным и прочим подобным нагрузкам. Сталь спокойного типа устойчива к хрупкому разрушению и потому балки и другие изделия из нее подходят для обустройства несущих конструкций, подвергающихся серьезным нагрузкам.

Полуспокойная (полураскисленная) сталь

Это промежуточная вариация между кипящей и спокойной, по техническим характеристикам чаще всего приближающаяся к последней и даже способная заменить ее. Она кристаллизуется с выделением достаточного количества газа, но количество и размеры пузырьков незначительны, активного кипения не наблюдается. Такая сталь обозначается буквами «пс» в маркировке после указания химического состава.

Читайте также:

Сварочные материалы	Основной материал	Диаметр электрода, проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А* УОНИ 13/55	Ст3пс	3,0 4,0 5,0	От 100 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280	От 22 до 26
Св-08Г2С		1,6	От 100 до 120	От 12 до 14
Св-08Г2С		2,0	От 140 до 160	От 12 до 14