Сталь 09г2с углеродистая или нет

Обновлено: 28.04.2024

В мире производится великое множество сталей самых разных марок, в одной только России их выпускается свыше 700. Однако из всего этого многообразия широкое применение получили лишь несколько наименований — именно к такому меньшинству относится низколегированная сталь 09Г2С. Предлагаем познакомиться с описанием этого сплава, его плюсами, минусами и особенностями использования.

Состав и расшифровка

В соответствии с действующим нормативом ГОСТа маркировка стали позволяет получить максимально подробную информацию о том, какой металл предлагает изготовитель, каков его состав и базовые технические и эксплуатационные параметры. В соответствии с этим расшифровать название стали 09Г2С можно так:

09 — указывает на концентрацию углерода в сплаве, она соответствует 0,09%.

Г2 — обозначает марганец и его содержание, оно варьируется от 1 до 2,2%

С — означает наличие кремния, число не указывается, поскольку доля элемента не превышает 1%.

После названия марки через дефис указывается категория сплава, например, 09Г2С-12. Она указывает на нормируемые параметры, на которые был испытан этот тип проката.

Однако состав этой стали включает гораздо больше легирующих компонентов. Помимо углерода, марганца и кремния в неё входят:

ванадий — до 0,12%;

Общее содержание легирующих примесей стали марки 09Г2С не должно выходить за пределы 2,5%. Удельный вес такого сплава составляет 7850 кг/м3. При этом плотность этой стали непостоянная, поэтому всегда допускается незначительный разброс. Этот показатель находится в непосредственной зависимости от доли лидирующих компонентов, но сравнительная маловесность готового продукта дает значительное преимущество низколегированной стали относительно более тяжелых материалов.

Особенности производства

Основным сырьем для производства низколегированной стали 09Г2С становится чугун. В соответствии с действующими нормативами его расплав подвергают оптимизации. Для этого повышают концентрацию углерода, а также вводят легирующие добавки — подобные меры позволяют придать готовым изделиям необходимые физико-механические характеристики.

Непосредственное производство может быть осуществлено несколькими способами:

Плюсы и минусы

Как и любой другой сплав, марка 09Г2С имеет свои достоинства и недостатки. К преимуществам относят:

возможность эксплуатировать готовые конструкции в большом температурном диапазоне от –70 до +420 градусов;

стойкость к силовым нагрузкам;

подверженность механическим и термическим обработкам разных видов;

повышенная прочность и, как результат, безопасность металлоконструкции;

длительный эксплуатационный ресурс — срок службы изделий из подобной стали превышает 25 лет;

отсутствие склонности к отпускной хрупкости;

стабильность ударной вязкости при проведении отпуска сплава;

стойкость к изнашиваемости;

малый удельный вес;

стойкость к растрескиванию;

оптимальное соотношение стоимости и качества.

Из недостатков выделяют малую коррозионную стойкость. Поэтому изделия, которые используются в водных и агрессивных средах, требуют нанесения защитного покрытия.

Характеристики и свойства

Состав и структура сплава 09Г2С определяют и её основные характеристики — предел текучести, класс, плотность, модуль упругости, допустимое напряжение, расчетное сопротивление, индекс линейного расширения, а также коэффициент твердости по Бринеллю и многие другие.

Физические

Конструкционная сталь проявляет свойство поддерживать свои физические характеристики при работе под повышенным давлением в самом широком температурном коридоре. Сталь легко подвергается технической обработке и относится к категории долговечных материалов.

Ключевым параметром для любой стали является индекс линейного расширения. Он обозначает способность материала удерживать свой объём в случае увеличения температуры. Для сплава этой марки он соответствует всего лишь 2,4×10-6 единицы при изменении теплового воздействия со 100 до отметки в 500 градусов.

Невзирая на то что конструкционный сплав относится к категории низколегированных, для него не характерна флокеночувствительность. Пониженная доля углерода обусловливает простоту свариваемости элементов из этого сплава. Следует иметь в виду, что повышение концентрации углерода в любых сталях ведет к тому, что при повышении температуры начинается его интенсивное выгорание. Это вызывает появление микропор и формирует сложную закалочную структуру, что самым негативным образом сказывается на конечной прочности и долговечности сварного шва.

В сплаве марки 09Г2С неблагоприятное явление сводится к минимуму.

При выполнении сварки сталь не предъявляет специальных требований к виду электродов. Варить металл можно ручным либо автоматическим дуговым методом, а также электросваркой. Сплав этого вида не имеет никаких ограничений по технике сварки, заготовки из листового проката с сечением менее 40 мм могут свариваться даже без дополнительной обработки кромок. При этом элементы, нуждающиеся в сварке, не нужно подвергать дополнительной термической и химической обработке. А перемещение легирующих компонентов по всей плоскости сечения сварного шва обуславливает повышенную прочность с параллельным улучшением параметров вязкости.

Для снижения выраженности закалочной структуры, сопутствующей любой сварке, обработанные детали подвергают отпуску на повышенных температурах. В таком случае производится нагрев в диапазоне от 600 до 670 градусов. Охлаждаться металлоконструкция должна максимально медленно — это позволит нивелировать риск коробления отдельных фрагментов.

Механические

Механические свойства стали марки 09Г2С выглядит следующим образом:

временное сопротивление — 345 МПа при температуре 20 градусов;

предел прочности — 480 МПа;

удлинение — 23%;

ударная вязкость при температурном режиме -40 градусов — 39 единиц, при -60 — 34 единицы;

температура ковки — 1250 градусов в начале и 850 градусов в конце;

обрабатываемость при помощи разрезания — Kv тв. спл = 1,0 и Kv б. ст = 1,5 в нормализованном и отпущенном состоянии.

Виды поставки

Сплав марки 09Г2С на металлургических комбинатах нашей страны выпускают в следующих видах:

сортовой и фасонный металлопрокат — подчиняется требованиям ГОСТ 19281-73;

листовой прокат и полосы — производится в соответствии с ГОСТ 19282-73.

Таким образом, потребители прокатной продукции могут купить листы, уголки, балки, швеллеры и многие другие разновидности проката.

Столь широкая номенклатура в полной мере объясняется эксплуатационными свойствами сплава и демократичной ценой этого материала. Для сравнения упомянем, что лист горячекатаный, сделанный из стали 09Г2С, в среднем реализуется по цене 43 тыс. руб. за тонну, лист из обычного сплава — 41-42 тыс. руб. Но при этом характеристики конструкционного материала в полной мере перекрывают все расходы, связанные с его транспортировкой и последующей обработкой

Аналоги

На рынке стального проката выделяют много сплавов, которые могут выступать в качестве заменителей. В нашей стране:

Среди наиболее популярных зарубежных аналогов можно назвать европейские сплавы:

TSt E 355 (1.0566) — производится в Германии;

A590 А3, A 36-207 — производится во Франции.

Однако нужно иметь в виду, что эти стали обладают схожими характеристиками, но они не идентичны. Именно поэтому возможность замены должна определяться в каждом конкретном случае после тщательной оценки основных требований к изготавливаемому изделию и сопоставлению их со свойствами, структурой и характеристикой всех типов стали.

Применение

Сталь 09Г2С получила самое широкое распространение на рынке. Она применяется в сфере производства металлоконструкций самого разного предназначения. Широкий диапазон применения объясняется повышенной прочностью материала, благодаря чему из такого сплава можно изготавливать самые тонкие конструкционные компоненты. Там, где толщина готового изделия из обычной стали будет составлять 5-6 мм, из низколегированной она составит не больше 2-3 мм. При этом цена на них окажется приблизительно одинаковой.

Технико-эксплуатационные параметры, присущие конструкционной стали, позволяют задействовать её при создании узлов и элементов, работающих в температурных коридорах от -70 до +450 градусов. Свариваемость материала, которая многократно превышает другие стали, позволяет создавать самые сложные инженерные конструкции. Они нашли широкое применение на ж/д транспорте, а также в машиностроении. После выполнения некоторых типов термообработки такую сталь можно использовать для создания трубопроводной арматуры.

Сталь марки 09Г2С обладает высокими механическими характеристиками. Именно поэтому она идеальна для создания фасонного проката, к примеру, швеллера и балки. Из этого материала делают комплектующие для машин и станков, используемых в химической отрасли. В строительной сфере наиболее востребована прямоугольная профильная труба из низколегированной стали, её используют для создания рекламных конструкций, а также малых архитектурных форм и всевозможных ограждений, включая декоративные. Особая роль этому материалу отводится при производстве котлов — основная часть котельного оборудования производится именно из такого сплава.

Кстати, способность этого материала сохранять свои характеристики при понижении температур позволяет использовать трубный прокат из этого материала для перевозки углеводородов в северных районах, где температура держится на минусовой отметке. А возведение конструкций из низколегированного сплава обеспечивает бесперебойное функционирование транспортных систем объектов городского и сельского народного хозяйства, а также производственных комплексов, работающих в районах с суровым климатом.

Большая популярность стали 09Г2С, а также её аналогов связана с исключительными физико-механическими характеристиками. Металлоконструкции, сваренные из этого сплава, имеют меньший вес, они легче обрабатываются, проявляют высокие прочностные характеристики и обладают устойчивостью к износу. К тому же себестоимость их обслуживания снижается.

Сварка

Как мы уже отмечали выше, при сварке стали 09Г2С не требуется никакой предварительной подготовки. Тем не менее выделяют технологии, которые требуют дополнительного прогревания материала до 120 градусов. Непосредственно сварку заготовок можно производить любыми типами электродов — Э42А либо Э50А и сварной проволокой.

Сварочная техника практически не отличается от той, которая используется для работы со сплавами других марок. Более того, действующий ГОСТ требует производить разделку кромок в случае, если толщина листового проката превышает 5 мм.

Отличная свариваемость низколегированного сплава 09Г2С позволяет выполнять все необходимые работы с листами толщиной до 40 мм без необходимости разделывать кромки.

При использовании полуавтоматической сварки оптимальным режимом является:

сила сварного тока — 200-230 А;

давление защитного газа — от 2 до 22 атмосфер.

Никаких специальных условий для охлаждения после сваривания не нужно. По мере остывания, даже на открытом воздухе, сварной шов приобретает необходимую прочность.

Термическая обработка

Термообработка позволяет существенно улучшить структуру и эксплуатационные свойства стали, а также нейтрализовать области напряженности. Режимы термообработки могут варьироваться. Так, нормализация выполняется при температурном режиме 900-950 градусов, после чего материал подвергается отпуску. Закалка производится при температуре 760-820 градусов с последующим охлаждением в воде.

Чтобы свести к минимуму возникновение закалочных напряжений, можно использовать некоторые другие среды для охлаждения. Например, кислотно-щелочные растворы либо кипящее масло.

Обязательной стадией любой термообработки является отпуск. Он позволяет повысить пластичность, вязкость, а также уменьшить все возникающие напряжения, не ухудшая при этом твёрдости материала. При этом нужно иметь в виду, что по мере возрастания температуры отпуска механические свойства стали 09Г2С снижаются.

По завершении термической обработки сталь формирует двухфазную ферритно-мартенситную структуру с увеличением показателя предела выносливости. Отключение участков мартенсита приводит к росту сопротивляемости на разрыв. При этом параметры технологической пластичности остаются неизменными.

Сравнение с другими марками

Сталь 09Г2С часто сравнивают с другими марками стали —13ХФА, 17Г1С, Ст20. Но чаще всего параллели проводят со сплавом Ст3. Отличие между этими двумя материалами заключается в эквиваленте углерода. В стали марки Ст3 он в 15-20 раз превосходит количество в низколегированных сплавах.

Ст3 относят к углеродистой группе. Сплавы этой марки отличают повышенная хрупкость и склонность к разрушению при низких температурах. Если 09Г2С имеет предельный нижний температурный режим работы -70 градусов, то для Ст3 этот показатель всего – 20.

По уровню качества Ст3 — обыкновенная, что говорит о высокой доле серы и фосфора. 09Г2С — высококачественный материал. Впрочем, и цена этой марки гораздо выше, чем стоимость Ст3.

Что нужно знать о стали 09Г2С – описание, технические характеристики и сравнительные данные

09Г2С сплав, изделия из которого можно найти в любой промышленной отрасли. Характеристики сплава этого типа в сравнении с аналогами являются наиболее гибкими, а его невысокая стоимость делает возможным массовое применение, например, в строительстве сложных промышленных объектов или прокладке трубопроводов в соответствии с требованиями эксплуатации.

Основное назначение

Производится и предназначается для изготовления сварных конструкций это главная область применения. Благодаря механической прочности подходит для изготовления тонких стальных деталей, легко сваривается, устойчива к высоким нагрузкам. Из стали 09Г2С изготавливается основной объем металлопродукции балки, листы, трубы, поковки и другие изделия.

Расшифровка 09Г2С

Маркировка стали 09Г2С указывает на химический состав сплава:

долю углерода в сплаве - 09;
колебание доли марганца 2% в общем объеме Г2;
долю кремния до 1% - C.

В сплав 09Г2С добавляются дополнительные компоненты сера, хром, фосфор, никель, медь,алюминий, азот. Они не указываются в маркировке, т.к. доля не превышает цифры 1% от объема сплава. Маркировка стали не всегда соответствует химическому составу, сталь маркируют по показателям структуры, назначения, методам изготовления, по химическим свойствам. Иногда возникает путаница в маркировках, например, 09Г2С путают со сталью 354. Однако 345 это маркер текучести, не имеющий отношения к химическому составу, сталь с такой маркировкой предназначается для применения в строительстве.

Достоинства и недостатки 09Г2С

Недостаток у стали 09Г2С один неустойчивость к ржавчине. Достоинств гораздо больше:

прочность;
длительность сроков эксплуатации при нормальных условиях (более 30 лет);
термоустойчивость не теряет форму при температурах от примерно -70 до 425С;
нет отпускной хрупкости;
хорошая свариваемость;
низкая стоимость;
высокая сопротивляемость механическим воздействиям;
нетребовательность в обработке.

Подверженность ржавлению ограничивает сферу эксплуатации изделий из стали 09Г2С, однако преимущества перед другими сплавами делает ее самой востребованной и распространенной.

Применение стали 09Г2С

Материал с успехом используется для изготовления износостойких строительных изделий. Это швеллеры, несущие балки, уголки ограждения и прочие изделия. В других отраслях промышленности востребованы такие показатели, как температурный диапазон устойчивости стали. Например, прокладка трубопровода на севере России накладывает определенные требования к материалу изготовления труб. Устойчивость к низким температурам до -70 и экономичность стали 09Г2С это идеальное сочетание для прокладки затратных по количеству материала и подверженных низким температурам коммуникаций, в том числе - трубопроводов. Сталь 09Г2С популярна в автомобилестроении и в химической промышленности благодаря устойчивости к химическому и биологическому воздействию, а также высоким показателям прочности болтового крепления изделий.

Особенности сварки стали 09Г2С

Сталь 09Г2С отличается простотой сварки, это свойство обеспечивается низким содержанием углерода в сплаве. Требований к подогреву нет можно варить без предварительной термической обработки, это не влияет на прочность шва. Способы сваривания и оборудование любые, можно варить газовой горелкой или электрической дугой под флюсом. Стальные изделия не требуют закалки до начала или по окончании сварки и не перегреваются в процессе сварочных работ, благодаря чему не изменяются зернистость и пластичность материала. Т.к. 09Г2С это низколегированный малоуглеродистый сплав, при сварке необходимо использовать различные электроды соответствующего назначения.

Вторичное сырье

Из-за распространенности сплава вторсырье отличается огромным разнообразием изделий. Сюда относятся швеллеры, уголки, балки, арматура, листовой лом, профиль, заготовки, фланцы. Несмотря на то, что сталь 09Г2С низколегированная углеродистая, отходы производства имеют ценность лома и перерабатываются.

Номенклатура продукции из стали 09Г2С

Российские предприятия производят следующую продукцию из стали 09Г2С:

19281-73 Сортовой и фасонный прокат;
19282-73 Листы и полосы.

Такая номенклатура еще раз свидетельствует о свойствах сплава 09Г2С, позволяющих изготавливать из него практически любые изделия для широкого использования.

Характеристики стали 09Г2С

Сталь 09Г2С поддается ковке в температурном диапазоне 850 1250С. В зависимости от нагрева сталь обладает пределом текучести в диапазоне 255 155 Мпа. Не теряет пластичности при сварке. В температурном диапазоне 100-500С изменение коэффициента линейного расширения составляет 2,4Х10-6 ед. Рабочие температуры в диапазоне от -70 до +425С.

Поставка

В22 - Сортовой и фасонный прокат

В23 - Листы и полосы

ГОСТ 103-2006; ГОСТ 17066-94; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 5520-79; ГОСТ 82-70;

В33 - Листы и полосы

ГОСТ 19282-73; ГОСТ 10885-85;

В62 - Трубы стальные и соединительные части к ним

ГОСТ 9567-75; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 10705-80; ГОСТ 30564-98; ГОСТ 30563-98; ГОСТ 20295-85; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 53383-2009;

Химический состав

Определение стали 09Г2С как низколегированной означает, что содержание легирующих добавок в химическом составе сплава минимально. При увеличении процентной доли элемента или добавки меняется маркировка стали. Данная маркировка определяет сталь 09Г2С как кремнемарганцовистую, это значит, что остальные добавки в сумме не превышают 1-2% от общего объема сплава.

Химический состав в % материала 09Г2С

ГОСТ 19281 - 2014

до 0.12

0.5 - 0.8

1.3 - 1.7

до 0.3

до 0.035

до 0.03

до 0.008

до 0.08

Примечание: Сталь должна быть раскислена Al=0.02-0.06%. Также хим. состав указан в ГОСТ 5520 - 79, ГОСТ 19282-73

Температура критических точек материала 09Г2С.

Ударная вязкость

Ударная вязкость показывает, как изделие ведет себя под ударными или динамическими нагрузками и является одной из ключевых технических характеристик сплава. Она сильно зависит от температуры нагрева или охлаждения, поэтому в таблице приведены температурные значения.

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 5-10 мм.

ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 10-20 мм.

ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 20-100 мм.

ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 5-10 мм.

ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 10-160 мм.

ГОСТ 19282-73. Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные) сечением 10-60 мм

Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см 2*

Класс прочности

При температуре 20 С

При температуре 0 С

325

>34

345

>40

*только для сортового и фасонного проката

Предел выносливости

Показатель предела выносливости, это значение максимального давления в цикле, при котором сталь не разрушается от усталости металла. Количество циклических нагружений может быть неопределенно большим.

Предел текучести стали 09Г2С

Предел текучести показывает, какое напряжение нужно создать, чтобы деформация стали продолжалась при сохранении нагрузки. Показатель изменяется в зависимости от содержания легирующих добавок и углерода. Кремний и марганец не оказывают влияния на текучесть стали.

Температура испытания, °C / σ0,2

Прокаливаемость стали 09Г2С

Закаленный слой какой глубины можно получить при прокаливании изделия на этот вопрос отвечает показатель прокаливаемости. Наибольшее влияние на прокаливаемость оказывает содержание углерода в сплаве.

Расстояние от торца, мм / HRC э

Критический диаметр в воде, мм

Критический диаметр в масле, мм

Технологические свойства стали 09Г2С

К основным технологическим свойствам стали относятся:

свариваемость определяет качество и прочность сварных соединений;
флокеночувствительность поражаемость стали флокенами, структурными дефектами, вызываемыми повышенным содержанием водорода;
склонность к отпускной хрупкости склонность к понижению ударной вязкости после высокого отпуска при медленном охлаждении.

Технологические свойства материала 09Г2С .

Свариваемость:

Флокеночувствительность:

Склонность к отпускной хрупкости:

Марка 09Г2С — удаоная вязкость, Дж/см 2

Сортамент

Размер, мм

KCU при температурах

После закалки и отпуска

Механические свойства стали 09Г2С

Информация о механических свойства стали указываются для определенных температур, т.к. металл меняет свои свойства при нагревании/охлаждении. К ним относятся прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.

Механические свойства при Т=20 o С материала 09Г2С .

Размер

Напр.

KCU

Термообработка

мм

МПа

кДж / м 2

Лист, ГОСТ 5520-79

430-490

265-345

590-640

Трубы, ГОСТ 10705-80

490

343

Сорт, Класс прочности 265, ГОСТ 19281-2014

430

265

Механические свойства при повышенных температурах

Нормализация 930-950 °С

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Листы толщиной 34 мм в состоянии поставки НВ 112-127 (образцы поперечные)

Свойства по стандарту ГОСТ 14249

Температура стенки сосуда или аппарата, o С

Временное сопротивление разрыву σ_B,МПа (кгс/см 2 )

Предел текучести для остаточной деформации, R_e МПа (кгс/см 2 )

При толщине стенки до 32 мм

При толщине стенки более 32 мм

Допускаемое напряжение при растяжении, σ, МПа (кгс/см 2 ) при температуре, o С*

+20

+100

+150

+200

+250

+300

+350

+375

+400

+410

+420

+430

+440

+450

+460

+470

+480

*При температуре ниже +20 o С допускаемые напряжения принимают такими же, как при +20 o С, при условии допустимого применения материала данной температуре

Свойства по стандарту ГОСТ 10066-94

Временное сопротивление разрыву σ_B МПа

Предел текучести для остаточной деформации, σ_T МПа

Относительное удлинение при разрыве, δ, %

*для проката толщиной 0,5-3,9 мм и широной не менее 500 мм

Изгиб до параллейности сторон для горячекатаного и холоднокатаного проката d:=2а, где а — толщина образца, d — диаметр оправки

Предел текучести для остаточной деформации, σ_T МПа*

Относительное удлинение при разрыве, δ₅, %

Термически обработанная продукция

Без термической обработки**

* По согласованию между производителем и заказчиком: временное сопротивление разрыву не менее 441 Мпа, предел текучести для остаточной деформации не менее 245 МПа

**Механические свойства труб без термической обработки устанавливают по согласованию между изготовителем и потребителем. В случае отсутствия такого согласования производство сварных холоднодеформированных труб должно соответствовать нормам, указанным в таблице.

Физические свойства стали 09Г2С

К физическим свойствам стали относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент линейного и объемного расширения при температурных изменениях.

Физические свойства материала 09Г2С .

E 10 - 5

a10 6

R 10 9

Град

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м 3

Дж/(кг·град)

Ом·м

100

11.4

200

12.2

300

12.6

400

13.2

500

13.8

Аналоги и заменители стали 09Г2С

В таблице приведены маркировки сплавов, аналогичных стали 09Г2С на зарубежных рынках. Обратите внимание, не все аналоги являются точными.

Зарубежные аналоги материала

Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

О течественные аналоги и заменители стали

Замена материала иногда требуется при разработке или обслуживании металлоконструкций. Инженер конструктор может использовать ближайший по характеристикам сплав отечественного или иностранного производства. В таблицах ниже перечислены маркировки сплавов, подходящих для замены 09Г2С.

Марка металлопроката

Заменитель

09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С

Сравнение 09Г2С с маркой 17Г1С

Две популярные марки стали имеют схожий по содержанию состав, но отличаются рядом характеристик, особенно в структуре. Мартенситная структура стали 09Г2С оптимальна для несущих конструкций, поэтому сталь 09Г2С определяется как конструкционная и широко применятся в строительстве. 17Г1С для изготовления несущих конструкций почти не используют. Повышенное содержание углерода в этом сплаве обеспечивает формирование ферритной структуры, которая, несмотря на прочность, больше подходит и дает возможность для прокладки подземных коммуникаций. Поэтому 17Г1С сталь, из которой делают трубы для теплосетей и промышленных инженерных систем. Она также уступает по морозостойкости, ее нижний температурный предел равен -40С против -70С у сплава 09Г2С, однако отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам до +475С против +425 градусов в случае с 09Г2С.

В чем разница между оцинкованной, нержавеющей и черной сталью

Говоря о показателях коррозийной устойчивости, нержавеющая сталь предпочтительнее, чем оцинкованная и черная, это разные категории защищенности. Оцинкованную сталь от коррозии защищает тонкий или толстый слой цинка, а нержавеющую содержание легирующих добавок в структуре сплава. Это большая разница, т.к. повредить слой цинка легко, за ним обнаружится ничем не защищенная сталь. Нержавеющая сталь не нуждается в защитной пленке, она защищена изнутри собственными химическими свойствами до конца срока службы, отсутствие покрытия никак на ней не сказывается.

Черная сталь не обладает защитой вообще, поэтому является наиболее восприимчивой к коррозии. Для увеличения срока эксплуатации ее рекомендуется покрывать порошковой краской и обрабатывать в полимеризационной печи.

По сроку эксплуатации

Сроки службы работающих деталей у каждой из сталей отличаются в два раза 50 лет у первой против 25 лет у второй и 10 лет у третьей. И это средние показатели, т.к. из-за получения повреждений цинкового слоя изделие, скорее всего, выйдет из строя раньше. Черная сталь является наименее износостойкой.

По экологичности

Цинк при нагревании или под воздействием кислот выделяет вредные соединения оксид цинка, фосфиды. Отравления могут быть разной силы вплоть до летального исхода при обильном поражении. Нержавеющая сталь полностью безопасна в любых изделиях и отлично зарекомендовала себя в производстве посуды. Черный металл также не является токсичным, но из-за подверженности коррозии практически всегда изолирован от человека защитным слоем краски.

По стоимости

Нижняя граница стоимости 1 тонны обыкновенного нержавеющего листа 113 тыс. рублей. Оцинкованный горячекатный лист такого же веса можно купить по цене от 67 тыс. рублей.Цена такого же листа черной стали начинается от 45 тыс. рублей. На стоимость также влияют качественные характеристики стали и выбор производителей. Подробнее об этом читайте в материалах нашего сайта.

Методы контроля

Для контроля качества стали на производстве применяют следующие технологии:

отбор проб для химического анализа;
вычисление углеродного эквивалента;
проверка качества поверхности листового металла;
осмотр кромок;
снятие стружки (при необходимости);
ультразвуковая проверка сплошности квадратного листа;
технологические и механические испытания образцов.

Условные обозначения

временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа

предел текучести условный, МПа

предел прочности при сжатии, МПа

предел текучести при сжатии, МПа

предел упругости, МПа

предел прочности при изгибе, МПа

предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа

относительное удлинение после разрыва, %

относительная осадка при появлении первой трещины, %

предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа

предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа

ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2

Сталь 09г2с легированная или углеродистая

Сталь представляет собой сплав железа, углерода и некоторых примесей. Доля железа должна быть весомой и составлять не менее 45%.

Для получения сталей перерабатывают чугун с помощью мартеновского, электротермического, конверторного способов. Согласно ГОСТам, составы сплавов оптимизируют: увеличивают содержание углерода, добавляют легирующие элементы, благодаря которым сырье обретает те или иные свойства.

Как и сталь 3, характеристики которой можно посмотреть здесь, сталь 09г2с относят к одному из самых востребованных видов сырья.

Химический состав, механические свойства

Низколегированная сталь 09г2с содержит 96-97% железа. Обозначение 09г2с расшифровывается просто: 09 – процентное содержание углерода, буква «Г» «сигнализирует» о наличии 2% марганца, а «С» дает понять, что в стали присутствует около 1% кремния.

В химическом составе данной марки стали содержится также 05-08% кремния, 0,3% никеля, до 0,04% серы. Присутствуют фосфор (0,035%), хром (до 0,3%), мышьяк (до 0,08%), азот (0,008%) и медь (0,30%).

В таблицах можно посмотреть более полную информацию о механических свойствах сырья в зависимости от динамики температуры, показателей ударной вязкости.

Применение стали 09г2с: характеристики и «поведение» в изделиях

Сталь конструкционная низколегированная 09г2с, большей частью, служит для изготовления листового, фасонного проката. Продукцию производят, согласно требованиям, прописанным в ГОСТах 19281-73, 19281-89. Стандарт 19903-74 – (лист г/к 09г2с), ГОСТ 103-2006 нормирует изготовление полосы горячекатаной, тогда как круг г/к ст. 09г2с выпускают, следуя нормам 2590-2006.

Способность к свариванию и механическая устойчивость металла – условия изготовления износостойких фасонных изделий металлопроката, таких как балка 09г2с, уголок, швеллер г/к 09г2с. Сталь идеальна для производства комплектующих для нужд станкостроения, машиностроения и транспорта, строительной, нефтяной, химической отраслей. Огромный «плюс» – прокат выдерживает влияние температурных режимов от -70 до +425 оС в условиях многолетних нагрузок и различных деформаций.

Так, продукция из стали 09г2с, характеристики которой, подчас, можно отнести к разряду уникальных, дают возможность функционировать городам, сложнейшим транспортным системам, предприятиям в климатических зонах повышенной опасности, в регионах с суровым климатом.

К примеру, закаленная сталь данной марки с повышенными характеристиками механической прочности крайне востребована при возведении трубопроводов на крайнем севере страны. Новые технологии позволяют монтировать сложнейшие по конфигурации сварные элементы.

В городском строительстве, архитектуре, находит применение труба квадратная 09г2с, служащая для изготовления ограждений, оформления скверов, парков, монтажа рекламных щитов, впрочем, труба прямоугольная 09г2с – не менее популярна.

Сварные конструкции из данной разновидности стали различной сложности крайне востребованы. Металл при любом способе сварки не теряет свойств пластичности. Именно поэтому мастера самых разных производственных профессий любят работать со сталью 09г2с (ГОСТ19281-73).

Паровые котлы, различное оборудование для работы в сложных термальных условиях, применяемое в промышленности и с/х – все это изготавливают с помощью прочной и пластичной стали 09г2с.

Необходимость в прокате из ст09г2с легко объяснить с точки зрения экономичности. Возводимые конструкции легче варить, они меньше весят, обладают высокими прочностными характеристиками.

Особенности электросварки

Для сваривания изделий из стали 09Г2С обычно применяют инструмент, рассчитанный на использование исключительно низколегированного, углеродистого сырья. Как и в любом деле, здесь необходима внимательность и соблюдение всех технологических нюансов.

Чтобы, к примеру, при каскадной сварке предотвратить перегрев шва, используют силу тока всего 40-50 А /1 мм электрода. При этом после проведения сварных работ изделие закаливают при 650 оС, и, далее, ориентируясь на его толщину, поддерживают этот температурный режим (каждые 25 мм – час времени).

Затем конструкцию охлаждают в обычной горячей воде или на воздухе, что снимает напряженность в шве и обеспечивает его надежность.

После проведения закалки прочность и сопротивление изделия износу увеличивается, изделие не уступает по своим характеристикам другим продуктам, выполненным из более дорогих марок сталей.

Марка стали – 09Г2С

Стандарт – ГОСТ 19282

Заменитель – 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С

Сталь 09Г2С содержит в среднем 0,09% углерода, Г2 – указывает содержание марганца в стали примерно 2%, С – указывает содержание кремния в стали примерно 1%.

Низколегированную конструкционную сталь 09Г2С применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термообработки, для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.

Из стали 09Г2С изготовляют паровые котлы, аппараты и емкости, работающие под давлением при температуре от -70 до +450°С, трубопроводы пара и горячей воды, крепежные детали в котлах и трубопроводах.

Массовая доля основных химических элементов, %
C – углерода	Si – кремния	Mn – марганца
Не более 0,12	0,5-0,8	1,3-1,7

Температура критических точек, °С
Ac₁	Ac₃	Ar₁	Ar₃
725	860	625	780

Технологические свойства
Ковка	Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850.
Свариваемость	Сваривается без ограничений. Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, электрошлаковая сварка, контактная сварка.
Обрабатываемость резанием	В нормализованном и отпущенном состоянии состоянии при σ_в = 450 МПа: K_{v твердый сплав} = 1,6 K_{v быстрорежущая сталь} = 1,0
Флокеночувств.	Не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна

Отверстия под резьбу

Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

Размеры гаек под ключ

Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

G и M коды

Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы резьб

Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

Масштабы чертежей

Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

Станки с ЧПУ

Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

Форматы чертежей

Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

CAD/CAM/CAE системы

Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

Чтение чертежей

Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.

Сталь 09Г2С конструкционная низколегированная кремнемарганцовистая

Заменители: Сталь 09Г2, Сталь 17Г1С

Сталь 09Г2С применяется : для изготовления различных деталей и элементов сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425 °С, паровых котлов, аппаратов и емкостей, работающих под давлением при температуре от -70 до +450 °С, ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении, деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; сварных переходов, фланцев, сварных тройников и других фасонных деталей трубопроводов АС с температурой эксплуатации от -60 °С до +350 °С, в качестве основного слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов, горячекатаного корытного и одножелобчатого профилей для сельскохозяйственных машин; бесшовных горячедеформированных хладостойких труб для газлифтных систем и обустройства газовых месторождений, электросварных прямошовных труб диаметром 530 мм группы прочности К50 для строительства газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, большегрузных контейнеров.

Информации о производителях листового проката:

“Северсталь” ГОСТ 17066-94, ГОСТ 19903-2015

“Челябинский металлургический комбинат” (ЧМК) ГОСТ 19281-89, ГОСТ 19903-74

“Магнитогорский металлургический комбинат” (ММК) ГОСТ 5520-79, ГОСТ 19903-2015, ГОСТ 19281-2014, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19281-14, ГОСТ 19903-15

Сталь 09г2с

Сталь 09г2с – это низколегированный конструкционный стальной сплав с 97-процентным содержанием железа (феррума) и минимальным количеством дополнительных примесей (меньше 3%). Обладает высокой механической прочностью, термостойкостью, хорошей свариваемостью (за счет низкого содержания углерода).

ГОСТы

Производство и качество марки 09г2с контролируется перечнем нормативной документации. Один из главных регламентирующих стандартов – ГОСТ 19281-2014. В нем описываются условия выпуска высокопрочных сплавов. Документ содержит информацию:

о классификации;
характеристиках базового исполнения;
хим. составе;
механических свойствах;
правилах контроля и приемки готовой продукции.

Также ГОСТ 19281-2014 представляет полный сортамент металлопроката в различном исполнении из представленной марки сплава. Изучить госстандарт в pdf-формате вы можете по ссылке.

ГОСТ 5520-2017 – еще один регламент, действие которого распространяется на 09г2с. Документ действующий, он заменил ГОСТ 5520-79. Описывает технические условия толстолистового проката, получаемого из легированных и нелегированных сплавов для дальнейшего производства металлоизделий, назначение которых заключается в работе под давлением.

В ГОСТе есть ссылки на иные сопутствующие нормативные документы. Они относятся к производству данного вида проката. В их число входит госстандарт:

– описывает рекомендуемые методы испытаний металлов на растяжение; – определяет правила контроля готовых металлоизделий на изгиб, предельные параметры стали к механическому старению; – устанавливает правила для испытаний металла на ударный изгиб при изменении температурного режима; – описывает испытательный процесс металла на растяжение при повышенных температурах.

Полный перечень контролирующих регламентов есть в ГОСТе 5520-2017, который размещен здесь.

А вот на тонколистовой прокат, получаемый из сплавов повышенной прочности, распространяется документ 17066-94. Он описывает допустимые характеристики исполнения металлоизделий, которые устанавливаются по требованию потребителей, а также размеры. Установлены правила приемки и методы контроля.

Прокат, который производится для строительных сталеконструкций регулируется ГОСТом 27772-2015. Он распространяется:

на листы горячекатаного типа;
универсальный широкополосный металлопрокат;
профили гнутого вида;
фасонный прокат.

В документе представлена классификация металлопродукции, размерные показатели, определены тех. условия к основным характеристикам выпускаемого проката, химическому составу, физико-механическим свойствам. Обозначены предельно допустимые отклонения от заданных параметров. Изучить ГОСТ 27772-2015 можно по ссылке.

В первом документе представлен сортамент электросварного стального трубопроката, определены нормы производства, способы контроля и приемки. Во втором регламенте описаны тех. требования к стальным сварным и бесшовным трубам общего назначения, получаемым методом холодной деформации.

Документ под номером 14249-89 описывает способы и параметры расчета прочности аппаратов и сосудов, изготавливаемых из качественных марок стали.

Есть и другие нормативные регламенты. Их действие определяется исходя из разновидности номенклатуры металлопродукции:

металлопрокат сортового и фасонного вида – госстандарт 2591-88, а также 8239-89 и 8240-97;
листовые толстостенные металлоизделия – ГОСТы 5520-79, 5521-93, 19903-74;
тонколистовой металлопрокат – документы 19903-74, 19904-90 (в госстандартах есть и иные нормативные ссылки)
поковки, кованные заготовочные металлоизделия, слябы (1133-71);
стальные полосы ( контролируются нормативами 103-2006 и 82-70).

Упоминается эта марка стали в документах, которые распространяются на определенные виды деталей, конструкционных элементов (об этом расскажем ниже).

Характеристики

Для возведения конструкций чаще всего используется сплав твердостью около 450-490 МПа. Он отличается увеличенным циклом естественного структурного разрушения, обладает предельной выносливостью перед воздействием внешних факторов и агрессивной среды.

Твердость стали определяется по Бринеллю. Позволяет узнать предел текучести, который распространяется на остаточную деформацию, а также временное расчетное сопротивление на разрыв.

Но важно понимать, что все эти показатели разнятся в зависимости от представленного сортамента (трубы, листы, сосуды и аппараты) и толщины самой стали в металлоизделии.

Свойства и физические параметры по ГОСТу 5520-79 можно изучить в таблице:

Изделия из низколегированной конструкционной стали 09Г2С востребованы во многих отраслях производства, что подкрепляется широким предложением сортамента продукции этой марки. Благодаря своим физическим свойствам, сталь 09Г2С заслуженно заняла свою позицию на рынках современного спроса и предложений. Характеристики стали 09Г2С предоставляют возможность применять её в качестве основного материала при изготовлении деталей, которые предназначены для работы в температурном диапазоне рабочей среды от -70 ºС до + 425 ºС, что при проектировании изделий привлекает к себе внимание ещё большего числа конструкторов.

Химический состав стали 09Г2С

Перед тем, как перейти к подробному рассмотрению химического состава, нужно понять, что означает расшифровка стали 09Г2С. Буквы «С» и «Г» сообщают о том, что в составе сплава имеется марганец и кремний. Но в каком количестве? Давайте разберёмся.

Первая цифра, стоящая в начале названия марки, сообщает о количестве углерода, содержащегося в сплаве, и отображаемая в сотых долях. Соответственно, процент углерода в сплаве 09Г2С составляет примерно 0,09. Следующие цифры показывают содержание легирующих элементов: марганца в этом сплаве содержится около 2% и менее 1% кремния.

Химический состав стали 09Г2С

Помимо основных легирующих элементов, химический состав стали 09Г2С содержит в себе нижеследующие составляющие периодической таблицы:

Хим.элемент	Содержание в стали, %
C	Менее 0,12
Si	0,5…0,8
Mn	1,3…1,7
Ni	Менее 0.3
S	Менее 0.035
P	Менее 0.03
Cr	Менее 0.3
V	Менее 0.12
N	Менее 0.008
Cu	Менее 0.3
As	Менее 0.08

Суммарное количество легирующих компонентов в низколегированных сплавах не превышает значения 2,5%. Удельный вес стали 09Г2С равен 7850 кг/м 3 , но нужно заметить, что плотность стали непостоянна и может иметь небольшой разброс значений, которые находятся в прямой зависимости от количества легирующих элементов. Но в любом случае, относительно небольшой вес готового изделия, в котором при изготовлении деталей прибегли к использованию стали этой марки, имеет большое преимущество по сравнению с другими более тяжеловесными сплавами.

Физические свойства

Конструкционная сталь 09Г2С обладает высокой способностью сохранять свои характеристики при работе под давлением в широком температурном интервале, долговечна, устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, а также подвергается термической обработке, которая оказывает значительное влияние на показатели механических показателей.

Коэффициент линейного расширения (КЛР), который описывает способность сплавов сохранять свой объём при увеличении температуры при постоянном показателе давления, изменяется всего на 2,4×10-6 единицы при изменении температуры со 100 ºС до 500 ºС (1,14×10-5 при 100 ºС против 1,38×10-5 при 500 ºС). Наглядное описание характеристик линейного расширения приведено ниже:

Температура апробирования, ºС	100	200	300	400	500
Значение КЛР, 10-5 1/ ºС	1,14	1,22	1,26	1,32	1,38

Несмотря на то, что сталь 09Г2С является низколегированной, она не проявляет такое свойство, как флокеночувствительность. Малое присутствие углерода в сплаве обеспечивает удовлетворительный показатель свариваемости деталей из стали этой марки. Нужно отметить, что высокое содержание углерода в сплавах при его выгорании приводит к возникновению дополнительных микропор, а также к образованию закалочной структуры, что отрицательно сказывается на качестве сварного шва, а в стали 09Г2С этого не наблюдается.

Изменение микроструктуры стали 09Г2С в зависимости от температуры

Сварка стали 09Г2С не требовательна к типу электродов и может проходить с использованием таких способов сварки, как ручная дуговая, электрошлаковая, автоматическая дуговая сварка под флюсом и с газовой защитой. Сплав марки 09Г2С не имеет ограничений по свариваемости материала, а детали из листового проката с сечением до 40 мм могут подвергаться сварке без предварительной разделки кромок. Детали, подготовленные к сварке, не нуждаются в дополнительной химической или термической обработке. Миграция легирующих элементов по всему сечению сварного шва обеспечивает его высокие прочностные характеристики и одновременно хорошие технические показатели ударной вязкости.

Для уменьшения признаков возникновения закалочной структуры, неизбежно формирующейся при сварке, сварное изделие следует подвергнуть высокотемпературному отпуску с температурой нагрева от 600 до 660 ºС. Охлаждение изделия должно быть медленным, с печью, что поможет избежать коробления его отдельных частей. Допускается не проводить термическую обработку деталей, прошедших сварку, и имеющих толщину поперечного сечения до 36 мм.

Механические свойства

Механические свойства стали 09Г2С описывают следующие характеристики для сортового и фасонного проката сечением до 10 мм:

Вид механических характеристик

Временное сопротивление

Предел прочности

Удлинение

Ударная вязкость

КСU _-40

КСU _-60

-60

Для того, чтобы определить класс прочности (КП) испытываемого образца, следует обратиться к ГОСТу 19281-2014, в котором подробно показаны все ключевые характеристики, на которые следует опираться при проведении испытаний или оценке готового протокола на категорию прочности.

Стоит не забывать, что этот механический показатель напрямую зависит от химического набора соответствующих компонентов, и присутствие в большем процентном содержании какого-либо элемента может сыграть ключевую роль при формировании показателей прочности при обработке этой стали.

Механические свойства стали 09Г2С

В зависимости от класса прочности, изменяется и такой показатель механических характеристик, как твёрдость. Зависимость этих двух показателей прямая: чем выше категория прочности материала, тем выше и значение твёрдости. Обычно твёрдость низколегированных сплавов измеряется по методу Бринелля, и показатель твёрдости обозначается в единицах НВW, но в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, и месту контроля (основной материал или материал сварного шва), может изменяться и метод измерения твёрдости. В таком случае, твердость материала может быть выражена в единицах по шкале Роквелла, Виккерса и т.д.

Режим термообработки стали назначается согласно критическим точкам:

В зависимости от требуемых показателей механических свойств, назначается режим термической обработки. Нормализация и закалка стали 09Г2С проходит при высокотемпературном нагреве от 930 до 950 ºС. Зависимость мехсвойств от температурного режима отпуска приведена ниже:

Как следует из таблицы, чем выше температурный режим сопутствующего отпуска, тем ниже у сплава сопротивление разрыву.

Термическая обработка способствует образованию сплава с двухфазной структурой, дисперсность зерна которого и определяет основные показатели механических свойств материала.

Применение сплава

Высокая прочность материала, удовлетворительные показатели механических свойств в широком диапазоне температур, а также способность к изменению свойств сплава после проведения термической обработки, неизбежно приводит к тому, что детали и изделия из стали 09Г2С находят своё применение практически во всех сферах производства и машиностроения. Из стали 09Г2С изготавливаются строительные конструкции, трубы для транспортировки различных жидкостей (воды, нефти и др.) и газов, резервуары различного назначения, паровые котлы, нефтепромысловое оборудование и различные детали машин, в т. ч. сельскохозяйственного направления.

Гайки из стали 09Г2С Трубы из стали 09Г2С Стальные уголки из 09Г2С

Богатый выбор различных сортаментов, разнообразие толщин приводят к тому, что к использованию этого сплава обращаются всё большее число производителей различных металлоизделий.

При механизированной сварке и в частном использовании находит своё применение и сварочная проволока марки 09Г2С. Такая проволока может иметь медное напыление, а может быть и вовсе без покрытия. Большим плюсом такой проволоки является относительно малое количество легирующих компонентов.

Производство стали 09Г2С

Основным сырьём при производстве марки стали 09Г2С служит чугун, который оптимизируют, повышая количество углерода и улучшая свойства сплава за счёт внедрения легирующих составляющих. В основе изготовления стали этой марки лежит ряд направлений:

мартеновский;
электротермический;
конверторный.

Пример применения стали 09Г2С

Сталь 09Г2С проявляется отличным материалом при проектировании деталей и конструкций, которые будут работать в условиях низких температур, с одновременным сохранением своих высоких прочностных и пластичных характеристик, а низкие затраты при проведении монтажных работ, лишь в очередной раз подкрепляют позиции этой марки на рынке современного спроса и предложений.

Читайте также: