Сталь 3 кп характеристики

Обновлено: 10.05.2024

Особенности стали Сс3сп и электрошлаковая сварка: углеродистые стали - самый распространенный конструкционный материал. По объему применения стали этого класса превосходят все остальные. К углеродистым относятся стали с содержанием 0,1-0,7% С, при содержании остальных элементов не более: 0,8% Мn, 0,4% Si, 0,05% Р, 0,05% S, 0,5% Си, 0,3% Сг, 0,3% Ni. В табл. 9.1 приведен химический состав и механические свойства сталей, нашедших применение при изготовлении сварных конструкций с использованием электрошлаковой сварки.

По способу производства различают мартеновскую и конвертерную стали, по степени раскисления (в порядке возрастания) кипящую, полуспокойную и спокойную.

Спокойные углеродистые стали поступают в промышленность в виде отливок и поковок по ГОСТ 977-75, в виде горячекатаной стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71, качественных конструкционных горячекатаных сортовых сталей по ГОСТ 1050-74. Главным отличительным признаком этих сталей является содержание в них углерода.

Прочностные характеристики углеродистых сталей повышаются с увеличением содержания углерода, при этом их свариваемость ухудшается, так как возрастает опасность образования горячих трещин в шве. При содержании свыше 0,5% С стали практически не свариваются электрошлаковой сваркой без специальных приемов.

Чувствительность к горячим трещинам в шве возрастает с увеличением жесткости свариваемых конструкций. Предварительный и сопутствующий подогрев могут существенно снизить опасность появления трещин даже при сварке жестких стыков (например, на участке замыкания кольцевого шва). Одним из радикальных средств по предотвращению горячих трещин служит снижение скорости подачи электродной проволоки.

Углеродистые стали в настоящее время сваривают проволочными электродами, электродами большого сечения или плавящимися мундштуками. Наиболее широко применяют проволочные электроды и плавящиеся мундштуки.

Наиболее целесообразный путь повышения прочности металла шва заключается в увеличении содержания марганца, поскольку это не сопровождается снижением технологической прочности металла шва. Марганец увеличивает склонность металла к закалке и упрочняет феррит. Так, при легировании металла шва 1,5% Мn (0,12-0,14% С) достигаются те же прочностные характеристики, что и при 0,22-0,24% С (0,5-0,7% Мn). Металл шва в первом случае обладает большей стойкостью против кристаллизационных трещин и против перехода в хрупкое состояние. Положительное влияние на прочность оказывают также небольшие добавки в металл шва никеля, хрома и других легирующих элементов.

Для электрошлаковой сварки углеродистых сталей чаще всего используют флюс АН-8 и сварочные проволоки марок Св-08, Св-08А, Св-08 ГА, Св-08Г2С, Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70). Так, при

сварке сталей 15, 15Л, Ст2 равнопрочные соединения могут быть получены при использовании проволок Св-08 и Св-08А. При сварке низкоуглеродистой стали СтЗ применяют проволоку Св-08ГС.

Краткие обозначения:
σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 - предел упругости, МПа
Jк - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 - предел текучести условный, МПа
σизг - предел прочности при изгибе, МПа
δ5410 - относительное удлинение после разрыва, %
σ-1 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж - предел текучести при сжатии, МПа
J-1 - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν - относительный сдвиг, %
n - количество циклов нагружения
s в - предел кратковременной прочности, МПа R и ρ - удельное электросопротивление, Ом·м
ψ - относительное сужение, %
E - модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 T - температура, при которой получены свойства, Град
s T - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и λ - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB - твердость по Бринеллю
C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV
- твердость по Виккерсу pn и r - плотность кг/м 3
HRCэ
- твердость по Роквеллу, шкала С
а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB - твердость по Роквеллу, шкала В
σ t Т - предел длительной прочности, МПа
HSD
- твердость по Шору G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Углеродистая сталь марки Ст3кп — обыкновенного качества

Сталь Ст3кп для изготовления второстепенных и малонагруженных деталей и элементов сварных и несварных конструкций, работающих в интервале температур от -10 до 400 °С.

В нефтеной, нефтехимической и газовой промышленности сталь Ст3кп применяется при давлениях до 50 кГ/см 2 и рабочей температуре от -30 до +200 °С. Из этой стали изготавливают детали неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов:

  • реакционные камеры,
  • эвапораторы,
  • газосепараторы,
  • корпуса теплообменников и т.д.

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

C
углерод
Mn
марганец
Si
кремний
P
фосфор
S
сера
Cr
хром
Ni
никель
Cu
медь
As
мышьяк
не более
0,14-0,22 0,30-0,60 0,07 0,04 0,05 0,30 0,30 0,30 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Марка стали Массовая доля химических элементов
углерода марганца кремния
Ст3кп 0,14-0,22 0,30-0,60 Не более 0,05
  1. Массовая доля кремния в стали Ст3кп, предназначенной для изготовления сортового и фасонного проката, допускается повышение массовой доли кремния до 0,07%.
  2. Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3кп, должна быть не более 0,30% каждого.
  3. Массовая доля серы в стали Ст3кп, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
  4. Массовая доля азота в стали должна быть не более:
    • выплавленной в электропечах — 0,012%;
    • мартеновской и конвертерной — 0,010%.
  5. Массовая доля мышьяка должна быть не более 0,080%.

Применение стали Ст3кп для изготовления сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

  1. Толщина листа не более 16 мм
  2. Проверка механических свойств сварного соединения у каждой десятой трубы одной партии радиационным методом или ультразвуковой дефектоскопией сварного шва каждого корпуса, изготовленного из труб в соответствии с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов ПБ 03-576-03

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

Катег-
ория
Химич-
еский
состав
Времен-
ное
сопротив-
ление
σв
Предел
текуче-
сти
σт
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 + 20 -20
1 + + + +
2 + + + + +
  • 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.

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

Марка стали Ст3пс
Временное
сопротивление
σв, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ),
для проката толщин, мм
до 10
включ.
360-460
(37-47)
св. 10
  1. 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.
  2. 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.

Температура критических точек, °С

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0.2, МПа σв, МПа δ54), %
не менее
ГОСТ 380-94 Прокат горячекатаный До 20 235 360-460 27
Св. 20 до 40 225 26
Св. 40 до 100 215 24
Св. 100 195 24
ГОСТ 16523-89 Лист горячекатаный До 2,0 вкл. 360-460 (20)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (22)
Лист холоднокатвный До 2,0 вкл. 360-460 (22)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (24)

Ударная вязкость KCU в состоянии поставки

*1 — Фасонный прокат.

tисп, °С σ0.2, МПа σв, МПа δ5, % ψ %
20 205 385 37 60
100 190 370 27 59
200 175 430 21 51
300 160 450 23 49
400 150 395 35 62

Примечание. Листы толщиной 12 мм в состоянии поставки (образцы поперечные); при σв = 380 МПа предел выносливости σ-1 = 175 МПа.

Технологические свойства

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

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

Обрабатываемость резанием — Кv тв.спл = 1,8 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σв = 400 МПа.

Сталь Ст3сп: характеристики, хим состав и свойства

** Категории стали в зависимости от нормируемых характеристик:
1 - механические свойства при растяжении и изгибе
2 - химический состав и механические свойства при растяжении и изгибе
3 - химический состав, механические свойства при растяжении и изгибе, ударная вязкость при температуре +20°С
4 - химический состав, механические свойства при растяжении и изгибе, ударная вязкость при температуре –20°С
5 - химический состав, механические свойства при растяжении и изгибе, ударная вязкость: при температуре –20°С, после старения и КСV при температуре +20°С
6 - химический состав, механические свойства при растяжении и изгибе, ударная вязкость: при температуре –40°С, после старения и КСV при температуре 0°С

Нормы ударной вязкости KCU, Дж/см 2 (кгс⋅м/см 2 )***

Толщина,
мм
При температуре
+20 °C
При температуре
-20 °C
При температуре
-40 °C
После механического
старения
Категория стали 3,4,5 (Ст3сп3, Ст3сп4, Ст3сп5)
5 - 9 > 78 (8) > 39 (4) - > 39 (4)
10 - 25 > 69 (7) > 29 (3) - > 29 (3)
26 - 40
> 49 (5) - - -
Категория стали 6 (Ст3сп6)
все - - > 39 (4)
> 29

*** Для проката категорий 1 (Ст3сп) и 2 (Ст3сп2) ударную вязкость не нормируют

Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см 2 (кгс⋅м/см 2 )

Толщина,
мм
При температуре
-40 °C
При температуре
0 °C
Категория стали 5 (Ст3сп5)
5 - 20 34 (3,5) -
более 20 - -
Категория стали 6 (Ст3сп6)
8 - 9 - 34 (3,5)
10 - 20 - 30 (3,1)
более 20 - -

Сталь группы ХШ*

Толщина, мм Временное сопротивление
разрыву, σв, МПа
Относительное удлинение
при разрыве, δ4, %
Категория вытяжки Н**
до 0,7 300 - 490 > 21
07 - 1,5 300 - 490
> 22
1,5 - 2 300 - 490
> 23
более 2 300 - 490
> 24
Категория вытяжки Г
до 0,7
275 - 430 > 23
07 - 1,5
275 - 430 > 24
1,5 - 2
275 - 430 > 25
более 2
275 - 430 > 26
Категория вытяжки ВГ
до 0,7 255 - 410 > 26
07 - 1,5 255 - 410 > 28
1,5 - 2 255 - 410 > 29
более 2 255 - 410 > 30

Сталь группы ХП, ПК

Толщина, мм Предел текучести для остаточной
деформации, σт, МПа
Относительное удлинение
при разрыве, δ5, %
до 0,7 > 230
> 20
07 - 1,5 > 230
> 22
1,5 - 2 > 230
-
более 2 > 230 -

* Группы стали в зависимости от назначения:
ХШ - сталь для холодной штамповки
ХП - сталь для холодного профилирования
ПК - сталь под окраску

** Категории вытяжки (в зависимости от степени к вытяжке):
Н - сталь нормальной вытяжки
Г - сталь глубокой вытяжки
ВГ - весьма высокой вытяжки

Глубина сферической лунки стали группы ХШ

Толщина, мм Категория вытяжки Н Категория вытяжки Г Категория вытяжки ВГ
0,5
> 6,9 > 8 > 8,5
0,6 > 7,2 > 8,5
> 8,9
0,7 > 7,5 > 8,9 > 9,2
0,8 > 7,8 > 9,3 > 9,5
0,9 > 8,2 > 9,6 > 9,9
1 > 8,6 > 9,9 > 10,1
1,1 > 8,7 > 10,1 > 10,3
1,2 > 8,8 > 10,3 > 10,5
1,3 > 8,9 > 10,5 > 10,7
1,4 > 9 > 10,6 > 10,8
1,5 > 9,1 > 10,8 > 11
1,6 > 9,5 > 11 > 11,3
1,7 > 9,6 > 11,1 > 11,4
1,8 > 9,7 > 11,2 > 11,5
1,9 > 9,8 > 11,3 > 11,6
2 и более > 9,9 > 11,4 > 11,7

Механические свойства по стандарту ГОСТ 16523-97

Группа прочности ОК360В

Сортамент Толщина, мм Временное сопротивление
разрыву, σв, МПа*
Относительное удлинение
при разрыве, δ4, %**
Испытание на изгиб
в холодном состоянии***
Категория стали 1 (Ст3сп)***
Труба до 2 - - d=a
Труба более 2 - - d=2a
Категория стали 4 (Ст3сп4)
Труба до 2 360 - 530 > 20 -
Труба более 2 360 - 530 > 22 -
Категория стали 5 (Ст3сп5)
Труба до 2 360 - 530 > 20 d=a
Труба более 2 360 - 530 > 22 d=2a

Группа прочности ОК370В

Сортамент Толщина, мм Временное сопротивление
разрыву, σв, МПа*
Относительное удлинение
при разрыве, δ5, %**
Испытание на изгиб
в холодном состоянии***
Категория стали 1 (Ст3сп)****
Труба до 2 - - d=a
Труба более 2 - - d=2a
Категория стали 4 (Ст3сп4)
Труба до 2 370 - 530 > 20 -
Труба более 2 370 - 530 > 22 -
Категория стали 5 (Ст3сп5)
Труба до 2 370 - 530 > 20 d=a
Труба более 2 370 - 530 > 22 d=2a

* Допускается изготовление проката без ограничения верхнего предела временного сопротивления

** Для холоднокатаного проката относительное удлинение при разрыве +2%

*** a - толщина образца, d - диаметр оправки

**** Категории стали в зависимости от нормируемых характеристик:
1 - без испытания механических свойств на растяжение и ударную вязкость
4 - сталь с испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически обработанных (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100мм
5 - сталь с испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически обработанном состоянии (отожженной или высокоотпущенной)

Механические свойства по стандарту ГОСТ 30136-95

Сортамент Способ охлаждения* Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное сужение, ψ, %
Катанка УО1, ВО < 490
< 60
Катанка УО2 < 540
< 60

*Способы охлаждения катанки:

УО1 - одностадийное охлаждение
УО2 - двухстадийное охлаждение
ВО - охлаждение на воздухе

Сортамент Временное сопротивление
разрыву, σв, МПа
Предел текучести для остаточной
деформации, σт, МПа
Относительное удлинение
при разрыве, δ5, %
Термически обработанная продукция
Трубы > 372
> 225
> 22
Без термической обработки*
Трубы > 315 > 216
> 5

* 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.

Технологические свойства Ст3сп

Данная сталь по своим качествам считается универсальной.

Не подвержена хрупкости после отпуска, не образует флокенов, характеризуется отличной свариваемостью по любым технологиям.

Дополнительные свойства Ст3сп

Сварка стали Ст3сп

Ст3сп характеризуется уникальной свариваемостью, что обеспечивает большой диапазон технических характеристик, которые можно улучшить при помощи легирующих добавок. Свойства стали дают возможность применять дуговую сварку – автоматическую и ручную, сварку по контактно-точечной и электрошлаковой технологии.

Важно для проведения всех сварочных работ, что сталь данной марки легко сваривается без подготовительных мероприятий – специальной подготовки, и изделия не требуют обработки после сварки. Хотя это касается только сварки изделий с толщиной менее 3,6 см. Стальные изделия с большей толщиной рекомендовано предварительно разогреть (100 °С) и выполнить термообработку после сварки.

Для сварки изделий из Ст3сп целесообразно использовать проволочные электроды (чаше всего, с большим сечением), плавящимися мундштуками.

Форма поставки стали Ст3сп

Поставляется данная сталь в различных формах - поковки и отливки, сортовая сталь – листы, трубы квадратные и круглые, прокат фасонный (двутавры, тавры, швеллеры, уголки), слитки, слябы и блюмы, сутунки, заготовки, метизы, проволока, ленты, штамповки и пр.

Область применения

Изготовление элементов несущих конструкций, сварных и не сварных деталей и изделий, эксплуатируемых при положительных температурных режимах. А также листовой и фасонный прокат, эксплуатация которого производится при условиях температур -40°С - +425°С, и/или нагрузок с переменными значениями (статических, динамических).

Применение стали Ст3сп с учётом характеристик и свойств

Сталь данного типа является одной из самых востребованных в строительстве и промышленности.

Отсутствие в сплаве кислорода, и однородная структура – это факторы, повышающие стойкость к образованию коррозии в агрессивных средах. Эти качества, а также большая пластичность делают данную сталь незаменимой при производстве конструкций, элементов, к которым предъявляются большие требования по жёсткости.

Это прокат – листовой и фасонный (швеллеры, двутавры и тавры, уголки), заготовки для арматуры, элементы трубопроводов (в частности, квадратные трубы), и пр.

Характеристики стали дают возможность возводить из неё опорные несущие конструкции, каркасы, эксплуатация которых ведётся в сложных условиях.

Из стали Ст3сп изготавливают элементы и детали без термообработки, что даёт возможность сохранить все характеристики сплава – фланцы, тройники, переходы.

Сталь используют также в качестве основного слоя при производстве горячекатаных 2-слойных листов, стойких к коррозии.

ВСт3кп

Сталь ВСт3кп

ВСт3кп - Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, хорошо сваривается, сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС. Для толщины более 35 миллиметров рекомендуется подогрев и последующая термообработка, не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при НВ 124 Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6, нашла свое применение в деталях повышенной пластичности не несущих ответственности, малонагруженные элементы сварных конструкций с отсутствием больших нагрузок, но при этом работающие постоянно и температурном диапазоне от —10 до 400 °С. Ковка при температурном режиме от 1300 до 750 0 С, охлаждение производят на воздухе. σв : 400 МПа.

Расшифровка стали марки ВСт3кп

Расшифровка стали: Буква В стоящая в начале обозначает группу стали котороя опреедляет кретерии предела прочности для химсостава. Сталь, в наименовании начинющиеся с буквы В, прочность на 20-30 МПа ниже, чем сталь группы А. Идущие далее буквы Ст. обозначают, что сталь обыкновенного качества, хотя большинство сталей - высококачественные. Цифры от 0 до 6 это условный номер марки в зависимости от химсостава и механических свойств. Обычно, чем больше цифра, тем больше углерода и больше прочность. В нашем случае 3 обозначает содержание углерода в сплаве 0,14–0,22%. Буквы после номера марки обозначают степень раскиcления: кп — кипящая.

Поставка стали марки ВСт3кп

Химический состав стали ВСт3кп

C Si Mn Ni S P Cr Cu As
0.14-0.22 до 0.07 0.3-0.6 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до 0.3 до 0.08

Температура критических точек ВСт3кп

Критическая точка Температура
Ac1 735
Ac3(Acm) 850
Ar3(Arcm) 835
Ar1 680

Ударная вязкость стали ВСт3кп

Механические свойства стали ВСт3кп

Механические свойства стали ВСт3кп по регламенту ГОСТ 380-2005 отпускается в виде горячекатаного проката сечением до 20мм, от 20мм до 40мм, свыше 40мм до 100мм, а также более 100 мм. Предел текучести – 195, 215, 225, 235 МПа. Предел прочности при растяжении 360-460 МПа. Относительное удлинение после разрыва 24 – 27%.

Механические свойства стали ВСт3кп по регламенту ГОСТ 16523-89 в виде горячекатаного и холоднокатаного листового проката. Сечение выполнено до 2мм включительно, и более 2мм и до 4мм включительно. Показатели относительного удлинения после разрыва составляют 20%, 22% и 24%. Ниже приведены данные в табличном варианте:

Сталь конструкционная Ст3кп

Электрошлаковая сварка стали Ст3кп: кипящие стали уступают спокойным по качеству, так как имеют резко выраженную химическую и физическую неоднородность. Однако у них есть ряд ценных свойств, определяющих широкое применение их в промышленности: более чистый поверхностный слой; хорошая обрабатываемость давлением в холодном состоянии; более низкая стоимость.

При электрошлаковой сварке кипящих сталей могут образоваться поры, вызванные окисью углерода, что объясняется малой их раскисленностью по сравнению со спокойными сталями.


Читайте также: