Сталь листовая горячекатаная низколегированная марки ст09г2с
Обновлено: 04.05.2024
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.
Сталь 09Г2С
* Основная область применения марки 09Г2С - изготовление трубного проката, арматуры и пр. изделий для металлоконструкций на сварке. За счёт большой прочности сталь активно применяют в строительстве, так как из неё можно изготовить более тонкие и лёгкие детали, элементы, что обеспечивает экономию расхода металла. Простые сварочные работы для изделий и деталей из 09Г2С дают возможность изготовить из листов данной стали любые, самые сложные по конфигурации конструкции, которые используют в химической, нефтеперерабатывающей, судостроительной и пр. сферах. Благодаря закалке и отпуску, данная сталь незаменима при производстве трубопроката и арматуры для трубопроводов. А стойкость к минусовым температурным режимам, морозоустойчивость, даёт возможность использования трубных изделий из 09Г2С в северных областях с низкими температурами. Помимо этого, такой большой диапазон температур обеспечивает применение стали при сильных деформациях при длительном эксплуатационном периоде.
различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от —70 до +425 °С под давлением (Балки, уголки, швеллеры, трубы и т.д.)
Аналоги 09Г2С
Марка 09Г2С (аналоги - 10Г2С, 09Г2, 09Г2Т,09Г2ДТ).
Сталь 09Г2С расшифровка маркировки:
«09» - процент содержания углерода (0,09 %);
«Г» - показатель наличия марганца, «2» – до 2 %;
«С» - присутствие кремния, а отсутствие после «С» цифры - определяет его содержание до 1,0 %.
Сталь 09Г2С, твердость которой по Бринеллю - 450-490 МПа, одна из самых востребованных в строительстве для возведения конструкций и сооружений. Но это не единственное преимущество стали. При удельном весе в 7,85 г/см3 после обработки и получения 2-фазной структуры, сталь приобретает высокий уровень предела выносливости при одновременном увеличении (в 3,0-3,5 р.) циклов до структурного разрушения.
Сталь конструкционная 09Г2С способна сохранять первоначальные характеристики при высоком давлении в диапазоне температур от -70 ˚С до +425 ˚С. Сталь 09Г2С устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, долговечна и отлично реагирует на термическую обработку.
Технологические свойства марки 09Г2С
Конструкционная сталь 09Г2С устойчива к образованию флокенов и отпускной хрупкости. Сварка 09Г2С может выполнятся любым методом без ограничений: ручная дуговая, аргонодуговая под флюсом в защитной среде, аргонодуговая неплавящимся электродом и контактная сварка. При этом предварительный подогрев и последующая термообработка не требуется. Сварной шов не подвержен возникновению микропор и образованию закалочной структуры. Сталь 09Г2С пластичная и хорошо подвергается вытяжке, штамповке в холодном состоянии. Ковка стали 09г2с производится при температуре: начало - 1250°С, конец – 850°С.
Сварка стали 09Г2С
За счёт небольшого процентного содержания углерода в ст 09г2с, сварка изделий из неё очень проста. Сварочные работы выполняют с подогревом или без него. При сварке стальные элементы не подвергаются закалке, и перегреву. А это означает, что не увеличивается зернистость сплава, и не понижается уровень пластичности. 09Г2С не изменяет свои качества даже после термической обработки. Для сварки элементов из стали 09Г2С подходит любой вид электродов для сварочных работ по малоуглеродистым и низколегированным сталям (Э50А или Э42А).При выборе метода сварки необходимо учитывать твердость стали 09г2с по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и пр. (зависит от вида элемента), потому что этот показатель влияет на твердость сварных швов. Не поддаются свариванию только изделия, которые были подвержены химической или термической обработки.
Сталь 09Г2С — конструкционная низколегированная для сварных конструкций
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89.
Лист толстый ГОСТ 19281-89, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82—70.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133—71.
Назначение
Детали аппаратов и сосудов, работающие при температуре от -70°C до +475°C под давлением. В трубопроводах пара и горячей воды — детали, изготовленные из листа — до температуры 450°C, трубы — до температуры 425°C, в котлах — листовые детали, работающие при температуре до 450°C, во всех случаях без ограничения давления. Крепежные детали в котлах и трубопроводах используются до температуры 425°C и давлении до 10 Н/мм 2 .
Сталь марки 09Г2С должна испытываться на растяжение при повышенных температурах.
В результате таких испытаний предел текучести при 320 °С для листов из стали марки 09Г2С толщиной 60 мм и более должен быть не менее 18 кГ/мм 2
Расшифровка стали 09Г2С
Двузначное число 09 обозначает примерное содержание углерода в стали в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали приблизительно 0,09%.
Бука Г означает, что в стали содержится марганец в количестве около 2%.
Буква С означает, что в стали содержится кремний.
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, углерод | Mn, марганец | Si, кремний | P, фосфор | S, сера | Cr, хром | Ni, никель | Cu, медь | As, мышьяк | N, азот |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| не более | |||||||||
| 0,12 | 1,3-1,7 | 0,5-0,8 | 0,035 | 0,040 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,08 | 0,008 |
Применение стали 09Г2С для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| Листы ГОСТ 5520, категории 7, 8, 9 в зависимости от температуры стенки | От -70 до 200 | Для сварных узлов арматуры, эксплуатируемой в макроклиматическом районе с холодным климатом | |
| Категория 6 | От -40 до 200 | ||
| Категории 3, 5 | От -30 до 200 | ||
| Категория 12, 17 | От -40 до 475 | ||
| Категория 15, 17 | От -70 до 475 | ||
| Листы ГОСТ 19281, категория 3 | От -30 до 200 | ||
| Категория 4 | От -40 до 200 | ||
| Категория 12 | От -40 до 475 | ||
| Категории 7, 15 | От -70 до 200 |
Применение стали 09Г2С для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали, по ГОСТ 1759.0 | Стандарт или технические условия на материал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
| Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | ||
| 09Г2С | ГОСТ 19281 | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 450 | Не регламен- тируется |
Максимально допустимые температуры применения стали 09Г2С в средах, содержащих аммиак
ПРИМЕЧАНИЕ
Условия применения установлены для скорости коррозии азотного слоя не более 0,5 мм/год.
Максимально допустимая температура применения стали 09Г2С в водородосодержащих средах
| Марка стали | Температура применения стали, °С при парциальном давлении водорода, МПа (кгс/см 2 ) | ||||||
| 1,5 (15) | 2,5 (25) | 5 (50) | 10 (100) | 20 (200) | 30 (300) | 40 (400) | |
| 09Г2С | 290 | 280 | 260 | 230 | 210 | 200 | 190 |
Температура критических точек, °С
Предел текучести σ0,2 (ГОСТ 5520-79)
| σ0,2, МПа, при температуре испытаний, °C | |||||
| 250 | 300 | 350 | 400 | ||
| 225 | 195 | 175 | 155 | ||
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа, | σв, МПа, | δ5 (δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-2014 | Сортовой и фасонный прокат | До 10 | 345 | 490 | 21 |
| ГОСТ 19281-2014 | Лист и полоса (образцы поперечные) | От 10 до 20 вкл. | 325 | 470 | 21 |
| Св. 20 до 32 вкл. | 305 | 460 | 21 | ||
| Св. 32 до 60 вкл. | 285 | 450 | 21 | ||
| Св. 60 до 80 вкл. | 275 | 440 | 21 | ||
| Св. 80 до 160 вкл. | 265 | 430 | 21 | ||
| ГОСТ 19281-2014 | Лист после закалки и отпуска(образцы поперечные) | От 10 до 32 вкл. | 365 | 490 | 19 |
| От 32 до 60 вкл. | 315 | 450 | 21 | ||
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатанный | 2 — 3,9 | — | 490 | (21) |
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
Примечание. Нормализация при 930—950 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | — | — |
| 300 | 220 | 435 | — | — |
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | — | 63 |
Ударная вязкость KCU
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °C | ||
|---|---|---|---|---|---|
| +20 | -40 | -70 | |||
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 От 10 до 20 вкл. От 20 до 100 вкл. | 64 59 59 | 39 34 34 | 34 29 — |
| Лист и полоса | От 5 до 10 От 10 до 160 вкл. | 64 59 | 39 34 | 34 29 | |
| Лист после закалки и отпуска (образцы поперечные) | От 10 до 60 | — | 49 | 29 | |
Категорийность стали 09Г2С
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850.
Свариваемость — сваривается без ограничений.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,0 и Kv б.ст = 1,6 в нормализованном, отпущенном состоянии при σв = 520 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
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
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
V
N
Cu
As
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.
y
KCU
Термообработка
мм
МПа
кДж / м 2
Лист, ГОСТ 5520-79
430-490
265-345
21
590-640
Трубы, ГОСТ 10705-80
490
343
20
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 σB,МПа (кгс/см 2 )
Предел текучести для остаточной деформации, Re 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 σB МПа
Предел текучести для остаточной деформации, σT 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, σT 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 .
T
E 10 - 5
a10 6
l
r
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 - конструкционная низколегированная, для сварных конструкций, - широко применяется при производстве труб и другого металлопроката.
Маркировка "09Г2С" означает, что в стали присутствует 0,09% углерода, буква "Г" обозначает марганец, а цифра 2 – процентное содержание марганца до 2%. Далее следует буква "С", которая обозначает кремний, но поскольку после С цифры нет – это означает содержание кремния менее 1%.
Таким образом, сталь 09Г2С - это сталь имеющая 0,09% углерода, до 2% марганца, и менее 1% кремния. Поскольку общее кол-во добавок колеблется в районе 2,5%, то сталь 09Г2С является низколегированной.
Чаще всего прокат из данной марки стали используется для монтажа разнообразных строительных конструкций, благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне от -70 до +450 С.
Легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из стали 09Г2С на севере страны.
Также марка широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 С. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки. Таким образом, не происходит снижения пластических свойств стали или увеличения зернистости.
К плюсам применения этой марки можно отнести также то, что сталь 09Г2С не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С по сравнению с другими сталями с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже варятся и меняют свойства после термообработки.
Для сварки стали 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок.
При использовании многослойной сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 Ампер на 1 мм электрода, чтобы предотвратить перегрев места сварки. После сварки рекомендуется прогреть изделие до 650 С, далее продержать при этой же температуре 1 час на каждые 25 мм толщины проката, после чего изделие охлаждают на воздухе или в горячей воде – благодаря этому в сваренном изделии повышается твердость шва и устраняются зоны напряженности.
Электронный документооборот - ЭДО. Безопасный способ передачи документов, быстро, удобно, архив всех файлов, современное решение для бухгалтерии и снабжения. Мы работаем с Контур.Диадок и СБИС, присоединяетесь!
© 2009-2022 – ООО "ЛенСпецСталь" ,
При использовании любых материалов сайта, включая фотографии и тексты, активная ссылка на источник обязательна.
Читайте также: