Сталь 3 – расшифровка, назначение, ГОСТ, сравнительные характеристики

Расшифровка

В соответствии с ГОСТ 380-2005 полное имя стали 3 ст3Гсп. Марка указывает на химический состав, порядковый номер и степень раскисления.

• Ст означает, что это марка стали обыкновенного качества. Качество стали определяется по уровню содержания серы и фосфора чем ниже концентрация, тем выше качество. Различают обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные стали. Содержание серы и фосфора в обыкновенных сплавах не превышают 0,06% и 0,07%.
• Цифра 3 условный номер марки по ГОСТу. ГОСТ 380-2005 регламентирует углеродистые стали обыкновенного качества, номер марки присваивается сплаву согласно его химическому составу.
• Буква Г указывает на содержание марганца.
• Сп степень раскисления стали. Раскисление стали, это процесс удаления из нее кислорода, препятствующий окислению и «кипению» выделению газа при затвердевании. Различают спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп) стали. Стали сильного раскисления называются спокойными, а слабого кипящими. Чем слабее раскисление, тем выше пористость стали. Сталь ст3Гсп относится к спокойным, у нее есть полуспокойный вариант — сталь ст3пс.

Нюансы производства

Характеристики металла определяются на основании его химического состава и технологии изготовления. Основой стали СТ3ПС является феррит – твердый раствор углерода, никеля и хрома. Чем больше содержится в материале углерода, тем выше его прочность.

Нежелательными примесями в составе являются сера (0,05%) и фосфор (0,04%). Сера образует сернистое зерно, которое приводит к красноломкости стали. Фосфор взаимодействует с ферритом, что снижает пластичность при работе в условиях повышенных температур и увеличивает хладноломкость на холоде.

Для изготовления стали СТ3ПС используется мартеновский и конвертерный способ производства. Основные показатели металла являются идентичными при любом способе, но конвертерный имеет меньшую стоимость.

Вернуться к содержанию

Химический состав

98% состава стали ст3 составляет железо. Содержание углерода в составе ст3 невысоко. Его достаточно, чтобы обеспечить сплаву твердость, в то же время он не снижает вязкость стали и ее пластичность. В составе также можно обнаружить:

• Кремний. Этот элемент является основным раскислителем сплава. Благодаря ему сталь ст3 приобретает мелкозернистую структуру, а еще он увеличивает прочность, не снижая пластичности.
• Марганец. Раскислитель, способствующий выводу серы. Благодаря марганцу сталь улучшается качество поверхности, сталь лучше сваривается, куется, становится устойчивой к износу.
• Сера. Вредная примесь, которая становится причиной повышения красноломкости риска растрескивания при высокотемпературной обработке.
• Фосфор. Вредная примесь, сильно снижающая температурный диапазон применения сталей. Из-за фосфора при высоких температурах сталь теряет пластичность, а при низких становится склонной к хрупкости.
• Никель, медь, хром, азот, алюминий. Элементы могут присутствовать в составе стали 3, но не влиять на ее характеристики из-за незначительной концентрации.

Фосфор и сера негативно сказываются на свариваемости из-за них сварные швы становятся пористыми и склонными к трещинам.

Химический состав в % материала Ст3сп

ГОСТ 380- 2005

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Разновидности

Классификация проводится по степени раскисления. Раскисление представляет собой процесс, в результате которого из сплава удаляются посторонние примеси в виде углерода. Его наличие снижает полезные свойства материала.

В зависимости от степени раскисления выделяют следующие разновидности сплавов:

• «сп» — спокойная;
• «пс» — полуспокойная;
• «кп» — кипящая.

Аббревиатура Ст3 обозначает сталь с процентным содержание углерода, равным трем. В зависимости от его количества в сплаве увеличивается либо уменьшается данная цифра.

Назначение

Сталь 3 и другие сплавы этого класса превосходят по объему применения все остальные разновидности стали. Ее используют для производства кованых изделий ограждений, ворот, декоративных элементов. В строительстве как материал для несущих, не несущих, сварных и не сварных строительных конструкций. Из нее изготавливают трубы и арматуру, детали механизмов для эксплуатации при положительных температурах. Сталь ст3 применяется в химической и нефтегазовой промышленностях, а также в машиностроении.

Благодаря простому химическому составу, доступности, эксплуатационным характеристикам, физическим свойствам, сталь 3 входит в число самых распространенных материалов в отраслях, которым требуется много стали. Например, в строительстве железных дорог и трубопроводов для транспортировки природного газа или воды.

Где и как применяется?

Эксплуатационные качества позволяют использовать сплав для изготовления элементов сварных конструкций, работающих под нагрузкой, деталей машин и механизмов. Рабочая температура должна быть выше 0 градусов. Пятая категория прокатных элементов может применяться в условиях отрицательных температур -40/-425 С при действии переменной нагрузки.

Сложные изделия требуют последующей термообработки, чаще всего применяется отжиг. Он снижает остаточные напряжения после сварки. Область применения СТ3ПС включает изготовление арматуры Ат-400С.

Листы используются для изготовления деталей методом холодного штампования. В результате получают поддоны для сбора смазочно-охлаждающих жидкостей на производстве, емкости разного объема и назначения, кожухи и т.д.

Вернуться к содержанию

Преимущества и недостатки

Главной отличительной особенностью стали ст3 является совокупность положительных характеристик или универсальность. Это значит, что у нее нет какого-то одного ключевого достоинства, она показывает достойные характеристики со всех сторон, что и делает ее первой на рынке. Эта сталь не предназначена для узкоспециализированного применения в особых условиях, но идеально подходит для широкого повседневного применения.

К недостаткам стали нужно отнести невысокие показатели работы при низких температурах.

Достоинства стали ст3Гсп:

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

Отдельно следует упомянуть, что материал отлично поддается сварке. Ее можно проводить по любой известной технологии без предварительной и последующей обработок.

Преимущества стали Ст3сп

Благодаря своим техническим характеристикам, данная разновидность металла имеет ряд преимуществ по сравнению с другими марками стали. Основными плюсами материала являются:

• повышенная коррозийная стойкость;
• оптимальное сочетание упругости и твердости;
• полное отсутствие флокеночувствительности (при отливке не возникает дефектов);
• отсутствие отпускной хрупкости.

Кроме того, сталь с такой маркировкой отлично сваривается без предварительной подготовки и последующей обработки (это касается материала толщиной до 3,6 см – более толстую сталь специалисты рекомендуют разогревать до 100°С и производить последующую термообработку).

При этом качества металла позволяют использовать в работе с ним дуговую сварку ручного и автоматического типа, контактно-точечный и электрошлаковый метод сварки.

Характеристики

Ст3 характеризуется как углеродистая конструкционная сталь обыкновенного качества. Сталь не имеет в составе легирующих добавок, защищающих от внешнего воздействия. Для использования в агрессивной химической среде или условиях повышенной влажности необходимо покрывать сталь защитным слоем. Ст3 обладает хорошей свариваемостью, высокими показателями прочности, хорошо противостоит нагрузкам, что и позволяет использовать ее в несущих конструкциях. Цена стали ст3 оптимальна для строительства объектов или прокладки коммуникаций, требующих большого количества металла. Плотность Ст3 — 7850 кг/м3.

Применение

Из металла Ст3сп изготавливают:

• фасонный металлопрокат, в состав которого входят швеллер, двутавровая балка и другие виды изделий;
• сортовой;
• листовой прокат различной толщины.

Кроме того, материал широко применяется при производстве труб различного назначения и сечения, стальных лент, метизов и штамповок.

Используются изделия из данного вида стали в самых разнообразных сферах: от строительства и прокладки надземных и подземных коммуникаций до изготовления промышленных станков и агрегатов, эксплуатируемых даже в сложных условиях.

Технические характеристики материала позволяют его использовать при возведении каркасов и опорных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования.

Сортамент

• Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
• круглые сечения круг и арматура;
• трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД);
• двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
• квадрат стальной;
• уголки равнополочные и неравнополочные;
• профиль квадратный и прямоугольный;
• листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Виды поставки

• Горячий листовой прокат, в том числе лента и полоса;
• поковки;
• рельсы;
• трубы;
• пруток и проволока.

Заменители

Заменитель это сплав, наиболее близкий по эксплуатационным характеристикам к основному. В качестве заменителей для ст3 обычно выступает одна из трех отечественных марок: С245, С285, ВСт3Сп.

Допустимо применение зарубежных аналогов, отличающихся по маркировке, но доступных в любом уголке карты мира. Ими являются:

В США:

• A57036;

В Великобритании:

• 40B;
• 722M24;

В Германии:

• 0038;

Во Франции:

• E24-2;
• E24-4.

В Японии:

• SS330;
• В Италии:
• Fe360B;

В Китае:

В Австрии:

В Венгрии

Сравнение с легированными конструкционными сталями

Сталь ст3 является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества. Она используется для получения сварных и несварных конструкций, тяжелонагруженных ферм и других несущих элементов. Ст3 устойчива к атмосферной коррозии, но без защитного покрытия будет разрушаться при длительном контакте с влагой или агрессивной химической средой.

Легированная конструкционная сталь защищена от коррозии легирующими элементами, благодаря чему может использоваться без защитного слоя при контакте с влагой и агрессивными средами. Легированная сталь сложнее в производстве, дороже и более склонна к хрупкости. Обработка такой стали может требовать особых условий, в то время как более доступная и простая в производстве ст3 не требует никаких специальных условий обработки.

Сравнение с легированными инструментальными сталями

Легированная инструментальная сталь применяется в производстве инструмента. Легирующие добавки направлены на повышение качеств стали, благодаря им, удается добиться значительного преимущества перед углеродистыми сплавами. К ним относятся:

• красностойкость;
• высокая прокаливаемость;
• стойкость к ударным нагрузкам (особенно важная для ударного инструмента);
• износоустойчивость.

Сталь ст3 является конструкционной и, как правило, не применяется для изготовления подвижных деталей инструментов.

Иностранные аналоги

Технологические свойства

Технологические свойства материала Ст3сп .

Температура критических точек, °C

Нормируемые показатели стали Ст3сп по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Применение стали Ст3сп для крепежных деталей(ГОСТ 32569-2013)

Условия применения стали Ст3сп для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

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

ПРИМЕЧАНИЕ

1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
   снижение предела текучести на 10 Н/мм2(1 кгс/мм2) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
2. снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
3. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм2(5 кгс/мм2), 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.

Ударная вязкость проката (ГОСТ 535-2005)

ПРИМЕЧАНИЕ

• Знак «-» означает, что показатель не нормируется.
• Определение ударной вязкости проката круглого сечения проводят начиная с диаметра 12 мм, квадратного — начиная со стороны квадрата 11 мм.
• Допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в настоящей таблице.
• Ударную вязкость KCV определяют при толщине проката до 20 мм включительно.

Механическая обработка

Обрабатывают детали из марки стали СТ3ПС с помощью заранее подобранного оборудования и скорости. Это обеспечивает сохранение необходимых рабочих показателей, сокращает локальные напряжения и т.д.

Заточка и фрезеровка осуществляется с помощью режущего инструмента, изготовленного из ВК8 или Т5К10. Внутренняя и наружная резьба создается за счет метчиков и плашек из стали Р18 и Р6М5. При обработке на станке необходимо использовать смазочно-охлаждающие жидкости, а при ручной – касторовое масло.

Ударная вязкость стали СТ3ПС позволяет обрабатывать изделия на станочном оборудовании при постоянной вибрационной нагрузке. Скорость зависит от свойств сплава, так же выбирают и другие параметры:

• толщина 6-10 см – державка инструмента 16*25 мм;
• глубина реза 3 мм – скорость подачи 0,7-1,2 мм/об;
• частота вращения 700 об/мин.

Вернуться к содержанию

Механические свойства

Механические свойства проката

Механические свойства поковок

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Механические свойства при повышенных температурах

Предел выносливости