Металообробка

Основні характеристики сталі СТ3: особливості виробництва, властивості, межі міцності

Жовтень 24, 2019

Сталь марки СТ3 класифікується як конструктивна вуглецева звичайної якості.

Сплав СТ3 застосовується для виготовлення гарячекатаного прокату, труб, штамповок, дроту і т. д. Продукти металопрокату затребувані в будівництві для виготовлення металоконструкцій, виготовлення виробів для машинобудування та побутової техніки.

Основні характеристики

Сталь являє собою деформований сплав заліза (не менше 45%), вуглецю (2%) і домішок деяких елементів (фосфору, марганцю, кремнію). Для отримання матеріалу з необхідними характеристиками (стійкості до корозії, підвищення меж міцності, магнітних властивостей і т. д.) додаються легуючі добавки (хром, вольфрам, ванадій, титан).

Хімічний склад сталі СТ3: вуглець (0,14-0,22%), кремній (0,05-0,17%), марганець (0,4-0,65%), нікель, мідь, хром (0,3%), миш’як (0,08%).

Сплав СТ3 включає і шкідливі домішки: гази (кисень, непов’язаний азот), сірку, фосфор. Наявність фосфору сприяє крихкості металу при низькій температурі повітря і зменшення пластичності при нагріванні. Домішки сірки сприяють утворенню тріщин в металі.

За механічними характеристиками сталь поділяють на такі групи: звичайної міцності, підвищеної і високої. На міцність матеріалу впливає вміст вуглецю, що відповідає порядковому номеру маркування від 0 до 6.

Сталі поділяються за призначенням на три групи.

  • Конструкційні – застосовуються при виготовленні металоконструкцій і виробів з підвищеним межею міцності. Вони можуть бути вуглецевими і легованими.
  • Інструментальні – використовуються для виготовлення вимірювальних, ріжучих приладів та інструментів. Вміст вуглецю становить від 0,8 до 2%.
  • Стали з особливими властивостями (спеціальні) – нержавіючі, кислотостійкі, електротехнічні і т. п. Мають низький зміст вуглецю і підвищений легуючих елементів.

Технологічні властивості сталі

За своїм механічним властивостям сталь марки СТ3 володіє високою межею витривалості і опірністю до великих навантажень.

В залежності від складу сплаву визначаються його основні властивості. Відмінною характеристикою СТ3 є вміст вуглецю. Від підвищеного вмісту вуглецю залежить збільшення межі міцності матеріалу. Проте одночасно з цим погіршуються зварюваність, пластичні якості і підвищується небезпека утворення тріщин у швах.

Підвищити міцність сплаву доцільніше шляхом збільшення вмісту марганцю, так як це не веде до зниження міцності металу шва.

Збільшення міцності сприяє і наявність в його складі кремнію, який практично не знижує пластичність металу.

Кремній спільно з марганцем або молібденом надає підвищену гартована, збільшує межі пружності і пластичності матеріалу, а також стійкість до атмосферних впливів.

Зварювання сталі СТ3 може проводитися без обмежень. Штампування проводиться в гарячому і холодному стані, без подальшої термічної обробки.

Розкислення сталі

В процесі розкислення сплаву сталі відбувається видалення кисню з розплавленого сировини, наявність якого погіршує механічні властивості матеріалу.

Розпечену сталь, що містить велику кількість розчиненого газу, витримують у изложницах з розкислювачі (марганцем, кремнієм, алюмінієм), який з’єднується з розчиненим киснем. Отримані в процесі оксиди спливають на поверхню і згодом видаляються.

Вплив елементів на сплав виявляється різним. Так, найбільш сильним розкислювачі є алюміній, потім йде кремній, а найслабшим вважається марганець.

При виплавці сталі у вигляді розкислювача найчастіше використовується кремній. У полуспокойных складах він становить 0,10%, а в спокійних – 0,40%.

В залежності від вмісту кисню і вуглецю в структурі матеріалу і ступеня розкислення сплав металу класифікуються за такими типами.

  • Спокійна сталь («сп») – гази не виділяються при затвердінні, в повній мірі проходить розкислення і видалення кисню. Володіє однорідною структурою, пластичністю і значною стійкістю до корозії. У більшості видів сталей (легованих, низьколегованих і вуглецевих) використовуються спокійні сплави. Застосовується при виробництві жорстких металоконструкцій.
  • У полуспокойных («пс») – проходить часткове розкислення, що виділяються гази придушуються не повністю (вуглець до 0,30%). За своїми якостями сировина має меншу твердість і пластичність. Широко застосовується у виробництві труб і сортового прокату.
  • Кипляча сталь («кп») – велика ступінь виділення газів в процесі твердіння. В своєму складі містить максимальну кількість вуглецю і марганцю. Її собівартість порівняно невисока, так як при цьому використовується менша кількість розкислювача. Застосовується при виробництві плит, листів, дроту і труб.

За способом виробництва розрізняють сталь на мартенівську і киснево-конвертерну. Найбільш сучасний, порівняно простий і дешевий спосіб – це киснево-конвертерний з використанням кисневих конвертерів.

Сталь марки СТ3 користується великою популярністю завдяки своїй технологічності та якісним характеристикам (міцності, легкості в обробці і т. д.). Використання спеціальних технологій у виробництві дозволяє отримувати економічні, довговічні конструкції і вироби самого різного застосування.