Все углеродистые конструкционные стали классифицируются на стали обычного качества и качественные. Стали обычного качества – это основное сырьё, используемое в промышленности, машиностроении, а также при изготовлении различных металлоконструкций.
Согласно ГОСТ 380-2005 для производства углеродистых сталей обычного качества используется сталь марок Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Сталь Ст3 представлена марками:
- Ст3кп;
- Ст3пс;
- Ст3сп;
- Ст3Гпс;
- Ст3Гсп.
Цифрой указывается условный номер, а буквами после неё — степень раскисения. За счёт раскисления добиваются стабильности окиси железа и минимизируют вредное воздействие растворённого кислорода. Для стали Ст3 существует 3 степени раскисления: «кп» — кипящая, «сп» — спокойная, «пс» — полуспокойная. Наличие буквы «Г» в маркировке говорит о содержании марганца в объёмной доле 0,8-1,2 %. Условный номер всегда отражает содержание углерода.
Так, объёмное содержание углерода для углеродистых сталей обычного качества Ст3 составляет 0,14-0,22 %, а вот содержание кремния выглядит следующим образом:
- Ст3кп – не более 0,05 %;
- Ст3пс – 0,05-0,15 %;
- Ст3сп – 0,15-0,30 %;
- Ст3Гпс – до 0,15%;
- Ст3Гсп – 0,15-0,30 %.
Типовая структура стали обычного качества – это соединение «феррит-перлит». Чем выше условный номер, тем выше содержание углерода и перлита. Это положительно влияет на прочность, но снижает пластичность и вязкость.
Таким образом, можно сделать вывод, что сталь Ст3 в ряду конструкционных сталей обычного качества находится посередине.
Химический состав и механический свойства
В состав стали Ст3 входят следующие элементы:
- углерод (в зависимости от раскисления) – 0,12-,014 %;
- хром – до 0,3%
- кремний (в зависимости от раскисления) – 0,15-0,30 %;
- марганец – 0,40-0,65 %;
- никель – 0,20-0,30 %;
- сера – до 0,05 %;
- фосфор – до 0,05%;
- медь – до 0,3 %;
- мышьяк – до 0,08.
Остальная объёмная доля приходится на железо. Механические свойства определяются ГОСТ 380-2205 и 5781-82. Основные, на которые необходимо обращать внимание при покупке стали Ст3, это:
- предел текучести – 205-255 Мпа;
- временное сопротивление разрыву – 370-490 Мпа;
- относительное удлинение при разрыве – 23-26 %.
Также для стали Ст3 в зависимости от степени раскисления устанавливаются нормы ударной вязкости KCU. Наибольшей ударной вязкостью обладает сталь Ст3сп толщиной 3,0-10,0 мм. Параметр превышает значение 108 Дж/см².
Обрабатываемость и технологические свойства
Сталь Ст3 имеет сбалансированный химический состав и считается универсальной. Она хорошо переносит отпуск и имеет оптимальные показатели хрупкости. В процессе и после отпуска в стали не образуются флокены — вредные неметаллические включения, снижающие обрабатываемость. Это одно из главных качеств, которое объясняет широкое применение стали при изготовлении металлоконструкций.
Ст3 обладает хорошей свариваемостью. За счёт ввода легирующих добавок можно добиться практически идеальных технических характеристик. За счёт этого при работе со сталью Ст3 можно использовать все виды сварок: дуговую, ручную, автоматическую и полуавтоматическую, а также контактно-точечную и электрошлаковую сварку.
Сталь данной марки сваривается без подготовительных операций. Готовые изделия не требуют дополнительной обработки. Для достижения высокого качества продукции при сварке стальных элементов толщиной более 36 мм рекомендуется выполнять предварительный нагрев до 100 °С с последующей термообработкой. Для тонколистовой стали и заготовок толщиной менее 36 мм это не требуется.
При сварке стали Ст3 используют преимущественно проволочные электроды большого диаметра.
Аналоги стали Ст3
Аналогами стали в других мировых странах являются:
- в США: A57036, A573Gr.58, A611Gr.C;
- в Японии: SS34, SS400;
- в странах ЕС: Fe37B1FN, Fe37B1FU, Fe37B3FN;
- в Китае: Q235A-B, Q235A-Z, Q235B.
Если необходимо подобрать аналог стали Ст3 европейского или иного производства, пользуются таблицами соответствия ASTM, AISI, DIN и ГОСТ.
Применение
Из стали Ст3 производят элементы металлоконструкций сварного и несварного типа, листовой и фасонный прокат пятой категории, профильный прокат: уголки, рельсы, швеллеры. Металлоконструкции из стали Ст3 занимают лидирующие позиции по объёму потребления чёрного металла. Ст3 позволяет существенно сэкономить бюджет на строительстве сооружения в сравнении с использованием дорогостоящих легированных аналогов.
Листовой и фасонный прокат из стали Ст3сп используется для производства металлоконструкций, предназначенных для эксплуатации в умеренно-холодном и холодном климатических районах. Такая сталь устойчива не только к отрицательным температурам, но и к химически активным средам.
Ст3 также используют для производства:
- емкостей для хранения технических жидкостей и газов;
- балок перекрытий, нагруженных внутрицеховых опор;
- опор магистральных трубопроводов;
- валов, шестерен, тел вращения;
- каркасов и обшивок машин, механизмов, агрегатов.
Для повышения атмосферостойкости стали Ст3 применяются защитные покрытия и полимерно-порошковая окраска.
