Сталь — это сплав, в составе которого в количестве 45% и более присутствует железо, 0,02–2,14% — углерод, остальные включения представляют собой химические элементы, используемые как легирующие добавки. В зависимости от их концентрации сплаву придают те или иные свойства.
Сталелитейные предприятия выпускают разные марки, и одна из них — сталь Ст3, наиболее востребованная потребителями благодаря твердости и прочим качественным характеристикам. Она подходит для производства многочисленных металлоизделий. В изготовлении труб для систем теплоснабжения производители часто оказывают предпочтение именно этой марке.
Состав стали Ст3
Главные элементы в составе — железо (его концентрация может доходить до 97%) и углерод (при выплавке его добавляют от 0,22 до 2,14%). Твердость обусловлена как раз содержанием в химическом составе стали второго компонента. Количество легирующих присадок колеблется в пределах 0,3%. Чаще всего используют такие металлы, как хром, медь или никель. Кроме полезных добавок, в структуру попадают вредные примеси — их концентрация не может превышать предельных значений и тщательно отслеживается в процессе изготовления. К веществам такого типа относят фосфор и серу.
Механические свойства стали Ст3
| Углерод (С) | Хром (Cr) | Кремний (Si) | Марганец (Mn) | Никель (Ni) | Сера (S) | Фосфор (P) | Медь (Cu) | Мышьяк (As) | Железо (Fe) |
| 0.12 -0.14 | <0.3 | 0.15-0.3 | 0.4-0.65 | <0.3 | <0.05 | <0.05 | <0.3 | <0.08 | остальное |
Механические свойства стали Ст3 регламентируются положениями ГОСТ 380-2005. Контроль характеристик ведут, выпуская стальные заготовки. Показатели должны соответствовать нормативным значениям:
- предел прочности, или наиболее высокое напряжение, которое способен выдержать металл при растяжении до момента разрушения (в МПа) — от 380 до 490;
- твердость материала по шкале Бринелля — HB 10-1 (в МПа значение равно 131);
- предел текучести, или максимальный показатель напряжения, когда пластическая деформация продолжается при наступлении условия, когда нагрузка больше не нарастает (в МПа) — 245;
- относительная величина удлинения (в %) — 26;
- ударная вязкость в условиях температуры +20 °C — 108 KCU.
Механические свойства зависят от совокупности химических составляющих и способа последующей обработки — закалки, отпуска и отжига. Характеристики учитывают при изготовлении продукции.
Преимущества стали Ст3
Если сравнивать марку Ст3 с прочими, можно выделить ее положительные характеристики:
- стойкость к коррозии — высокая;
- баланс упругости и твердости — оптимальный;
- флокеночувствительность — отсутствует;
- отпускная хрупкость — не наблюдается.
Стальные заготовки, выполненные из марки Ст3, можно обрабатывать, не подвергая предварительному разогреву, при условии, что их толщина не превышает 36 мм. Такие детали хорошо свариваются. Более крупные отливки необходимо подвергнуть нагреву — рекомендуемая температура 100 °C.
В сварочных работах допускается применять разные аппараты — ручные и автоматические дуговые сварочные устройства. Разрешено использование методов контактно-точечной и электрошлаковой сварки.
Недостатки стали Ст3
Сплавы с такой же концентрацией углерода, что и в стали Ст3, обладают общим негативным свойством: на поверхности интенсивно появляются очаги коррозии. Есть и еще пара минусов: запрет на применение стали Ст3 в регионах Крайнего Севера и хрупкость, обусловленная структурой материала — она средне- и крупнозернистая.
Сфера применения Ст3
Существует несколько типов стали Ст3. На область использования того или иного типа сплава оказывают его характеристики.
Спокойная сталь
Из этого материала ведут изготовление разных металлоизделий:
- металлопрокат — листовой и фасонный;
- арматура и трубопрокатные изделия;
- комплектующие, необходимые для создания подвесных металлоконструкций.
Полуспокойная сталь
Отличительная характеристика такого сплава — наличие в нем кислорода (1%). Подобная структура оказывает влияние на твердость и пластичность, снижая их. Материал этого типа подходит для изготовления:
- трубной продукции;
- листопрокатных изделий;
- фасонного металлопроката (уголок, квадрат, шестигранник и прочие).
Кипящие сплавы
Широко востребованы такие виды стали, как кипящие. Интерес производителей к этому сплаву обусловлен прекрасными свойствами, отсутствием сложности при выплавке, доступностью сырья. К положительным характеристикам относят приемлемую стоимость и высокую обрабатываемость материала. Термообработка заготовок не вызывает осложнений, но специалисты предупреждают, что высокая температура способна влиять на сплавы, в формуле которых есть кислород, и может наблюдаться снижение механических свойств, важных для изготовления металлоизделий.