Сталь 09Г2С
| Профиль | Размер (мм) | НТД |
| Круг | ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 | |
| Круг калиброванный | ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 | |
| Квадрат | ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 | |
| Поковка | ГОСТ 1133-71 |
Характеристики стали 09Г2С
Эксплуатационные и технические характеристики изделий из стали 09Г2С регламентируются нормами ГОСТ 19281-73. В состав данного сплава входит 11 элементов.
Процентное соотношение всех компонентов вещества представлено в таблице ниже и на диаграмме.
| Cr | Mn | Ni | Mo | C | Fe | P | S |
| до 0,3 | 1,3 – 1,7 | до 0,3 | 0,25 – 0,4 | до 0,12 | 96-97 | до 0,035 | до 0,04 |
Сталь 09Г2С, твердость которой по Бринеллю — 450-490 МПа, одна из самых востребованных в строительстве марка стали для 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.
Сталь 09Г2 разбивают на категории в зависимости от требований к испытаниям на ударный изгиб. Характеристикой является ударная вязкость KCU — способность материала к поглощению механической энергии в процессе деформации и разрушения под действием нагрузки.
Категория указывается вместе с маркой стали. Например, сталь с категорией 12 обозначается как 09Г2С-12. Категория 15 — 09Г2С-15. Разница между ними в температурах ударной вязкости.
Класс прочности 09Г2С описывается ГОСТ 19281-2014.
Расшифровка стали 09Г2С
- 09 – количественная доля содержания углерода в сплаве (0,09%);
- Г2 – это марганец и его часть во всем объеме колеблется в районе 2% (точная цифра колеблется от 1,3 до 2%);
- С – обозначает кремний, отсутствие цифр после символа говорит о том, что его менее 1%.
Преимущества стали 09Г2С
- Высокая механическая прочность
- Долговечность – срок службы деталей из этой стали более 30 лет
- Широкий диапазон рабочей температуры – от -70°С до +425°С
- Отсутствует склонность к отпускной хрупкости
- После отпуска вязкость стали не снижается
- Не теряет пластичность и не изменяет зернистость при сварке элементов
Применение стали 09Г2С
- Отопительных и паровых котлов;
- Сварных сложных конструкций
- нефтяная промышленность – прокладка труб на крайнем севере России, монтаж сложных сварных деталей;
- машиностроение – производство паровых котлов, иного оборудования для работы при высоких температурах;
- В простых уличных конструкциях
Удельный вес этого сплава составляет 7,85 г/см3. Свариваемость этой стали не ограничена.
Способы сварки:
- ручная дуговая (РДС)
- аргонно-дуговая (АДС) под флюсом и с газовой защитой
- электрошлаковая (ЭШС)
Температура критических точек составляет:
- Ac1 = 725°
- Ac3(Acm) = 860°
- Ac3(Acm) = 860°
- Ar1 = 625°
У материала отсутствуют флокеночувствительность и склонность к отпускной хрупкости.
Температура ковки:
- начало – 1250°С
- конец – 850°С
Обрабатываемость резанием доступна в нормализованном отпущенном состоянии δB=520 МПа, Кυ б.ст=1,0 К υ тв. спл=1,6
Удельный и объемный вес стали. Таблица веса 1м2 стали различных марок.
Сталь – деформируемый сплав малого количества углерода (до 2%) с железом и другими элементами. Это один из самых распространённых материалов, применяемый в почти во всех отраслях промышленности. Классифицируются по маркам стали, которые различаются по структуре, различным механическим и различным физическим свойствам, а также по химическому составу.
Ниже приведена таблица веса 1м2 стали, наиболее распространённых марок в г/см3:Вес стали популярных типов: легированной, углеродистой, штамповой, рессорно-пружинная и других
| Тип стали | Марка | Удельный вес (г/см3) |
| криогенная нержавеющая конструкционная | 12Х18Н10Т | 7,9 |
| жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая | 08Х18Н10Т | 7,9 |
| низколегированная конструкционная | 09Г2С | 7,85 |
| качественная конструкционная углеродистая | 10,20,30,40 | 7,85 |
| углеродистая конструкционная | Ст3сп, Ст3пс | 7,87 |
| штамповая инструментальная | Х12МФ | 7,7 |
| рессорно-пружинная конструкционная | 65Г | 7,85 |
| штамповая инструментальная | 5ХНМ | 7,8 |
| легированная конструкционная | 30ХГСА | 7,85 |
| сталь высоко-углеродистая | 70 (ВС и ОВС) | 7,85 |
| сталь среднеуглеродистая | 45 | 7,85 |
| сталь мало-углеродистая | 10 и 10А; 20 и 20А | 7,85 |
| сталь мало-углеродистая электро-техническая (Армко) | А и Э; ЭА; ЭАА | 7,8 |
| сталь хромистая | 15ХА | 7,74 |
| сталь хромоалюминиевомолибденовая азотируемая | 38ХМЮА | 7,65 |
| сталь хромомарганцовокремнистая | 25ХГСА | 7,85 |
| сталь хромованадиевая | 30ХГСА; 20ХН3А | 7,85 |
Так как существует огромное количество марок стали (около 1500), мы представили только удельный вес стали наиболее распространённых марок. Более подробную информацю про вес 1 м2 стали можно найти в других статьях на нашем сайте.
Исходя из характеристик стали, можно выделить такие основные – плотность, коэффициент линейного расширения, модули упругости и сдвига. По химическому составу различают легированные и углеродистые. В последнюю, на ряду с углеродом и добавлением железа, также добавляют марганец (0,1 – 1,0%) и кремний (до 0,4%). Для добавления особых свойств в сталь добавляют вредные примеси: фосфор – придаёт хрупкости при низких температурах, а при нагревании до определённых температур, уменьшает пластичность; сера – образовывает мелкие трещины (красноломкость) при высоких температурах.
Рассчитываться удельный вес стали по следующей формуле: y=P/V, где P – вес однородного тела, V – объём соединения. Получаемый параметр постоянный и работает только тогда, когда сталь имеет абсолютно плотное состояние и непористую структуру.
По справочнику физических свойств и материалов установлено, что вес стали 1м2 идентичен плотности стали, что равняется 7,85 г/см3. Изменяется этот параметр так:
| Обработка стали/Добавление примесей | Изменения по сравнению с стандартом 7,85 г/см3 |
| углерод | удельный вес уменьшается |
| хром, алюминий, марганец | удельный вес уменьшается |
| кобальт, вольфрам, медь | удельный вес увеличивается |
| деформации волочением | удельный вес увеличивается, но не более 2-3% |
Применение
Сталь предназначена для создания строительных конструкций. Это обусловлено высокой прочностью и надежностью, возможностью сократить расход металла на изготовление элементов. Например, при использовании обычного сплава толщина изделия равна 5 мм, а 09Г2С – 2,5-3 мм. Однако стоимость материалов отличается.
Читать также: Как подключить регулятор оборотов к болгарке
Лист стали 09Г2С
Технические показатели металла позволяют использовать его -70/ +450 С. Поэтому он предназначен для создания различных элементов и соединений, а высокая свариваемость дает возможность создавать сложные агрегаты для машино- и судостроительной, железнодорожной отрасли. Термообработанная сталь применяется для создания трубопроводов. В северных районах она используется для передачи углеводорода.
Отменные свойства металла позволяют изготавливать фасонный прокат – двутавры, уголки и пр. Сфера применения стали 09Г2С охватывает элементы, используемые в станкостроении, транспортной промышленности и строительстве.
Из нее строят ограждения, щиты для размещения рекламы, небольшие архитектурные формы. Она востребована и при оснащении котлов.
Сталь обеспечивает долговечность и надежность элементам, применяемым в производстве, транспортных сетях, коммунальном хозяйстве, а также на предприятиях, расположенных в северных районах. Фланцы являются массовым продуктом, изготовленным из марки стали 09Г2С, т.к. сохраняют свои свойства при эксплуатации в большом диапазоне температур.
Возведение складского здания
Популярность металла обусловлена большим количеством преимуществ, среди которых:
- высокая технологичность;
- экономичность;
- простота обработки сварных конструкций;
- малый вес;
- прочность;
- устойчивость к износу.
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 о С, конец – 850 о С.
Таблица твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору
Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.
Испытание на твердость — основной метод оценки качества термообработки изделия.
Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ
определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.
Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB
. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как
HRA
или
HRC
(в зависимости от нагрузки).
Твердость по методу Виккерса (HV)
определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.
Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.
Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов
| Детали и инструменты | Число твердости HRC |
| Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные | 33…38 |
| Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона | 35…40 |
| Шлицы круглых гаек | 36…42 |
| Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам | 40…45 |
| Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные | 45…50 |
| Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги | 50…60 |
| Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса | 56…60 |
| Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб | 56…64 |
| Копиры, ролики копирные | 58…63 |
| Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг | 60…64 |
Таблица соотношений между числами твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору
Указанные значения твердости по Роквеллу, Виккерсу и Шору соответствуют значениям твердости по Бринеллю, определенным с помощью шарика диаметром 10 мм.
| По Роквеллу | По Бринеллю | По Виккерсу (HV) | По Шору | |||
| HRC | HRA | HRB | Диаметр отпечатка | HB | ||
| 65 | 84,5 | — | 2,34 | 688 | 940 | 96 |
| 64 | 83,5 | — | 2,37 | 670 | 912 | 94 |
| 63 | 83 | — | 2,39 | 659 | 867 | 93 |
| 62 | 82,5 | — | 2,42 | 643 | 846 | 92 |
| 61 | 82 | — | 2,45 | 627 | 818 | 91 |
| 60 | 81,5 | — | 2,47 | 616 | — | — |
| 59 | 81 | — | 2,5 | 601 | 756 | 86 |
| 58 | 80,5 | — | 2,54 | 582 | 704 | 83 |
| 57 | 80 | — | 2,56 | 573 | 693 | — |
| 56 | 79 | — | 2,6 | 555 | 653 | 79,5 |
| 55 | 79 | — | 2,61 | 551 | 644 | — |
| 54 | 78,5 | — | 2,65 | 534 | 618 | 76,5 |
| 53 | 78 | — | 2,68 | 522 | 594 | — |
| 52 | 77,5 | — | 2,71 | 510 | 578 | — |
| 51 | 76 | — | 2,75 | 495 | 56 | 71 |
| 50 | 76 | — | 2,76 | 492 | 549 | — |
| 49 | 76 | — | 2,81 | 474 | 528 | — |
| 48 | 75 | — | 2,85 | 461 | 509 | 65,5 |
| 47 | 74 | — | 2,9 | 444 | 484 | 63,5 |
| 46 | 73,5 | — | 2,93 | 435 | 469 | — |
| 45 | 73 | — | 2,95 | 429 | 461 | 61,5 |
| 44 | 73 | — | 3 | 415 | 442 | 59,5 |
| 42 | 72 | — | 3,06 | 398 | 419 | — |
| 40 | 71 | — | 3,14 | 378 | 395 | 54 |
| 38 | 69 | — | 3,24 | 354 | 366 | 50 |
| 36 | 68 | — | 3,34 | 333 | 342 | — |
| 34 | 67 | — | 3,44 | 313 | 319 | 44 |
| 32 | 67 | — | 3,52 | 298 | 302 | — |
| 30 | 66 | — | 3,6 | 285 | 288 | 40,5 |
| 28 | 65 | — | 3,7 | 269 | 271 | 38,5 |
| 26 | 64 | — | 3,8 | 255 | 256 | 36,5 |
| 24 | 63 | 100 | 3,9 | 241 | 242 | 34,5 |
| 22 | 62 | 98 | 4 | 229 | 229 | 32,5 |
| 20 | 61 | 97 | 4,1 | 217 | 217 | 31 |
| 18 | 60 | 95 | 4,2 | 207 | 206 | 29,5 |
| — | 59 | 93 | 4,26 | 200 | 199 | — |
| — | 58 | — | 4,34 | 193 | 192 | 27,5 |
| — | 57 | 91 | 4,4 | 187 | 186 | 27 |
| — | 56 | 89 | 4,48 | 180 | 179 | 25 |
tekhnar.ru
Свойства легированных сталей. Испытание на твёрдость по Бринеллю
Для получения при закалке тонкого твердого слоя, равномерного по поверхности применяют мелкозернистые стали с пониженной прокаливаемостью, у которых ограничено содержание марганца и кремния, а также хрома, никеля, меди и пр. и создана устойчивая наследственная мелкозернистость путем модифицирования алюминием, титаном и пр. При увеличении содержания алюминия (сверх 0,10—0,12%) измельчение зерна прекращается, но так как твердый раствор продолжает обогащаться алюминием, прокаливаемость стали повышается.
Например:
В автомобильной промышленности для шестерен неответственного назначения, допускающих сквозную закалку зубьев (например, венец маховика автомобильных двигателей, работающий только при пуске), используют сталь с пониженной прокаливаемостью марки 55ПП содержащей 0,55 – 0,63%С и <0,5 % примесей (Si, Mn, Cr и Си) и регламентированной прокаливаемости 47РП, содержащей 0,44 – 0,51%С; 1,0 – 1,2 % Мn; 0,06 – 0,12%Ti.
15. Опишите процесс старения стали
Старение – термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.
В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов.
В отличие от отпуска, после старения увеличиваются прочность и твердость, и уменьшается пластичность.
Старение сплавов связано с переменной растворимостью избыточной фазы, а упрочнение при старении происходит в результате дисперсионных выделений при распаде пересыщенного твердого раствора и возникающих при этом внутренних напряжений.
Основное назначение старения – повышение прочности и стабилизация свойств.
Различают старение естественное, искусственное и после пластической деформации.
После старения повышается прочность и снижается пластичность низкоуглеродистых сталей в результате дисперсных выделений в феррите цементита третичного и нитридов.
Аналоги и заменители стали 09Г2С
При разработке металлических конструкций инженер-конструктор может выполнить замену 09Г2С на следующие стали отечественного производства 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т,10Г2С. Кроме того, в отечественной промышленности широко применяют и импортные аналоги, такие как: A 516-55 (ANSI – США), SM41B (JIS – Япония).
Марка металлопроката
Заменитель
09Г2С
09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С
Зарубежные аналоги Стали 09Г2С
| Германия | Япония | Китай | Болгария | Венгрия | Румыния |
| DIN,WNr | JIS | GB | BDS | MSZ | STAS |
| 13Mn69MnSi5 | SB49 | 12Mn | 09G2S | VH2 | 9SiMn16 |
Условные обозначения
| Механические свойства | |
| σB | временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа |
| σ0,2 | предел текучести условный, МПа |
| σсж | предел прочности при сжатии, МПа |
| σсж0,2 | предел текучести при сжатии, МПа |
| σ0,05 | предел упругости, МПа |
| σизг | предел прочности при изгибе, МПа |
| σ-1 | предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа |
| δ5 , δ4 , δ10 | относительное удлинение после разрыва, % |
| ψ | относительное сужение, % |
| ν | относительный сдвиг, % |
| ε | относительная осадка при появлении первой трещины, % |
| τК | предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа |
| τ-1 | предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа |
| KCU и KCV | ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2 |
| HRCэ и HRB | твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно) |
| HB | твёрдость по Бринеллю |
| HV | твёрдость по Виккерсу |
| HSD | твёрдость по Шору |
| Физические свойства | |
| E | модуль упругости нормальный, ГПа |
| G | модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |
| ρn | плотность, кг/м3 |
| λ | коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C) |
| ρ | удельное электросопротивление, Ом∙м |
| α | коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С |
| с | удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С) |
Нормативные документы
В России изготавливают:
- сортовой и фасонный прокат по ГОСТ 19281-73;
- листы и полосы по ГОСТ 19282-73.
Среди них имеются уголки, двутавры, листы и пр. Большой ассортимент продукции позволяет подобрать оптимальное сечение в зависимости от назначения, сделать решение экономически эффективным.
Горячекатаный лист стоит около 43 руб./кг, а лист из обычной стали – 41-43 руб./кг. Однако характеристики конструкционной стали 09Г2С в несколько раз превосходят показатели обычного металла.
Характеристики рассматриваемой стали
За счет включения в состав определенных примесей ст 09г2с приобретает характеристики следующего типа:
- Повышенный механический предел прочности.
- Сопротивление воздействию высоких температур.
- Возможность проведения термообработки для повышения эксплуатационных качеств. К примеру, закалка существенно повышает твердость поверхности.
- Плотность или удельный вес составляет 7,85 грамма на кубический сантиметр материала. Этот момент определяет возможность получения легких изделий.
Кроме этого, сварка может проходить без предварительного подогрева структуры. Поэтому процесс сваривания отдельных деталей, изготавливаемых из рассматриваемого материала, существенно упрощен. Хорошая свариваемость определяется низкой концентрацией углерода.
Востребованность о9г2с связана с тем, что практически ни один аналог не обладает подобными механическими свойствами. Изделия из рассматриваемого металла могут использоваться при температуре от -70 до 450 градусов Цельсия.
Состав и структура
Прежде изучать состав стали 09г2с нужно разобраться с расшифровкой маркировки:
- Цифра, стоящая спереди, — количество основного компонента состава помимо железа. В данном случае это углерод, процентное содержание которого достигает 0,09%. От его количества зависит показатель твердости, прочности материала.
- Буква после числового обозначения — наличие химической обработки стали при производстве. В состав вводится определенное количество марганца. Цифра после буквы указывает на процентное содержание вносимого компонента.
- Последний символ — наличие легирующего компонента. В данном случае это кремний, процентное содержание которого не может превышать 1%.
Список дополнительных легирующих компонентов, вредных примесей:
- кремний — от 0,5 до 0,8%;
- никель — не более 0,3%;
- марганец — от 1,3 до 1,7%;
- фосфор — не более 0,035%;
- сера — не более 0,04%;
- хром — не более 0,3%;
- мышьяк — не более 0,08%;
- медь — до 0,3%;
- азот — до 0,008%.
Количество железа — от 96 до 97%, углерода — до 0,12%. Общее процентное содержание легирующих компонентов может достигать 2,5%. Требования к составу указаны в ГОСТ 27772-88.
Арматура из стали (Фото: pixabay.com)
