Что нужно знать о стали 09Г2С – описание, технические характеристики и сравнительные данные

Расшифровка 09Г2С

Маркировка стали 09Г2С указывает на химический состав сплава:

1. долю углерода в сплаве — 09;
2. колебание доли марганца 2% в общем объеме Г2;
3. долю кремния до 1% — C.

В сплав 09Г2С добавляются дополнительные компоненты сера, хром, фосфор, никель, медь,алюминий, азот. Они не указываются в маркировке, т.к. доля не превышает цифры 1% от объема сплава. Маркировка стали не всегда соответствует химическому составу, сталь маркируют по показателям структуры, назначения, методам изготовления, по химическим свойствам. Иногда возникает путаница в маркировках, например, 09Г2С путают со сталью 354. Однако 345 это маркер текучести, не имеющий отношения к химическому составу, сталь с такой маркировкой предназначается для применения в строительстве.

Состав и структура

Прежде изучать состав стали 09г2с нужно разобраться с расшифровкой маркировки:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

09Г2С — химический состав

Сталь относится к кремнемарганцовистым. В соответствии с требованиями ГОСТ 27772-88 полностью соответствует стали С345. Последняя используется для изготовления строительных конструкций.

В соответствии с принятой в нашей стране системой маркировки — состав 09Г2С расшифровывается следующим образом:

• углерод (С) — 0,09%;
• марганец (Мn)- 2%;
• кремний (Si) — не более 1%.

Количество легирующих компонентов в составе стали не так и высоко, именно поэтому сталь 09Г2С относят к низколегированным. Этот сплав лежит в основании целого семейства сталей. Например, — 09г2, 09г2дт, 09г2т, 10г2с и многие другие. Характеристики сплавов этого семейства примерно схожи.

Достоинства и недостатки 09Г2С

Недостаток у стали 09Г2С один неустойчивость к ржавчине. Достоинств гораздо больше:

1. прочность;
2. длительность сроков эксплуатации при нормальных условиях (более 30 лет);
3. термоустойчивость не теряет форму при температурах от примерно -70 до 425С;
4. нет отпускной хрупкости;
5. хорошая свариваемость;
6. низкая стоимость;
7. высокая сопротивляемость механическим воздействиям;
8. нетребовательность в обработке.

Подверженность ржавлению ограничивает сферу эксплуатации изделий из стали 09Г2С, однако преимущества перед другими сплавами делает ее самой востребованной и распространенной.

Применение стали 09Г2С

Материал с успехом используется для изготовления износостойких строительных изделий. Это швеллеры, несущие балки, уголки ограждения и прочие изделия. В других отраслях промышленности востребованы такие показатели, как температурный диапазон устойчивости стали. Например, прокладка трубопровода на севере России накладывает определенные требования к материалу изготовления труб. Устойчивость к низким температурам до -70 и экономичность стали 09Г2С это идеальное сочетание для прокладки затратных по количеству материала и подверженных низким температурам коммуникаций, в том числе — трубопроводов. Сталь 09Г2С популярна в автомобилестроении и в химической промышленности благодаря устойчивости к химическому и биологическому воздействию, а также высоким показателям прочности болтового крепления изделий.

Хромомолибденовые стали

Хромомолибденовые стали по сравнению с другими типами имеют относительно невысокие значения ТКЛР. Коэффициенты линейного расширения стали этого типа имеют величину 9,7…15,5·10-6 град-1 при температурах до 1000°С.
Коэффициенты линейного расширения хромомолибденовой стали

Особенности сварки стали 09Г2С

Сталь 09Г2С отличается простотой сварки, это свойство обеспечивается низким содержанием углерода в сплаве. Требований к подогреву нет можно варить без предварительной термической обработки, это не влияет на прочность шва. Способы сваривания и оборудование любые, можно варить газовой горелкой или электрической дугой под флюсом. Стальные изделия не требуют закалки до начала или по окончании сварки и не перегреваются в процессе сварочных работ, благодаря чему не изменяются зернистость и пластичность материала. Т.к. 09Г2С это низколегированный малоуглеродистый сплав, при сварке необходимо использовать различные электроды соответствующего назначения.

Характеристики стали 09Г2С

Сталь 09Г2С поддается ковке в температурном диапазоне 850 1250С. В зависимости от нагрева сталь обладает пределом текучести в диапазоне 255 155 Мпа. Не теряет пластичности при сварке. В температурном диапазоне 100-500С изменение коэффициента линейного расширения составляет 2,4Х10-6 ед. Рабочие температуры в диапазоне от -70 до +425С.

Поставка

Химический состав

Определение стали 09Г2С как низколегированной означает, что содержание легирующих добавок в химическом составе сплава минимально. При увеличении процентной доли элемента или добавки меняется маркировка стали. Данная маркировка определяет сталь 09Г2С как кремнемарганцовистую, это значит, что остальные добавки в сумме не превышают 1-2% от общего объема сплава.

Химический состав в % материала 09Г2С

ГОСТ 19281 — 2014

Температура критических точек материала 09Г2С.

Ударная вязкость

Ударная вязкость показывает, как изделие ведет себя под ударными или динамическими нагрузками и является одной из ключевых технических характеристик сплава. Она сильно зависит от температуры нагрева или охлаждения, поэтому в таблице приведены температурные значения.

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см2*

*только для сортового и фасонного проката

Предел выносливости

Показатель предела выносливости, это значение максимального давления в цикле, при котором сталь не разрушается от усталости металла. Количество циклических нагружений может быть неопределенно большим.

Предел текучести стали 09Г2С

Предел текучести показывает, какое напряжение нужно создать, чтобы деформация стали продолжалась при сохранении нагрузки. Показатель изменяется в зависимости от содержания легирующих добавок и углерода. Кремний и марганец не оказывают влияния на текучесть стали.

Прокаливаемость стали 09Г2С

Закаленный слой какой глубины можно получить при прокаливании изделия на этот вопрос отвечает показатель прокаливаемости. Наибольшее влияние на прокаливаемость оказывает содержание углерода в сплаве.

Технологические свойства стали 09Г2С

К основным технологическим свойствам стали относятся:

• свариваемость определяет качество и прочность сварных соединений;
• флокеночувствительность поражаемость стали флокенами, структурными дефектами, вызываемыми повышенным содержанием водорода;
• склонность к отпускной хрупкости склонность к понижению ударной вязкости после высокого отпуска при медленном охлаждении.

Технологические свойства материала 09Г2С .

Марка 09Г2С — удаоная вязкость, Дж/см2

Механические свойства стали 09Г2С

Информация о механических свойства стали указываются для определенных температур, т.к. металл меняет свои свойства при нагревании/охлаждении. К ним относятся прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.

Механические свойства при Т=20oС материала 09Г2С .

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Свойства по стандарту ГОСТ 14249

Допускаемое напряжение при растяжении, σ, МПа (кгс/см2) при температуре, oС*

*При температуре ниже +20 oС допускаемые напряжения принимают такими же, как при +20 oС, при условии допустимого применения материала данной температуре

Свойства по стандарту ГОСТ 10066-94

*для проката толщиной 0,5-3,9 мм и широной не менее 500 мм

Изгиб до параллейности сторон для горячекатаного и холоднокатаного проката d:=2а, где а — толщина образца, d — диаметр оправки

Свойства по стандарту ГОСТ 32678-2014

* По согласованию между производителем и заказчиком: временное сопротивление разрыву не менее 441 Мпа, предел текучести для остаточной деформации не менее 245 МПа

**Механические свойства труб без термической обработки устанавливают по согласованию между изготовителем и потребителем. В случае отсутствия такого согласования производство сварных холоднодеформированных труб должно соответствовать нормам, указанным в таблице.

Физические свойства стали 09Г2С

К физическим свойствам стали относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент линейного и объемного расширения при температурных изменениях.

Физические свойства материала 09Г2С .

Номенклатура продукции из стали 09Г2С

На металлургических предприятиях нашей страны производят следующий прокат:

• 19281-73 Сортовой и фасонный прокат;
• 19282-73 Листы и полосы.

То есть на рынке металлургической продукции потребители могут приобрести швеллер, уголок, лист и пр. Можно смело говорить, что такая ширина номенклатуры обеспечена именно свойствами и, конечно, ценой этого материала.

Для сравнения, можно сказать, что в среднем цена горячекатанного листа из стали 09Г2С составляет 43 000 рублей за тонну, в то время, как лист обычной стали стоит примерно 41 000 — 43 000. Но, свойства описываемого материала, перекрывают все затраты, связанные с его приобретением и обработкой.

Аналоги и заменители стали 09Г2С

В таблице приведены маркировки сплавов, аналогичных стали 09Г2С на зарубежных рынках. Обратите внимание, не все аналоги являются точными.

Зарубежные аналоги материала

Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

Сравнение 09Г2С с маркой 17Г1С

Две популярные марки стали имеют схожий по содержанию состав, но отличаются рядом характеристик, особенно в структуре. Мартенситная структура стали 09Г2С оптимальна для несущих конструкций, поэтому сталь 09Г2С определяется как конструкционная и широко применятся в строительстве. 17Г1С для изготовления несущих конструкций почти не используют. Повышенное содержание углерода в этом сплаве обеспечивает формирование ферритной структуры, которая, несмотря на прочность, больше подходит и дает возможность для прокладки подземных коммуникаций. Поэтому 17Г1С сталь, из которой делают трубы для теплосетей и промышленных инженерных систем. Она также уступает по морозостойкости, ее нижний температурный предел равен -40С против -70С у сплава 09Г2С, однако отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам до +475С против +425 градусов в случае с 09Г2С.

Хромистые стали

Хромистые стали имеют коэффициент линейного расширения в среднем от 10 до 13·10-6 град-1. Дополнительно стоит отметить стали ШХ15 и 40Х, значение ТКЛР которых составляет 13,4…15,7·10-6 град-1.
Коэффициенты линейного расширения хромистой стали

В чем разница между оцинкованной, нержавеющей и черной сталью

Говоря о показателях коррозийной устойчивости, нержавеющая сталь предпочтительнее, чем оцинкованная и черная, это разные категории защищенности. Оцинкованную сталь от коррозии защищает тонкий или толстый слой цинка, а нержавеющую содержание легирующих добавок в структуре сплава. Это большая разница, т.к. повредить слой цинка легко, за ним обнаружится ничем не защищенная сталь. Нержавеющая сталь не нуждается в защитной пленке, она защищена изнутри собственными химическими свойствами до конца срока службы, отсутствие покрытия никак на ней не сказывается.

Черная сталь не обладает защитой вообще, поэтому является наиболее восприимчивой к коррозии. Для увеличения срока эксплуатации ее рекомендуется покрывать порошковой краской и обрабатывать в полимеризационной печи.

По сроку эксплуатации

Сроки службы работающих деталей у каждой из сталей отличаются в два раза 50 лет у первой против 25 лет у второй и 10 лет у третьей. И это средние показатели, т.к. из-за получения повреждений цинкового слоя изделие, скорее всего, выйдет из строя раньше. Черная сталь является наименее износостойкой.

По экологичности

Цинк при нагревании или под воздействием кислот выделяет вредные соединения оксид цинка, фосфиды. Отравления могут быть разной силы вплоть до летального исхода при обильном поражении. Нержавеющая сталь полностью безопасна в любых изделиях и отлично зарекомендовала себя в производстве посуды. Черный металл также не является токсичным, но из-за подверженности коррозии практически всегда изолирован от человека защитным слоем краски.

По стоимости

Нижняя граница стоимости 1 тонны обыкновенного нержавеющего листа 113 тыс. рублей. Оцинкованный горячекатный лист такого же веса можно купить по цене от 67 тыс. рублей.Цена такого же листа черной стали начинается от 45 тыс. рублей. На стоимость также влияют качественные характеристики стали и выбор производителей. Подробнее об этом читайте в материалах нашего сайта.