Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная низколегированная 14ХГС

Сталь конструкционная низколегированная марки 14ХГС: описание, свойства и применение

Сталь 14ХГС относится к классу конструкционных низколегированных сталей, обладающих повышенной прочностью и свариваемостью. Благодаря своим свойствам, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных металлоконструкций и деталей, работающих в условиях статических и динамических нагрузок.

 

Расшифровка обозначения марки 14ХГС:

• 14: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. приблизительно 0,14% углерода.
• Х: Обозначает наличие хрома в составе стали.
• Г: Обозначает наличие марганца в составе стали.
• С: Обозначает наличие кремния в составе стали.

Отсутствие цифр после букв означает, что содержание этих элементов в стали не превышает 1.5%. В данном случае, сталь содержит до 1,5% хрома, марганца и кремния.

 

Свойства стали 14ХГС:

• Высокая прочность: Обеспечивает устойчивость к статическим и динамическим нагрузкам, позволяя использовать сталь в ответственных конструкциях.
• Хорошая свариваемость: Позволяет создавать сложные конструкции методом сварки без ухудшения механических свойств.
• Повышенная коррозионная стойкость: Легирующие элементы (хром, марганец, кремний) повышают устойчивость стали к атмосферной коррозии по сравнению с углеродистыми сталями.
• Хладостойкость: Сохраняет свои механические свойства при низких температурах, что делает её пригодной для использования в условиях холодного климата.
• Удовлетворительная обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке резанием, что упрощает изготовление деталей сложной формы.
• Улучшаемость: Может быть подвергнута термической обработке (закалке и отпуску) для повышения прочности и твердости.

 

Химический состав стали 14ХГС (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.12 - 0.19
Кремний (Si)	0.50 - 0.80
Марганец (Mn)	0.70 - 1.00
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.040
Фосфор (P)	до 0.035
Мышьяк (As)	до 0.08
Ванадий (V)	до 0.15
Титан (Ti)	до 0.03
Азот (N)	до 0.008

 

Механические свойства стали 14ХГС (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 14ХГС зависят от способа обработки, размеров проката и других факторов. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и соответствуют нормализованному состоянию при комнатной температуре для проката толщиной до 60 мм.

Характеристика	Значение	Единица измерения
Предел текучести (σт)	≥ 355	МПа
Временное сопротивление (σв)	510 - 650	МПа
Относительное удлинение (δ5)	≥ 21	%
Относительное сужение (ψ)	≥ 50	%
Ударная вязкость (KCU)	≥ 59	Дж/см²
Твердость по Бринеллю (HB)	143 - 197

 

Расшифровка обозначений:

• σт (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает деформироваться без увеличения нагрузки. Важный показатель для проектирования конструкций, так как определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать деталь без остаточной деформации.
• σв (Временное сопротивление): Максимальное напряжение, которое материал выдерживает до разрушения. Характеризует прочность материала.
• δ5 (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва. Показывает пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва. Также характеризует пластичность материала.
• KCU (Ударная вязкость): Способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках. Важный показатель для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок.

 

Физические свойства стали 14ХГС:

Характеристика	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости первого рода (E)	206 - 216	ГПа
Коэффициент линейного термического расширения (α)	11.7 x 10⁻⁶ (20-100°C)	1/°C
Теплопроводность (λ)	44 - 52	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	465	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.23 x 10⁻⁶	Ом·м

 

Сферы применения стали 14ХГС:

Благодаря своим свойствам, сталь 14ХГС находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение: Изготовление деталей и узлов машин и механизмов (валы, оси, шестерни, рычаги, крепежные элементы), работающих в условиях высоких нагрузок и знакопеременных напряжений.
• Строительство: Производство сварных строительных конструкций (мосты, фермы, балки, колонны), эксплуатируемых в различных климатических условиях.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление труб, емкостей и оборудования для транспортировки и хранения нефти и газа.
• Энергетика: Производство деталей паровых турбин, котлов и другого оборудования электростанций.
• Транспортное машиностроение: Детали вагонов, локомотивов, автомобильной техники.
• Производство подъемно-транспортного оборудования: Краны, экскаваторы, погрузчики.
• Сельскохозяйственное машиностроение: Детали почвообрабатывающих машин и другой сельскохозяйственной техники.

 

Виды металлопроката из стали 14ХГС:

Сталь 14ХГС поставляется в виде широкого ассортимента металлопроката:

• Листовой прокат: Листы и полосы различной толщины (тонколистовой, толстолистовой). Используются для изготовления сварных конструкций, корпусов, обшивки.
• Сортовой прокат: Круг, квадрат, шестигранник. Используется для изготовления деталей методом механической обработки.
• Фасонный прокат: Уголок, швеллер, двутавр. Используется для изготовления строительных конструкций, каркасов.
• Трубы: Бесшовные и сварные трубы различного диаметра и толщины стенки. Используются для транспортировки жидкостей и газов.
• Поковки и штамповки: Заготовки для деталей, изготавливаемые методом ковки или штамповки.

 

Соответствующие ГОСТы:

Сталь 14ХГС и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 4543-2016. Сталь легированная конструкционная и инструментальная. Общие технические условия. - Определяет химический состав и общие требования к качеству стали 14ХГС.
• ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. - Распространяется на прокат из низколегированных сталей, включая 14ХГС.
• ГОСТ 27772-2021. Прокат листовой для строительных стальных конструкций. Общие технические условия. - Регламентирует требования к листовому прокату из стали 14ХГС, используемому в строительстве.
• ГОСТ 82-70. Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. Сортамент. - Определяет сортамент широкополосного проката из стали различных марок, включая 14ХГС.
• ГОСТ 535-2005. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия. - Хотя основной упор на углеродистые стали, общий стандарт на сортовой прокат.
• ГОСТ 2590-2006. Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006. Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 8240-97. Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент.
• ГОСТ 8509-93. Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 8510-86. Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 10705-80. Трубы стальные электросварные. Технические условия. - Распространяется на электросварные трубы, которые могут быть изготовлены из стали 14ХГС.
• ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.

Это не исчерпывающий список, так как в зависимости от конкретной продукции и области применения могут применяться и другие ГОСТы и технические условия.

 

Операции в цехах с использованием стали 14ХГС:

Сталь 14ХГС используется на различных этапах производства в различных цехах, в зависимости от конечного продукта:

• Металлургическое производство:
  • Электросталеплавильный цех: Производство стали 14ХГС путем переплава металлолома и легирующих элементов в электропечах. Контроль химического состава и качества стали.
  • Разливочный цех: Разливка жидкой стали в слитки или заготовки для дальнейшей переработки.
  • Прокатный цех: Горячая прокатка слитков или заготовок в листовой, сортовой и фасонный прокат.
• Заготовительное производство:
  • Цех подготовки производства: Разработка технологической документации, выбор оборудования и инструмента.
  • Склад металла: Хранение и учет металлопроката из стали 14ХГС.
  • Участок резки металла: Резка металлопроката на заготовки нужной длины и формы (газовая резка, механическая резка).
• Механическая обработка:
  • Токарный цех: Обработка заготовок на токарных станках для получения деталей вращения (валы, оси, шестерни).
  • Фрезерный цех: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения деталей сложной формы.
  • Сверлильный цех: Сверление отверстий в заготовках.
  • Шлифовальный цех: Финишная обработка деталей для достижения высокой точности и чистоты поверхности.
  • Термический цех: Термическая обработка деталей (закалка, отпуск, нормализация) для улучшения их механических свойств.
• Сварочное производство:
  • Сварочный цех: Сварка металлоконструкций из стали 14ХГС методом дуговой сварки, газовой сварки или другими методами. Контроль качества сварных швов.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Кузнечный цех: Изготовление поковок из стали 14ХГС методом ковки.
  • Прессовый цех: Изготовление штамповок из стали 14ХГС методом штамповки.
• Контроль качества:
  • Лаборатория металлов: Проведение механических испытаний и химического анализа стали 14ХГС для контроля качества.
  • Участок неразрушающего контроля: Проведение неразрушающего контроля сварных швов и других элементов конструкции для выявления дефектов.

 

В заключение, сталь 14ХГС является универсальным и надежным материалом, широко используемым в различных отраслях промышленности. Ее высокие механические свойства, хорошая свариваемость и относительная устойчивость к коррозии делают ее привлекательным выбором для изготовления ответственных конструкций и деталей. Правильный выбор марки стали, соблюдение технологических режимов при ее обработке и сварке являются важными факторами для обеспечения надежности и долговечности изделий из стали 14ХГС.