Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества Ст3пс

Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества Ст3пс: описание, свойства, применение

Сталь Ст3пс – одна из наиболее распространенных марок углеродистой стали обыкновенного качества, широко используемая в различных отраслях промышленности и строительства. Благодаря своим сбалансированным механическим свойствам, хорошей свариваемости и доступной цене, она является оптимальным выбором для изготовления множества конструкционных элементов и деталей.

1. Общие характеристики и свойства стали Ст3пс

Сталь Ст3пс относится к группе углеродистых сталей обыкновенного качества. Буквенно-цифровое обозначение марки расшифровывается следующим образом:

• Ст – сталь углеродистая;
• 3 – условный номер марки, определяющий уровень механических свойств (прочность и пластичность); чем выше номер, тем выше прочность и ниже пластичность;
• пс – полуспокойная сталь, характеризующаяся промежуточным содержанием кислорода, что обеспечивает более однородную структуру по сравнению с кипящей сталью (кп) и меньшую склонность к ликвации (неоднородности химического состава) по сравнению со спокойной сталью (сп).

Основные свойства стали Ст3пс:

• Хорошая свариваемость: Сталь Ст3пс отлично сваривается всеми видами сварки (ручной дуговой, автоматической под флюсом, газовой и др.) без ограничений, что делает ее незаменимой при изготовлении сварных конструкций. Не требует предварительного подогрева или последующей термообработки.
• Достаточная прочность: Обладает достаточной прочностью для изготовления ненагруженных и слабонагруженных элементов конструкций.
• Удовлетворительная пластичность и ударная вязкость: Обеспечивает возможность обработки давлением (ковка, штамповка, гибка) и эксплуатации в условиях умеренных динамических нагрузок.
• Невысокая стоимость: Относится к сталям с доступной ценой, что делает ее экономически выгодным материалом для массового применения.
• Ограниченная коррозионная стойкость: Как и большинство углеродистых сталей, подвержена коррозии во влажной атмосфере и агрессивных средах. Требует защиты (окраска, цинкование и т.п.) для обеспечения длительного срока службы.
• Обрабатываемость резанием: Хорошо обрабатывается резанием, что позволяет изготавливать детали сложной формы на металлорежущих станках.

2. Химический состав стали Ст3пс (ГОСТ 380-2005)

Химический состав стали Ст3пс строго регламентируется ГОСТ 380-2005 "Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки". Он определяет процентное содержание основных элементов, влияющих на свойства стали.

Элемент	Массовая доля, % (не более)
Углерод (C)	0.14 - 0.22
Марганец (Mn)	0.40 - 0.65
Кремний (Si)	0.05 - 0.15
Сера (S)	0.05
Фосфор (P)	0.04
Хром (Cr)	0.30
Никель (Ni)	0.30
Медь (Cu)	0.30
Мышьяк (As)	0.08

Примечание: Допускается наличие остаточных количеств других элементов, не оказывающих существенного влияния на свойства стали.

Влияние элементов на свойства стали Ст3пс:

• Углерод (C): Основной элемент, определяющий прочность и твердость стали. Повышение содержания углерода увеличивает прочность, но снижает пластичность и свариваемость.
• Марганец (Mn): Раскисляет сталь, повышает прочность и твердость, улучшает свариваемость, снижает вредное влияние серы.
• Кремний (Si): Раскисляет сталь, повышает прочность и упругость.
• Сера (S): Вредная примесь, ухудшающая механические свойства (пластичность, ударную вязкость) и свариваемость. Содержание серы строго ограничивается.
• Фосфор (P): Вредная примесь, повышающая хладноломкость (склонность к хрупкому разрушению при низких температурах). Содержание фосфора также строго ограничивается.

3. Механические свойства стали Ст3пс

Механические свойства стали Ст3пс регламентируются ГОСТ 380-2005 и характеризуют ее способность сопротивляться различным видам нагрузок.

Свойство	Значение
Предел текучести (σт), МПа	215
Предел прочности (временное сопротивление, σв), МПа	380 - 490
Относительное удлинение (δ5), %	25
Ударная вязкость (KCU), Дж/см2	294 (при 20°C)
Твердость по Бринеллю (HB)	131

Расшифровка обозначений:

• σ_т (Предел текучести): Напряжение, при котором сталь начинает пластически деформироваться без заметного увеличения нагрузки. Важная характеристика при расчете конструкций на прочность.
• σ_в (Предел прочности, временное сопротивление): Напряжение, при котором сталь разрушается при растяжении.
• δ₅ (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность стали.
• KCU (Ударная вязкость): Способность стали сопротивляться хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в Дж/см².
• HB (Твердость по Бринеллю): Сопротивление материала вдавливанию индентора (шарика) под нагрузкой.

Важно: Механические свойства могут незначительно отличаться в зависимости от толщины проката и способа производства.

4. Физические свойства стали Ст3пс

Физические свойства стали Ст3пс определяют ее поведение при воздействии различных физических факторов (температура, электричество, магнитное поле).

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м3	7850
Модуль упругости (E), ГПа	200
Коэффициент линейного расширения (α), 10-6/°C	12 (при 20-100°C)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	58
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	462
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.145

Расшифровка обозначений:

• ρ (Плотность): Масса вещества в единице объема.
• E (Модуль упругости): Характеризует способность материала сопротивляться упругой деформации.
• α (Коэффициент линейного расширения): Относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 градус.
• λ (Теплопроводность): Способность материала проводить тепло.
• c (Удельная теплоемкость): Количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 градус.
• ρ (Электрическое сопротивление): Способность материала оказывать сопротивление прохождению электрического тока.

5. Области применения стали Ст3пс

Сталь Ст3пс широко применяется в различных отраслях промышленности и строительства благодаря своим оптимальным свойствам и доступной цене. Основные области применения:

• Строительство:
  • Металлические конструкции зданий и сооружений (фермы, балки, колонны, связи).
  • Ограждения, перила, лестницы.
  • Элементы опалубки.
  • Армирование железобетонных конструкций (в виде арматурных стержней).
  • Несущие и вспомогательные элементы мостов и эстакад.
• Машиностроение:
  • Изготовление корпусных деталей, кронштейнов, рычагов, осей, валов, фланцев и других деталей, не требующих высокой прочности и износостойкости.
  • Детали сельскохозяйственной техники (рамы, корпуса, элементы рабочих органов).
  • Элементы кузовов автомобилей и вагонов.
  • Производство труб для водо- и газопроводов.
• Металлоконструкции:
  • Изготовление сварных металлоконструкций различного назначения (резервуары, емкости, платформы, опоры).
  • Производство профилей (уголок, швеллер, двутавр) для строительных и машиностроительных целей.
• Судостроение:
  • Элементы корпусов судов (вспомогательные конструкции).
• Производство товаров народного потребления:
  • Изготовление металлической мебели, стеллажей, полок.
  • Производство бытовых приборов и инструментов.
  • Элементы садовой техники и инвентаря.

Преимущества использования стали Ст3пс:

• Универсальность: Подходит для широкого спектра применений.
• Экономичность: Доступная цена делает ее выгодным выбором для массового применения.
• Технологичность: Легко обрабатывается различными способами (сварка, резка, гибка, штамповка).

6. Виды металлопроката из стали Ст3пс

Сталь Ст3пс поставляется в виде широкого ассортимента металлопроката:

• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный (толстый лист).
  • Лист холоднокатаный (тонкий лист).
• Сортовой прокат:
  • Круг.
  • Квадрат.
  • Полоса.
  • Шестигранник.
• Фасонный прокат:
  • Уголок (равнополочный и неравнополочный).
  • Швеллер.
  • Двутавр (балка).
  • Профильные трубы (квадратные, прямоугольные, овальные).
• Трубы:
  • Трубы электросварные.
  • Трубы бесшовные.
• Арматура:
  • Арматурные стержни гладкие (А-I, А240).

Выбор вида металлопроката зависит от конкретного применения и требований к конструкции.

7. ГОСТы, регламентирующие сталь Ст3пс и металлопрокат из нее

Существует множество ГОСТов, регламентирующих производство и применение стали Ст3пс, а также металлопроката из нее. Вот основные из них:

• ГОСТ 380-2005 "Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки" (определяет химический состав и механические свойства стали).
• ГОСТ 14637-89 "Сталь углеродистая обыкновенного качества. Листы толстые. Технические условия".
• ГОСТ 16523-97 "Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия".
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент".
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент".
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент".
• ГОСТ 8509-93 "Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент".
• ГОСТ 8510-86 "Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент".
• ГОСТ 8240-97 "Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент".
• ГОСТ 8239-89 "Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент".
• ГОСТ 10704-91 "Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент".
• ГОСТ 3262-75 "Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия".
• ГОСТ 5781-82 "Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия" (для арматуры из стали Ст3пс).

Этот список не является исчерпывающим, и в зависимости от конкретного вида продукции и области применения могут применяться и другие ГОСТы и стандарты.

8. Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали Ст3пс

Сталь Ст3пс находит широкое применение в различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий, где с ней проводятся различные технологические операции:

• Заготовительный цех:
  • Резка металла: Рубка на гильотинах, резка на ленточнопильных станках, газовая резка (кислородная или плазменная) для получения заготовок нужного размера и формы.
  • Правка и гибка: Устранение деформаций проката и придание заготовкам необходимой кривизны на прессах и вальцах.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали Ст3пс различными способами сварки (ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая под флюсом и др.) для создания сварных конструкций.
  • Зачистка сварных швов: Удаление шлака, брызг металла и других дефектов с поверхности сварных швов с помощью шлифовальных машин и другого инструмента.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Обработка деталей на токарных станках для придания им точных размеров и формы (проточка, расточка, нарезание резьбы).
  • Фрезерная обработка: Обработка деталей на фрезерных станках для создания плоских и фасонных поверхностей, пазов, канавок и других элементов.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях с помощью сверлильных станков.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей деталей для достижения высокой точности и гладкости.
• Кузнечный цех:
  • Ковка: Обработка металла давлением в нагретом состоянии для изменения его формы и структуры.
  • Штамповка: Получение деталей заданной формы путем деформации металла в штампах.
• Термический цех:
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости. Применяется редко для стали Ст3пс.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для повышения прочности и твердости. Применяется редко для стали Ст3пс.
• Цех металлоконструкций:
  • Сборка и сварка крупных металлоконструкций из отдельных элементов, изготовленных в других цехах.
  • Контроль качества сварных соединений.
  • Окраска и защита металлоконструкций от коррозии.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление и ремонт технологической оснастки (штампы, пресс-формы, кондукторы, приспособления) для различных производственных процессов.
• Ремонтно-механический цех:
  • Изготовление и ремонт запасных частей и оборудования для поддержания работоспособности предприятия.

В каждом из этих цехов сталь Ст3пс используется для изготовления различных деталей, элементов конструкций и технологической оснастки, обеспечивая бесперебойную работу предприятия. Благодаря своим свойствам и доступности, сталь Ст3пс является незаменимым материалом в современном производстве.