Чем отличается Ст20 и Ст3? Сравниваем механические и химические свойства

09 декабря 2021, 09:42

Углеродистую сталь классифицируют по: содержанию углерода, назначению, степени раскисления, качеству и структуре. В данной статье мы затронем два типа.


определение.png

Раскислением называют завершающий этап выплавки стали. В сплав добавляют более активные металлы по химическому составу с целью забрать кислород у железа и восстановить его из оксида FeO. Существует три вида раскисления стали: спокойные “сп”, кипящие “кп” и полуспокойные “пс”. В конце процесса выплавки осуществляется последовательное раскисление марганцем, кремнием и алюминием для спокойных сталей.


определение.pngПод качеством стали понимают сумму свойств всего металлургического процесса. По качеству классифицируют как стали обычного качества, качественные и высококачественные. Основным критерием разделения сталей по качеству служит содержание в них серы и фосфора. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06 % S и 0,07 % Р, качественные - не более 0,04 % S и 0,035 % Р.



Давайте сравним параметры ст3 и ст20.


Сталь ст3сп5


  • Химический состав: ГОСТ 380-2005
  • Полное наименование: Углеродистая сталь обыкновенного качества
  • Тех. условия: прокат толстолистовой ГОСТ 14637-89

Углеродистые стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-05 обозначают индексом “СТ”, что расшифровывается как "Сталь", цифры - условный номер марки в зависимости от химического состава. Цифры от 0 до 6. Чем выше номер в обозначении, тем выше прочность.


Углеродистая сталь обыкновенного качества ст3 широко распространена в различных сферах машинного производства: от ЖКХ до нефтехимической отрасли. Различают несколько видов по степени раскисления. Для обозначения категории к обозначению марки добавляют номер категории. Сегодня мы более подробно остановимся на свойствах ст3сп5. 


Таблица 1. ГОСТ 14637-89 Категории проката в зависимости от нормируемых характеристик. Где "+" означает, что характеристику нормируют, а знак "-" - не нормируют.

Категория Нормируемая характеристика Марка стали

Химический состав Механич. св-ва при растяжении и изгибе до параллельности сторон Ударная вязкость   
KCU KCV      
при темп, °С после механич. старения   при темп. °С
+20 -20 -40 0 +20
5 + + - + - + - + Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп


Стали обычного качества делятся на две группы: А и Б, где А - предоставляется по механическим свойствам, а Б - по химическим.

Сталь 20

  • Химический состав: ГОСТ 1050-2013
  • Полное наименование: Конструкционная углеродистая качественная сталь
  • Тех. условия: прокат толстолистовой  и широкополосный ГОСТ 1577-93

Качественные углеродистые стали по ГОСТ 1050-13 маркируются  буквенно-цифровым способом. Двойной цифрой обозначается содержание углерода в сотых долях процента. Такая сталь является спокойной, в ее случае дополнительный индекс в маркировке не ставится.

Углеродистая конструкционная качественная сталь отличается повышенной прочностью, т.е. сталь 20 обладает высокой сопротивляемостью разрушению под действием внешней и внутренней среды. В процессе эксплуатации с водой возможно возникновение ржавчины, но это отразится только на внешнем виде, не затронув технические характеристики.



Сравнение химического состава


Обратите внимание на допустимые пределы по углероду. В определенных пределах, ст20 можно легко заменить ст3. Меньше включений в сплавы вредных примесей в виде серы и фосфора. Присутствие постоянных примесей в виде марганца и кремния связано с технологией производства стали.


Таблица 2. Сравнение химического состава ст3сп5 по ГОСТ 380-05 со ст20 по ГОСТ 1050-13

Марка стали Массовые доли элементов, %
  C (углерод) Si (кремний) Mn (марганец) P (фосфор) S (сера) Cr (хром) Ni (никель) Cu (медь)
Ст3сп5 ГОСТ 380-2005 0,14-0,22 0,15-0,3 0,4-0,65 >0,04 >0,05 >0,3 >0,3 >0,3
ст 20 ГОСТ 1050-2013 0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65 >0,03 >0,035 >0,25 >0,3 >0,3


Сравнение механических свойств

Механические характеристики материала получают при испытаниях сплавов и напрямую влияют на дальнейшие эксплуатационные качества. Механические характеристики делятся на две основные группы: характеристики прочности и пластичности. Определяемые свойства зависят от химического состава, поэтому разные сплавы предназначены для разных условий применения.


Таблица 3. Механические свойства горячекатаного проката при испытании на растяжение и изгиб по ГОСТ 14637-89 для ст3сп5. Где a - толщина образца, d - диаметр оправки.


Марка стали Временное сопротивление σв, H/мм² (кгс/мм²) Предел текучести σт, H/мм² (кгс/мм²), для толщин, мм Относительное удлинение δ5, %, для толщин, мм Изгиб до параллельности сторон для толщин, мм
    до 20 св. 20 до 40 св. 40 до 100 св. 100 до 20 св. 20 до 40 св. 40 до 20 св.20
Ст3сп 370-480 (38-49) 245 (25) 235 (24) 225 (23) 205 (21) 26 25 23 d=1,5a d=2,5a


Таблица 4. Нормы ударной вязкости KCU по ГОСТ 14637-89 для ст3сп5.


Марка стали Толщина проката, мм Ударная вязкость KCU, Дж/см² (кгс м/см²)
        при температуре, °С   после механического старения
+ 20 - 20
Ст3сп     5-9 78 (8) 39 (4) 39 (4)
10-25 69 (7) 29 (3) 29 (3)
26-40 49 (5) - -


Таблица 5. Механические свойства ст20 по ГОСТ 1050-2013 в нормализованном состоянии (термообработка) (согласуется с ГОСТ 1577-89 по механическим свойствам в нормализованном состоянии).


Марка стали Механические свойства, не менее
  Предел текучести σт, H/мм² Временное сопротивление σв, H/мм² Относительное удлинение δ5, % Относительное сужение ψ, %
20 245 410 25 55


Таблица 6. Механические свойства ст20 в нормализованном состоянии по ГОСТ 1577-89.


Марка стали Толщина, мм Предел текучести σ₀,₂, H/мм² (кгс/мм²), не менее Временное сопротивление σв, H/мм² (кгс/мм²) Относительное удлинение δ5, %  
                        вдоль поперек
направления прокатки  
не менее  
20   до 100 230 (23,5) 400-550 (41-56) 27 25
от 100 до 160 210 (21,5) 380-520 (39-53) 25 23


Выводы


Ст3сп5 – самая качественная и близкая к стали 20  без дополнительной термообработки после прокатки. Такие стали могут быть взаимозаменяемы без потери технических свойств и качества производимых деталей. Вы можете заказать поворотные заглушки по АТК 26-18-5-93 и Т-ММ 25-01-06 изготовленные из этих двух марок стали. Чтобы оформить заявку, направьте ваш запрос по электронной почте или позвоните менеджерам отдела продаж


➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Top icon