Какие марки стали применяются для изготовления металлопроката

В сфере металлообработки применяется множество марок стали. Их число достигает нескольких сотен. 

Любая сталь по своей природе представляет сплав углерода и железа, но эти сплавы имеют разный химический состав. За счет этой разницы они получают разные физические и механические свойства и, следовательно, используются для изготовления разных элементов и конструкций. Химический состав стали является главным критерием для ее классификации и обуславливает предназначение того или иного вида. Применение данной классификации позволяет избегать ошибок в металлургическом и сталелитейном производстве и изготавливать прочные и долговечные конструкции, которые отвечают требованиям ГОСТов и успешно решают поставленные задачи.

В этой статье мы рассмотрим марки стали, которые чаще всего применяют в производстве металлоконструкций, в том числе на нашем заводе https://www.zavodsz.ru/catalog/metallokonstruktsii/.

Основные критерии для классификации стали

Классификация стали основывается на нескольких параметрах.

Как мы сказали выше, первый и самый главный критерий — это химический состав. От него зависят свойства материала: пластичность, вязкость, ударная прочность, устойчивость к низким и высоким температурам и так далее. По химическому составу различают два типа стали:

1. Легированная. В зависимости от требуемых свойств материала при производстве в сплав добавляют легирующие элементы: никель, хром, вольфрам, алюминий и др. 
2. Углеродистая (нелегированная). Для достижения необходимых показателей в добавляют больше или меньше углерода.

Второй важный критерий — назначение. По назначению сталь делят на три типа:

1. Инструментальная. Применяется для изготовления инструментов, предназначенных для резки, штамповки или измерения. 
2. Конструкционная. Используется для производства деталей и конструкций в строительстве сооружений и машин различного назначения.
3. Специальная. Обладает повышенной устойчивостью к коррозии и высоким температурам, поэтому из нее изготавливают изделия особого назначения.

Третий критерий — качество. Степень качества стали зависит от уровня содержания в ней фосфора, серы и вредных газов. Эти вещества негативно влияют на свойства материала, снижают его пластичность и ухудшают прочие характеристики. Фосфор делает сталь более ломкой при низких температурах, сера — при высоких. В зависимости от этого показателя различают три типа стали:

1. Обычного качества — содержит не более 0,06% серы и 0,07% фосфора.
2. Качественная — не более 0,04% серы и фосфора.
3. Высококачественная — допускается до 0,02% серы и до 0,03% фосфора (такое количество примесей признается низким).
4. Особо высококачественная — содержит очень мало примесей: серы — не более 0,15%, а фосфора — не более 0,025%.

Четвертый критерий — степень раскисления. Раскисление — это процесс принудительного удаления кислорода из металла для улучшения его свойств. Необходимость удаления вызвана негативным воздействием, которое кислород оказывает на механические свойства сплава. По степени раскисления сталь делится на три вида:

• Спокойная. Самый дорогой, эталонный вид стали. Из нее кислород удален полностью или почти полностью, химический состав однородный, газы при разливке не образуются.
• Полуспокойная. В ней остается больше кислорода, чем в спокойной, поэтому при разливке газ выделяется в ограниченных количествах. Как правило, такую сталь подвергают дополнительной обработке.
• Кипящая. В кипящей стали больше всего кислорода, азота, фосфора и серы, происходит активное выделение газа в процессе ее затвердевания. Такой материал более хрупок, менее устойчив к коррозии, имеет неоднородный химический состав.

Основные марки стали 

Далее рассмотрим основные марки стали, которые используются в производстве металлических изделий и металлоконструкций.

Углеродистые:

• Ст 20 — обладает высокой прочностью и отлично выдерживает разные виды металлообработки: механическую, кузнечную, штамповку, сварку ручным, автоматическим и полуавтоматическим способом. Применяется в производстве элементов, испытывающих нагрузку: анкерных болтов, муфт, валов, звездочек, шестерен, шпилек и т.д.
• Ст 35 — менее прочный материал, имеет ограничения по сварной обработке. Используется для изготовления элементов, которым не предстоит выдерживать повышенные нагрузки. Это могут быть валы, шестерни, траверсы, оси, диски.
• Ст 45 — прочная и устойчивая к износу, хорошо выдерживает кузнечную обработку, но не предназначена для сварки. Используется в производстве осей, колес, распределительных валов, штоков, зубчатых шестерен и др.
• Ст1сп и Ст1пс — хорошо свариваются и режутся. Применяются для изготовления анкерных болтов и заклепок, водопроводных и газопроводных труб различного сечения. Из стали Ст1сп производят детали, у которых показатель пластичности важнее, чем степень твердости.
• Ст2сп и Ст2пс — обладают высокой пластичностью и легко свариваются. Применяются в производстве неответственных элементов, которые испытывают постоянные, но невысокие нагрузки. Это могут быть детали подъемников, опор для осветительного оборудования и так далее.
• Ст3сп и Ст3пс — хорошо свариваются и выдерживают механическую обработку, упругие, устойчивые к коррозии. Используются в производстве закладных элементов, ненесущих опор, болтов, гаек, шпилек и других деталей металлоконструкций. Также могут применяться для изготовления катанки, арматурного проката гладкого профиля, термомеханически упрочненной арматуры, армирующего материала. 
• Ст3сп5 и Ст3пс5 — легко свариваются, гнутся, режутся и сверлятся. Из этих марок стали изготавливают балки, швеллеры, уголки, трубы и другие детали перегрузочного оборудования, подъемных столов и др.
• SAE 1008 и SAE 1012 — отличаются пластичностью и прочностью, обрабатываются методом сварки, плавки, холодной штамповки. Используются в основном для производства катанки.
• S355J2 — прочная на разрыв, устойчивая к коррозии и ударным нагрузкам. Может обрабатываться методом сварки, штамповки, выдерживает механическую обработку холодным способом. Из такой стали изготавливают детали морских и нефтегазовых платформ, грузовых вагонов, опор ЛЭП, мостов, предназначенных для автомобильного движения. Также она применяется в производстве экскаваторов, гидравлических подъемных столов, оборудования для перегрузки. 
• S235J2 — имеет хорошие показатели пластичности и прочности, но все же уступает по этим параметрам предыдущей марке, т.к. углерода и марганца в ней меньше. Обрабатывается холодными способами, выдерживает сварку. Применяется в производстве металлоизделий, которые эксплуатируются при температуре не ниже -20°С. Это могут быть валы, кольца, гайки, штифты, винты для соединения металлических конструкций.
• 08сп (08пс) — не очень прочная, но пластичная и вязкая сталь, хорошо обрабатывается сваркой, штамповкой или ковкой. Служит материалом для изготовления неответственных деталей, не испытывающих давления. Обычно это шайбы, скобы, втулки, диски, проушины, обечайки, валики, тяги.

Отдельно отметим оцинкованную сталь марки Ст02. Это углеродистая сталь, покрытая слоем цинка, который делает ее устойчивой к коррозии, влажности, ультрафиолету и высокой температуре. Оцинкованный металлопрокат отличается универсальностью применения. Его используют в производстве автомобилей, судов, технологического оборудования и бытовой техники, в строительстве при проведении кровельных работ, для изготовления профилей дверей, окон, ограждений и т.д. 

Легированные:

• 25Г2С — обладает пластичностью, прочностью, устойчивостью к износу, к переменным и ударным нагрузкам. Хорошо режется, куется и сваривается, но теряет показатели пластичности в местах шовных соединений. Применяется для изготовления арматурного проката переменного профиля, валов, плит гидропрессов, трансмиссий и т.д. 
• 09Г2С — имеет высокие показатели прочности, устойчива к износу, ударным и статическим нагрузкам. Обрабатывается методом сварки. Из стали этого типа делают запорную арматуру, штампы, кронштейны, детали горнодобывающего оборудования.
• 10ХСНД — прочная и пластичная, отличается повышенной устойчивостью к коррозии и окислению, не разрушается под воздействием высоких температур и блуждающих токов. Может резаться и свариваться любым способом. Из этого материала изготавливают элементы конструкций, которые испытывают высокие нагрузки в широком температурном диапазоне. Применяется в судостроении, вагоностроении, машиностроении для химической отрасли, а также в энергетике. 
• 15ХСНД — менее пластичная, чем предыдущая марка, поскольку содержит меньше легирующих элементов. Однако обладает той же стойкостью к коррозии и низким температурам и легко сваривается. Применяется в энергетике и строительстве для производства металлоконструкций, строительных свай, деталей вагонов, судов и мостов.

Легированные нержавеющие:

• AISI 410 — хорошо переносит слабую агрессивную среду, не подвержена износу, воздействию коррозии и высоких температур. Применяется в машиностроении, в пищевой и химической промышленности. Пригодна для изготовления режущих инструментов, в том числе кухонных ножей, деталей турбин, котлов, фильтров, экранов. Также из нее изготавливают упаковочную провлоку.
• AISI 304 — пластичная, устойчивая к коррозии, окислению, жару и холоду благодаря высокому содержанию хрома, никеля и марганца. Обрабатывается методом сварки. Применяется в производстве теплообменников, трубопроводов, газоотводящих систем. Пригодна для изготовления различных металлических профилей, прутков для лестниц и ограждений. 
• 06Х19Н9Т, 04Х19Н9, 04Х19Н11М3 — марки стали с похожим химическим составом (отличаются уровнем содержания никеля и углерода, в последней присутствует молибден). Жаропрочные материалы, устойчивые к коррозионным процессам, используются для производства сварочной проволоки. 
• 12Х13 — пластичная, коррозие- и жаростойкая. Выдерживает ударные нагрузки и используется для производства турбин, прессов и котлов. Применяется также для изготовления бытовых инструментов, медицинского и пищевого оборудования. Не разрушается под воздействием слабоагрессивной среды.
• 20Х13 — пластичная, невосприимчивая к жару, коррозии и слабоагрессивным средам. Применяется в качестве материала для болотов, труб, элементов паровых турбин, поршневых колец и т.д. Обрабатывать можно методом сварки, но только после подогрева.
• 30Х13 и 40Х13 (аналог AISI 420) — твердые, стойкие к коррозии, отличаются друг от друга содержанием углерода. Применяются в производстве валов, пружин, режущих инструментов, болтов, дисков, лопастей. Также из них изготавливают предметы домашнего обихода.
• 95Х18 — твердая и устойчивая к износу, коррозии, высоким температурам и воздействию природной воды, причем как пресной речной, так и морской соленой. Из этой стали делают втулки, оси, режущие элементы, стержни, подшипники и прочие элементы конструкций в сфере машиностроения.
• AISI 201 — прочная, пластичная, коррозиестойкая, хорошо поддается сварке. Служит материалом для широкого спектра бытовых изделий: деталей стиральных машин, газовых плит, электроплит, автомобилей, применяется в изготовлении фурнитуры для мебели, дверей и окон.
• AISI 303 — прочная и жаростойкая, но подвержена коррозионным процессам из-за большого количества серы в составе. Хорошо сваривается, используется в производстве каркасных металлоконструкций и систем трубопроводов.
• AISI 310S — устойчива к окислительным процессам, не разрушается под воздействием жара, пара и газа. Благодаря повышенной устойчивости к перечисленным факторам служит материалом для изготовления деталей промышленных печей, котлов, теплообменников, камер сгорания. Также из нее производят конвейерные ленты, детали турбин.
• AISI 316Ti — прочный, пластичный материал, очень устойчивый к воздействию коррозии, кислотных паров и морской воды, хорошо переносит нахождение в агрессивной среде. Применяется в производстве турбин, компрессоров, теплообменников. Пригоден для изготовления емкостей, используемых в химической отрасли и в пищевой промышленности. Из него также делают различные инструменты, предназначенные для резки.
• AISI 321 — хорошо сваривается, отличается прочностью и противостоит износу, не разрушается в агрессивных средах и при высоких температурах. Перечисленные свойства позволяют применять этот материал в производстве печной арматуры, теплообменников, систем для отвода газа и выхлопов двигателей.
• AISI 430 — устойчива к коррозии, жару и агрессивной среде, например, солевой или кислотной. Не поддается сварке, поэтому предпочтительна горячая и холодная механообработка. Из этой стали изготавливают трубы, втулки, валики, различные крепежи.
• AISI 431 — прочная, термостойкая, износоустойчивая, не теряет своих свойств под воздействием агрессивных сред и не ломается в условиях низких температур. Служит материалом для деталей трубопроводов и компрессоров, запорной арматуры, валов, фланцев и других изделий.
• 14Х17Н2 — устойчивая к высоким температурам, коррозии и агрессивным средам, но, в отличие от предыдущей марки, сваривается плохо. Из нее производят валы, диски, втулки и прочие элементы конструкций, которые эксплуатируются в условиях повышенной температуры. Применяется для производства конструктивных элементов атомных электростанции.
• 12Х21Н5Т — прочная, стойкая к воздействию морской воды и прочих агрессивных сред. Используется для производства деталей сварных и паяных металлоконструкций. Элементы, изготовленные из стали данной марки, легко спаиваются между собой.
• 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т — имеют выдающиеся показатели прочности и устойчивости к коррозии, высоким температурам, кислотным и щелочным средам. Имеют широкий спектр применения, который включает трубы, теплообменники, коллекторы, электроды свечей зажигания, детали выхлопных систем автомобилей.
• 06Х15Н6МВФБ-Ш и 05Х12Н9М2С3М — прочные и пластичные, выдерживают значительные нагрузки, устойчивы к коррозии, износу, кислотным, щелочным и солевым средам, высоким температурам. Применяются в машиностроении энергетической и химической отраслей, пригодны для использования в пищевой промышленности.
• 10Х17Н13М2Т — жаростойкая и кислотоустойчивая сталь с повышенными показателями прочности. Из нее изготавливают детали для газовых турбин, трубопроводов, печей и теплообменников промышленного назначения. Также ее применяют для производства жароустойчивой посуды и различных емкостей.
• 03Х17Н13М2 — отличается высокой устойчивостью к коррозии и повышенным температурам, выдерживает контакт с соленой морской водой. Применяется в химической и пищевой промышленности, подходит для изготовления различных емкостей, в том числе резервуаров для масел. Также из данного материала можно изготавливать оборудование для проявления фотографических пленок.

При производстве закладных и крепежных деталей, арок, ферм, опор, емкостного оборудования и других изделий из металла важно следовать требованиям ГОСТов и выбирать материалы, предназначенные для решения конкретных задач. На нашем заводе мы уделяем большое внимание назначению марок стали. В работе со сплавами используем только те виды металлообработки, которые подходят для конкретной марки. Только в этом случае металлоизделия прослужат долго и будут выполнять возложенные на них задачи в течение всего заявленного срока.