Хладостойкие низколегированные стали, применяемые в России
Хладостойкие низколегированные стали, применяемые в России
Для повышения хладостойкости и свариваемости строительных сталей применяют малоперлитные стали с низким содержанием углерода с микролегированием сильными карбидообразующими элементами.
Кроме того, используют стали, легированные малыми добавками азота в сочетании с различными сильными нитридообразующими элементами. В качестве таких элементов чаще всего применяют ванадий, алюминий, ниобий и титан. Выделение азота из твердого раствора в виде нитридов уменьшает его охрупчивающее действие. Это позволяет увеличить прочность стали и, способствуя измельчению зерна, не ухудшает ее хладостойкости.
К сталям этой группы относятся стали марок:
ст.09Г2, ст.09Г2С, ст.09Г2СД, ст.16Г2АФ, ст.14Г2АФ, ст.14Г2САФ и др.
Из-за дефицитности никеля его применение в сталях этого типа ограничено.
Стали типа 14Г2АФ, 16Г2АФ и их варианты 14Г2САФ, 16Г2САФ широко используются в нормализованном состоянии для изготовления газопроводных труб диаметром 1020–1420 мм. Их прочность s в = 560–600 МПа, а ударная вязкость при –60°С в случае снижения
содержания серы до 0,01 % составляет 60 Дж/см2.
Механические свойства при 293 К, а также значения ударной вязкости при 233 и 203 К листового проката толщиной 10–25 мм из двух марок стали этой группы приведены в таблице №1.
Хром несколько повышает прочность стали и при содержании до 1 % увеличивает ее вязкость. Увеличение концентрации хрома более 1,5 % приводит к повышению порога хладноломкости.
Прочность стали может быть повышена при легировании медью за счет упрочнения твердого раствора, дополнительного измельчения зерна, а при более высоких концентрациях (до 0,8 %) — за счет дисперсионного упрочнения. Одновременно может быть снижена критическая температура хрупкости. Однако стали с медью пока не получили широкого распространения из-за опасности возникновения красноломкости.
Из всех легирующих элементов в наибольшей степени никель понижает хладноломкость стали. Никель и железо полностью растворимы друг в друге, имеют близкое кристаллическое строение решеток. Никель не является карбидообразующим элементом, он находится в твердом растворе в феррите или аустените. Никель упрочняет феррит и одновременно увеличивает его вязкость. Никель увеличивает прокаливаемость стали, измельчает зерно, а также снижает концентрацию примесей на дислокациях и уменьшает блокирование дислокаций примесными атомами внедрения.
В таблице №2 приведены широко используемые конструкционные низколегированные стали для сварных конструкций северного исполнения и основные области их применения.
Таблица №1
Механические свойства низколегированных свариваемых сталей марок 09Г2С, 14Г2АФ
(лист толщиной << 0,20 мм)
|
Марка |
Термообработка |
s в, МПа |
s 0,2, МПа |
d , % |
KCU, Дж/см2, при температуре, °С |
||
|
20 |
–40 |
–70 |
|||||
|
09Г2С |
Состояние поставки |
500 |
350 |
21 |
60 |
40 |
30 |
|
Нормализация |
640 |
490 |
25 |
100 |
80 |
60 |
|
|
Закалка—отпуск |
590 |
410 |
32 |
200 |
140 |
120 |
|
Таблица №2
Конструкционные низколегированные стали для сварных конструкций северного исполнения и основные области их применения
Марка | ГОСТ по | Заменитель | Назначение и область применения |
Конструкционная углеродистая качественная | |||
Сталь 08 | 1050–2013 | 10 | Шайбы, патрубки, прокладки и другие неответственные детали — требования высокой пластичности, Т: –40…450 °С |
Сталь 10 | 1050–2013 | 08, 15, 08кп | Детали — требования высокой пластичности, Т: –40…450 °С; после ХТО — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины |
Сталь 15 | 1050–2013 | 10, 20 | Болты, винты, крюки и другие детали — требования высокой пластичности, |
Сталь 20 | 1050–2013 | 15, 25 | После нормализации или без ТО — крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников, Т: –40…450 °С под давлением; после ХТО — шестерни, червяки и другие: высокая поверхностная твердость при невысокой прочности сердцевины |
Конструкционная низколегированная для сварных конструкций | |||
09Г2 | 19281–2014 | 10Г2С1, 09Г2С, 09Г2Д | Стойки ферм, верхние обвязки вагонов, хребтовые балки, двутавры и другие детали вагоностроения, детали экскаваторов, элементы сварных металлоконструкций и других деталей, Т: –40…450 °С |
16ГС | 19281–2014 | 17ГС | Фланцы, корпуса и другие детали,Т: –40…450 °С под давлением, элементы сварных металлоконструкций, Т от: –70 °С |
17ГС | 19281–2014 | 16ГС | Корпуса аппаратов, днища, фланцы и другие сварные детали, работающие под давлением, Т: –40…450 °С |
17Г1С | 19281–2014 | 17ГС | Сварные детали, работающие под давлением, Т: –40…450 °С |
09Г2С | 19281–2014 | 09Г2, 09Г2Д, | Различные детали и элементы сварных металлоконструкций, Т: |
16Г2АФ | 19281–2014 | 15Г2АФ, | Металлоконструкции, сварные фермы для изделий машиностроения |
14ХГС | 19281–2014 | 15ХСНД, 14СНД, 16ГС, 14ГН, 16ГН | Сварные конструкции, листовые клапанные конструктивные детали |
10ХСНД | 19281–2014 | 16Г2АФ | Элементы сварных металлоконструкций и различные детали: повышенная прочность, коррозионная стойкость с ограничением массы, Т: –40…450 °С |
15ХСНД | 19281–2014 | 16Г2АФ, 15ГФ, 14ХГС, 16ГС | Элементы сварных металлоконструкций и различные детали: повышенная прочность, коррозионная стойкость с ограничением массы, Т: –40…450 °С |
35ГС | 34028-2016 | Ст5сп, Ст6, | Для изготовления арматуры периодического профиля класса А–III диаметром от 6 до 40 мм |
25Г2С | 34028-2016 | – | Для изготовления арматуры периодического профиля класса А–III диаметром от 6 до 40 мм |
