Расшифровка 09Г2С
Маркировка стали 09Г2С указывает на химический состав сплава:
- долю углерода в сплаве — 09;
- колебание доли марганца 2% в общем объеме Г2;
- долю кремния до 1% — C.
В сплав 09Г2С добавляются дополнительные компоненты сера, хром, фосфор, никель, медь,алюминий, азот. Они не указываются в маркировке, т.к. доля не превышает цифры 1% от объема сплава. Маркировка стали не всегда соответствует химическому составу, сталь маркируют по показателям структуры, назначения, методам изготовления, по химическим свойствам. Иногда возникает путаница в маркировках, например, 09Г2С путают со сталью 354. Однако 345 это маркер текучести, не имеющий отношения к химическому составу, сталь с такой маркировкой предназначается для применения в строительстве.
Вычисление значения твердости в зоне термического влияния
Следующий параметр, на который следует обратить внимание, — твердость зоны термического влияния (ЗТВ). Так называют участок изделия, который расположен возле образовавшегося шва. В этой области под воздействием температуры происходят фазовые превращения с изменением внутренней структуры металла. Порой это чревато тем, что сталь становится хрупкой.
Твердость металла в этой зоне определяют по методу Виккерса. Если ее значения лежат в диапазоне 350-400 по специальной HV-шкале, то на участке ЗТВ точно находятся продукты распада аустенита (одна из модификаций железа и его сплавов), как раз и инициирующие образование холодных трещин.
Максимальное значение твердости углеродистой и низколегированной стали вычисляют, располагая данными о химическом составе металла, по этой формуле:
где С, Mn, Si, Cr, Ni — массовые доли (в процентах) химических элементов.
Достоинства и недостатки 09Г2С
Недостаток у стали 09Г2С один неустойчивость к ржавчине. Достоинств гораздо больше:
- прочность;
- длительность сроков эксплуатации при нормальных условиях (более 30 лет);
- термоустойчивость не теряет форму при температурах от примерно -70 до 425С;
- нет отпускной хрупкости;
- хорошая свариваемость;
- низкая стоимость;
- высокая сопротивляемость механическим воздействиям;
- нетребовательность в обработке.
Подверженность ржавлению ограничивает сферу эксплуатации изделий из стали 09Г2С, однако преимущества перед другими сплавами делает ее самой востребованной и распространенной.
Применение стали 09Г2С
Материал с успехом используется для изготовления износостойких строительных изделий. Это швеллеры, несущие балки, уголки ограждения и прочие изделия. В других отраслях промышленности востребованы такие показатели, как температурный диапазон устойчивости стали. Например, прокладка трубопровода на севере России накладывает определенные требования к материалу изготовления труб. Устойчивость к низким температурам до -70 и экономичность стали 09Г2С это идеальное сочетание для прокладки затратных по количеству материала и подверженных низким температурам коммуникаций, в том числе — трубопроводов. Сталь 09Г2С популярна в автомобилестроении и в химической промышленности благодаря устойчивости к химическому и биологическому воздействию, а также высоким показателям прочности болтового крепления изделий.
Особенности сварки стали 09Г2С
Сталь 09Г2С отличается простотой сварки, это свойство обеспечивается низким содержанием углерода в сплаве. Требований к подогреву нет можно варить без предварительной термической обработки, это не влияет на прочность шва. Способы сваривания и оборудование любые, можно варить газовой горелкой или электрической дугой под флюсом. Стальные изделия не требуют закалки до начала или по окончании сварки и не перегреваются в процессе сварочных работ, благодаря чему не изменяются зернистость и пластичность материала. Т.к. 09Г2С это низколегированный малоуглеродистый сплав, при сварке необходимо использовать различные электроды соответствующего назначения.
Характеристики стали 09Г2С
Сталь 09Г2С поддается ковке в температурном диапазоне 850 1250С. В зависимости от нагрева сталь обладает пределом текучести в диапазоне 255 155 Мпа. Не теряет пластичности при сварке. В температурном диапазоне 100-500С изменение коэффициента линейного расширения составляет 2,4Х10-6 ед. Рабочие температуры в диапазоне от -70 до +425С.
Поставка
| В22 — Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 8281-80; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 26020-83; ГОСТ 8509-93; ГОСТ 8510-86; ГОСТ 8239-89; ГОСТ 8240-97; ГОСТ 8278-83; ГОСТ 8283-93; ГОСТ 2590-2006; ГОСТ 21026-75; ГОСТ 25577-83; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 14635-93; ГОСТ 13229-78; ГОСТ 19425-74; ГОСТ 19771-93; ГОСТ 19772-93; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 8282-83; |
| В23 — Листы и полосы | ГОСТ 103-2006; ГОСТ 17066-94; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 5520-79; ГОСТ 82-70; |
| В33 — Листы и полосы | ГОСТ 19282-73; ГОСТ 10885-85; |
| В62 — Трубы стальные и соединительные части к ним | ГОСТ 9567-75; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 10705-80; ГОСТ 30564-98; ГОСТ 30563-98; ГОСТ 20295-85; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 53383-2009; |
Химический состав
Определение стали 09Г2С как низколегированной означает, что содержание легирующих добавок в химическом составе сплава минимально. При увеличении процентной доли элемента или добавки меняется маркировка стали. Данная маркировка определяет сталь 09Г2С как кремнемарганцовистую, это значит, что остальные добавки в сумме не превышают 1-2% от общего объема сплава.
Химический состав в % материала 09Г2С
ГОСТ 19281 — 2014
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | V | N | Cu | As |
| до 0.12 | 0.5 — 0.8 | 1.3 — 1.7 | до 0.3 | до 0.035 | до 0.03 | до 0.3 | до 0.12 | до 0.008 | до 0.3 | до 0.08 |
| Примечание: Сталь должна быть раскислена Al=0.02-0.06%. Также хим. состав указан в ГОСТ 5520 — 79, ГОСТ 19282-73 |
Температура критических точек материала 09Г2С.
| Ac1= 725 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 780 , Ar1= 625 |
Ударная вязкость
Ударная вязкость показывает, как изделие ведет себя под ударными или динамическими нагрузками и является одной из ключевых технических характеристик сплава. Она сильно зависит от температуры нагрева или охлаждения, поэтому в таблице приведены температурные значения.
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
| Состояние поставки, термообработка | +20 | -40 | -70 |
| ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 5-10 мм. | 64 | 39 | 34 |
| ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 10-20 мм. | 59 | 34 | 29 |
| ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 20-100 мм. | 59 | 34 | |
| ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 5-10 мм. | 64 | 39 | 34 |
| ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 10-160 мм. | 59 | 34 | 29 |
| ГОСТ 19282-73. Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные) сечением 10-60 мм | 49 | 29 |
Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см2*
| Класс прочности | При температуре 20 С | При температуре 0 С |
| 325 | >34 | >34 |
| 345 | >40 | >40 |
*только для сортового и фасонного проката
Предел выносливости
Показатель предела выносливости, это значение максимального давления в цикле, при котором сталь не разрушается от усталости металла. Количество циклических нагружений может быть неопределенно большим.
| σ-1, МПа | σB, МПа |
| 235 | 475 |
Предел текучести стали 09Г2С
Предел текучести показывает, какое напряжение нужно создать, чтобы деформация стали продолжалась при сохранении нагрузки. Показатель изменяется в зависимости от содержания легирующих добавок и углерода. Кремний и марганец не оказывают влияния на текучесть стали.
| Температура испытания, °C / σ0,2 | |||
| 250 | 300 | 350 | 400 |
| 225 | 195 | 175 | 155 |
Прокаливаемость стали 09Г2С
Закаленный слой какой глубины можно получить при прокаливании изделия на этот вопрос отвечает показатель прокаливаемости. Наибольшее влияние на прокаливаемость оказывает содержание углерода в сплаве.
| Расстояние от торца, мм / HRC э | |||||||||
| 1.3 | 3 | 6 | 9 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 |
| 52.0 | 52.0 | 51.5 | 49.5 | 48.5 | 45.5 | 44.0 | 43.5 | 43.5 | |
| Критический диаметр в воде, мм | Критический диаметр в масле, мм |
| 70 | 45 |
Технологические свойства стали 09Г2С
К основным технологическим свойствам стали относятся:
- свариваемость определяет качество и прочность сварных соединений;
- флокеночувствительность поражаемость стали флокенами, структурными дефектами, вызываемыми повышенным содержанием водорода;
- склонность к отпускной хрупкости склонность к понижению ударной вязкости после высокого отпуска при медленном охлаждении.
Технологические свойства материала 09Г2С .
| Свариваемость: | без ограничений. |
| Флокеночувствительность: | не чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Марка 09Г2С — удаоная вязкость, Дж/см2
| Сортамент | Размер, мм | KCU при температурах | ||
| -70 oС | -40 oС | +20 oС | ||
| Прокат | 5-10 | 34 | 39 | 64 |
| 10-20 | 29 | 34 | 59 | |
| 20-32 | 34 | 59 | ||
| Листы и полосы | 5-10 | 34 | 39 | 64 |
| 10-160 | 29 | 34 | 59 | |
| После закалки и отпуска | 10-60 | 29 | 49 | |
Механические свойства стали 09Г2С
Информация о механических свойства стали указываются для определенных температур, т.к. металл меняет свои свойства при нагревании/охлаждении. К ним относятся прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.
Механические свойства при Т=20oС материала 09Г2С .
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообработка |
| — | мм | — | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | — |
| Лист, ГОСТ 5520-79 | 430-490 | 265-345 | 21 | 590-640 | ||||
| Трубы, ГОСТ 10705-80 | 490 | 343 | 20 | |||||
| Сорт, Класс прочности 265, ГОСТ 19281-2014 | до 250 | 430 | 265 | 21 |
Механические свойства при повышенных температурах
| t испытания, °C | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % |
| Нормализация 930-950 °С | ||||
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| t отпуска, °С | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % |
| Листы толщиной 34 мм в состоянии поставки НВ 112-127 (образцы поперечные) | ||||
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | ||
| 300 | 220 | 435 | ||
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | 63 | |
Свойства по стандарту ГОСТ 14249
| Сортамент | Температура стенки сосуда или аппарата, oС | Временное сопротивление разрыву σB,МПа (кгс/см2) | Предел текучести для остаточной деформации, Re МПа (кгс/см2) |
| При толщине стенки до 32 мм | |||
| Сосуд, аппарат | 20 | 470 (4700) | 300 (3000) |
| Сосуд, аппарат | 100 | 425 (4250) | 265,5 (2655) |
| Сосуд, аппарат | 150 | 430 (4300) | 256,5 (2565) |
| Сосуд, аппарат | 200 | 439 (4390) | 247,5 (2475) |
| Сосуд, аппарат | 250 | 444 (4440) | 243 (2430) |
| Сосуд, аппарат | 300 | 445 (4450) | 226,5 (2265) |
| Сосуд, аппарат | 350 | 441 (4410) | 210 (2100) |
| Сосуд, аппарат | 375 | 425 (4250) | 199,5 (1995) |
| Сосуд, аппарат | 400 | — | 183 (1830) |
| При толщине стенки более 32 мм | |||
| Сосуд, аппарат | 20 | 440 (4400) | 280 (2800) |
| Сосуд, аппарат | 100 | 385 (3850) | 240 (2400) |
| Сосуд, аппарат | 150 | 430 (4300) | 231 (2310) |
| Сосуд, аппарат | 200 | 439 (4390) | 222 (2220) |
| Сосуд, аппарат | 250 | 444 (4440) | 218 (2180) |
| Сосуд, аппарат | 300 | 445 (4450) | 201 (2010) |
| Сосуд, аппарат | 350 | 441 (4410) | 185 (1850) |
| Сосуд, аппарат | 375 | 425 (4250) | 174 (1740) |
| Сосуд, аппарат | 400 | — | 158 (1580) |
| Сосуд, аппарат | 410 | — | 156 (1560) |
| Сосуд, аппарат | 420 | — | 138 (1380) |
Допускаемое напряжение при растяжении, σ, МПа (кгс/см2) при температуре, oС*
| +20 | +100 | +150 | +200 | +250 | +300 | +350 | +375 | +400 | +410 | +420 | +430 | +440 | +450 | +460 | +470 | +480 |
| При толщине стенки до 32 мм | ||||||||||||||||
| 196 (1960) | 177 (1770) | 171 (1710) | 165 (1650) | 162 (1620) | 151 (1510) | 140 (1400) | 133 (1330) | 122 (1220) | 104 (1040) | 92 (920) | 86 (860) | 78 (780) | 71 (710) | 64 (640) | 56 (560) | 53 (530) |
| При толщине стенки более 32 мм | ||||||||||||||||
| 183 (1830) | 160 (1600) | 154 (1540) | 148 (1480) | 145 (1450) | 134 1340() | 123 (1230) | 116 (1160) | 105 (1050) | 104 (1040) | 92 (920) | 86 (860) | 78 (780) | 71 (710) | 64 (640) | 56 (560) | 53 (530) |
*При температуре ниже +20 oС допускаемые напряжения принимают такими же, как при +20 oС, при условии допустимого применения материала данной температуре
Свойства по стандарту ГОСТ 10066-94
| Временное сопротивление разрыву σB МПа | Предел текучести для остаточной деформации, σT МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ, % |
| Горячекатаный прокат | ||
| >490 | >345 | >19 |
| Холоднокатаный прокат | ||
| >460 | >345 | >19 |
*для проката толщиной 0,5-3,9 мм и широной не менее 500 мм
Изгиб до параллейности сторон для горячекатаного и холоднокатаного проката d:=2а, где а — толщина образца, d — диаметр оправки
Свойства по стандарту ГОСТ 32678-2014
| Сортамент | Временное сопротивление разрыву σB МПа | Предел текучести для остаточной деформации, σT МПа* | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % |
| Термически обработанная продукция | |||
| Трубы | >470 | >265 | >21 |
| Без термической обработки** | |||
| Трубы | >315 | >216 | >5 |
* По согласованию между производителем и заказчиком: временное сопротивление разрыву не менее 441 Мпа, предел текучести для остаточной деформации не менее 245 МПа
**Механические свойства труб без термической обработки устанавливают по согласованию между изготовителем и потребителем. В случае отсутствия такого согласования производство сварных холоднодеформированных труб должно соответствовать нормам, указанным в таблице.
Физические свойства стали 09Г2С
К физическим свойствам стали относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент линейного и объемного расширения при температурных изменениях.
Физические свойства материала 09Г2С .
| T | E 10- 5 | a106 | l | r | C | R 109 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | ||||||
| 100 | 11.4 | |||||
| 200 | 12.2 | |||||
| 300 | 12.6 | |||||
| 400 | 13.2 | |||||
| 500 | 13.8 | |||||
| T | E 10- 5 | a106 | l | r | C | R 109 |
Механические свойства
Механические свойства стали 09Г2С описывают следующие характеристики для сортового и фасонного проката сечением до 10 мм:
| Вид механических характеристик | Температура апробирования, ºС | Значение | ||
| Временное сопротивление | Ϭ 0,2 , МПа | +20 (комнатная) | 345 | |
| Предел прочности | Ϭ В , МПа | 490 | ||
| Удлинение | δ 5 , % | 21 | ||
| Ударная вязкость | КСU | 64 | ||
| КСU -40 | -40 | 39 | ||
| КСU -60 | -60 | 34 | ||
Аналоги и заменители стали 09Г2С
В таблице приведены маркировки сплавов, аналогичных стали 09Г2С на зарубежных рынках. Обратите внимание, не все аналоги являются точными.
Зарубежные аналоги материала
Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
| Германия | Япония | Китай | Болгария | Венгрия | Румыния | |||||
| DIN,WNr | JIS | GB | BDS | MSZ | STAS | |||||
|
Плотность низколегированных сталей
Представлены значения плотности следующих низколегированных сталей: сталь 15М, 12МХ, 15ХМ, 15ХФ, 30Х, 30Н3, 30ХН3, 12Х5СМА, Х6М, 30Г2, 50С2Г. Средняя плотность низколегированных сталей имеет величину от 7725 до 7855 кг/м3 при температуре 20°С. Данные в таблице приведены в зависимости от температуры — в интервале от 0 до 1000°С. Размерность плотности в таблице кг/м3.
Источники
- https://vse-stali.ru/stal-konstruktsionnaya/nizkolegirovannaya-dlya-svarnyh-konstruktsij/stal-09g2s/
- https://metalloy.ru/stal/stal-09g2s
- https://pressadv.ru/stali/09g2s-harakteristiki.html
- https://svarkaipayka.ru/material/stal/tehnicheskie-harakteristiki-stali-09g2s.html
- https://ScrapTraffic.com/splav/09g2s/
- https://www.manual-steel.ru/09G2S.html
- https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/nizkolegirovannaja-stal/stal-09g2s/
- https://tutsvarka.ru/vidy/legirovannaya-stal-09g2s-harakteristiki-primenenie-tverdost-analogi
- https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/konstruktsionnaya-stal/stal-09g2s/
- https://tpspribor.ru/vidy-metalla/stal-09g2s-harakteristika-primenenie-i-svoystva-stali-09g2s.html
- https://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/plotnost-stali-temperaturnaya-zavisimost
[свернуть]
Сравнение 09Г2С с маркой 17Г1С
Две популярные марки стали имеют схожий по содержанию состав, но отличаются рядом характеристик, особенно в структуре. Мартенситная структура стали 09Г2С оптимальна для несущих конструкций, поэтому сталь 09Г2С определяется как конструкционная и широко применятся в строительстве. 17Г1С для изготовления несущих конструкций почти не используют. Повышенное содержание углерода в этом сплаве обеспечивает формирование ферритной структуры, которая, несмотря на прочность, больше подходит и дает возможность для прокладки подземных коммуникаций. Поэтому 17Г1С сталь, из которой делают трубы для теплосетей и промышленных инженерных систем. Она также уступает по морозостойкости, ее нижний температурный предел равен -40С против -70С у сплава 09Г2С, однако отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам до +475С против +425 градусов в случае с 09Г2С.
Изготовление
Основа для изготовления материала — чугун. Он проходит долгий процесс оптимизации, при котором повышается количество углерода в составе, улучшаются основные свойства металла. Для достижения определенных технических характеристик вносятся дополнительные легирующие добавки.
Технологии изготовления:
- Мартеновский способ. Промышленная печь загружается ломом, чугуном, шихтой, дополнительными компонентами. Груда металла расплавляется с помощью факела сжигаемого топлива. Когда лом будет расплавлен, в ванную добавляются легирующие компоненты. При проведении процедуры применяются специальные мартеновские печи, которые могут выплавлять единовременно до 900 тонн металла.
- Электротермический способ. При изготовлении применяется промышленная электрическая печь, с помощью которой можно точно выставлять режим нагрева, контролировать процесс производства металла. Главное преимущество технологии — возможность получения металла с наименьшим содержанием вредных примесей (фосфора, серы). Благодаря возможности выставлять очень высокие температуры нагрева, можно получить специализированные виды стали, с уникальными техническими характеристиками.
- Конверторный. Расплавленный чугун заливается в плавильный аппарат, продувается кислородом. Примеси, содержащиеся в чугуне, начинают окисляться. При окислении выделяется большое количество тепла, которое повышает общую температуру до 1600 °C.
В чем разница между оцинкованной, нержавеющей и черной сталью
Говоря о показателях коррозийной устойчивости, нержавеющая сталь предпочтительнее, чем оцинкованная и черная, это разные категории защищенности. Оцинкованную сталь от коррозии защищает тонкий или толстый слой цинка, а нержавеющую содержание легирующих добавок в структуре сплава. Это большая разница, т.к. повредить слой цинка легко, за ним обнаружится ничем не защищенная сталь. Нержавеющая сталь не нуждается в защитной пленке, она защищена изнутри собственными химическими свойствами до конца срока службы, отсутствие покрытия никак на ней не сказывается.
Черная сталь не обладает защитой вообще, поэтому является наиболее восприимчивой к коррозии. Для увеличения срока эксплуатации ее рекомендуется покрывать порошковой краской и обрабатывать в полимеризационной печи.
По сроку эксплуатации
Сроки службы работающих деталей у каждой из сталей отличаются в два раза 50 лет у первой против 25 лет у второй и 10 лет у третьей. И это средние показатели, т.к. из-за получения повреждений цинкового слоя изделие, скорее всего, выйдет из строя раньше. Черная сталь является наименее износостойкой.
По экологичности
Цинк при нагревании или под воздействием кислот выделяет вредные соединения оксид цинка, фосфиды. Отравления могут быть разной силы вплоть до летального исхода при обильном поражении. Нержавеющая сталь полностью безопасна в любых изделиях и отлично зарекомендовала себя в производстве посуды. Черный металл также не является токсичным, но из-за подверженности коррозии практически всегда изолирован от человека защитным слоем краски.
По стоимости
Нижняя граница стоимости 1 тонны обыкновенного нержавеющего листа 113 тыс. рублей. Оцинкованный горячекатный лист такого же веса можно купить по цене от 67 тыс. рублей.Цена такого же листа черной стали начинается от 45 тыс. рублей. На стоимость также влияют качественные характеристики стали и выбор производителей. Подробнее об этом читайте в материалах нашего сайта.
Определение чувствительности стали к образованию холодных трещин
Холодные трещины образуются после сварки из-за растягивающих остаточных напряжений. Их сила зависит от жесткости получившейся конструкции и толщины шва. Определить ее значение позволяет коэффициент интенсивности жесткости — К. Он характеризует приложенное усилие, которое на 1 мм раскрывает зазор, оказавшийся в сварном соединении шириной так же 1 мм. Подсчитывается он так:
где Kq — это константа, которую принято считать равной 69, S — толщина стального листа (в мм). Важно отметить, что соотношение справедливо только, если толщина листа не превышает 150 мм.
Насколько сталь может быть подвержена образованию холодных трещин, помогает узнать параметрическое уравнение:
где Рш — коэффициент «охрупчивания» (так называют процесс, когда из вязкого состояния металл переходит в хрупкое), Н — количество диффузионного водорода, К — коэффициент интенсивности жесткости.
Значение Рш находится при решении уравнения Бес-Сио:
Результаты неоднократно проведенных исследований помогли установить порог значения, при котором проявляется чувствительности стали к образованию холодных трещин. Это случается, если значение Pw превышает 0,286.
