Сравнение сталей Ст3 и 09Г2С: свойства, характеристики и области применения

Стальные сплавы востребованы во многих промышленных отраслях, энергетике, коммунальном, сельском хозяйстве. При разработке проекта на первый план выходят свойства материалов, иногда приходится делать выбор в пользу того или иного в зависимости от выдвинутых требований. Сравним 09Г2С и сталь 3, в чём-то они похожи, но имеются и различия. Оба металла хорошо свариваются, достаточно прочные, не подвержены образованию флокенов и отпускной хрупкости. В условиях повышенной влажности, контакта с агрессивной средой требуют дополнительной антикоррозионной защиты.

Наша продукция

Расшифровка химсостава

В обозначении конструкционных сплавов показаны основные элементы, влияющие в большей мере на его свойства или условный номер марки.

Что такое Ст3

Это углеродистая сталь обыкновенного качества (S до 0.05%, P менее 0.04%) с условным номером марки 3 по ГОСТ 380-2005, приписываемым ей согласно химическому составу. Далее могут следовать сокращения, указывающие на степень раскисления (удаление кислорода): «кп» ‒ кипящая, «пс» ‒ полуспокойная, «сп» ‒ спокойная.  В представленном ряду выделение газа уменьшается, пористость падает, что положительно сказывается на качестве. В состав, кроме 0.14-0.22 % углерода, входит также марганец и кремний, содержание которых различается для разных степеней раскисления. Массовая доля Cr, Cu, Ni не превышает 0.3%.

Что означает маркировка 09Г2С

Обозначение расшифровывается следующим образом, м.д. в %:

• 09 ‒ примерное содержание С;

• Г2 ‒ около двух процентов Mn;

• С ‒ однопроцентный Si.

Углерода в 09Г2С меньше, чем в стали Ст. 3, марганца и кремния больше, что положительно сказывается на сочетании прочности и пластичности, свариваемости, хладостойкости. Это низколегированный сплав, который содержит также ещё небольшие добавки хрома, никеля, меди, ванадия. Вредных вхождений серы и фосфора меньше (0.35, 0.03% соответственно).

Химический состав сталей Ст3 и 09Г2С

Таблица 1 

Механические свойства

Таблица 2 - Механические свойства при Т=20С Ст3сп

Таблица 3 - Механические свойства при Т=20С 09Г2С

Сравнение механических свойств 

Из таблиц 2, 3 видно, что показатели пределов прочности, текучести зависят от вида изделия и для 09Г2С несколько выше, чем у Ст3. Относительное удлинение отличается не очень, немного больше у углеродистой марки.

Таблица 4

Основные отличия эксплуатационных характеристик Ст3 и 09Г2С, применение

Обе марки стали применяют в строительстве, в машиностроении, в нефтегазовой отрасли. Но какой отдать предпочтение, зависит от будущих условий эксплуатации и способа изготовления готового металлопродукта. Выбор влияет на безопасность, эффективность проекта, на затраты при его реализации.

Где применяется Ст3

• изготовление деталей машин, механизмов, кузовов автомобилей, не подвергающихся значительным нагрузкам;

• производство сварных водогазопроводных труб;

• изготовление стальных листов разной толщины.

Степень раскисления «сп» говорит о большей однородности структуры металла, об улучшенной пластичности, большей сопротивляемости ударным нагрузкам по сравнению с «кп» и «пс». Поэтому качество Ст3сп выше и она более востребована по сравнению с не полностью раскисленной сталью.

Где используется 09Г2С

• строительство мостов, эстакад, нефтегазопроводов, паропроводов;

• прокладка тепловых сетей;

• возведение ответственных инфраструктурных объектов, металлических конструкций;

• выпуск сосудов, котлов, резервуаров, работающих под давлением при высоких и низких температурах;

• изготовление элементов крепежа, штампов, арматуры, различного металлопроката.

Сопоставление областей использования

Возможности применения 09Г2С шире по сравнению со Ст3, так как материал можно эксплуатировать в расширенном интервале температур от -70 до +425°C, сплав более прочный, пластичный, хорошо свариваемый. Сварка Ст3 не требует предварительного разогрева и термической постобработки. Для сваривания 09Г2С иногда применяют нагрев до 100-120°C, можно и без него,  структура и величина зерна не изменяются. При этом при ограниченном бюджете отдают предпочтение углеродистой, а не низколегированной стали, так как она стоит дешевле.

Таблица 5

Заключение 

При выборе стали для запланированного использования нужно учитывать, какие элементы и в каком количестве входят в химсостав  и как влияют на наиболее важные для эксплуатации показатели. Основное различие между распространенными в России Ст3 и 09Г2С сводится к различию в количественном вхождении одного набора элементов. Увеличение массовой доли марганца, кремния и снижение углерода положительно сказывается на прочностных характеристиках, хладостойкости низколегированной 09Г2С. Поэтому её использование предпочтительнее в более экстремальных условиях. Для обычных нагрузок подойдёт менее затратная Ст3.