• Статьи
  • Хладостойкие низколегированные стали: особенности и применение в России
  • Хладостойкие низколегированные стали: особенности и применение в России

    Хладостойкие низколегированные стали: особенности и применение в России
    Хладостойкие низколегированные стали: особенности и применение в России

    В условиях низких температур и сурового климата, характерного для многих регионов России, особое значение приобретают хладостойкие низколегированные стали. Эти материалы обладают высокой прочностью, устойчивостью к хрупкому разрушению при низких температурах и хорошей свариваемостью. В статье рассмотрим основные особенности таких сталей, их состав, свойства и области применения.

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Особенности хладостойких низколегированных сталей

    Для повышения хладостойкости и свариваемости строительных сталей в России широко применяются малоперлитные стали с низким содержанием углерода. Эти стали дополнительно микролегируются сильными карбидообразующими элементами, такими как ванадий, ниобий, титан и алюминий. Кроме того, для улучшения свойств стали используются небольшие добавки азота в сочетании с нитридообразующими элементами. Это позволяет снизить охрупчивающее действие азота, повысить прочность стали и улучшить её хладостойкость за счет измельчения зерна.

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Основные марки хладостойких сталей

    К хладостойким низколегированным сталям относятся следующие марки:

    • 09Г2
    • 09Г2С
    • 09Г2СД
    • 16Г2АФ
    • 14Г2АФ
    • 14Г2САФ

    Эти стали широко используются в различных отраслях промышленности, особенно в условиях низких температур. Например, стали марок 14Г2АФ и 16Г2АФ (а также их модификации 14Г2САФ и 16Г2САФ) применяются для изготовления газопроводных труб большого диаметра (1020–1420 мм). В нормализованном состоянии эти стали обладают прочностью σв = 560–600 МПа и ударной вязкостью при –60°С до 60 Дж/см² (при условии снижения содержания серы до 0,01 %).

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Влияние легирующих элементов на свойства сталей

    • Хром

    Хром повышает прочность стали, а при содержании до 1 % также увеличивает её вязкость. Однако при концентрации хрома более 1,5 % может наблюдаться повышение порога хладноломкости, что негативно сказывается на хладостойкости.

    • Медь

    Легирование медью позволяет повысить прочность стали за счет упрочнения твердого раствора и измельчения зерна. При концентрации меди до 0,8 % возможно также дисперсионное упрочнение. Однако стали с медью пока не получили широкого распространения из-за риска возникновения красноломкости.

    • Никель

    Никель является одним из наиболее эффективных элементов для снижения хладноломкости стали. Он полностью растворим в железе, упрочняет феррит и одновременно увеличивает его вязкость. Никель также способствует измельчению зерна, повышает прокаливаемость стали и снижает концентрацию примесей на дислокациях.

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Механические свойства хладостойких сталей

    Механические свойства хладостойких низколегированных сталей, таких как 09Г2С и 14Г2АФ, приведены в таблице ниже. Эти данные показывают, как изменяются прочность, пластичность и ударная вязкость в зависимости от термообработки и температуры эксплуатации.

    Марка
    стали

    Термообработка

    s в, МПа

    s 0,2,
    МПа

    d , %

    KCU, Дж/см2, при температуре, °С

    20

    –40

    –70

    09Г2С 14Г2САФ

    Состояние поставки

    500

    350

    21

    60

    40

    30

    Нормализация
    при 930 °С

    640

    490

    25

    100

    80

    60

    Закалка—отпуск

    590

    410

    32

    200

    140

    120

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Области применения хладостойких сталей

    Хладостойкие низколегированные стали широко используются в различных отраслях промышленности, особенно в условиях низких температур. В таблице ниже приведены основные марки сталей и их применение.

    Марка стали

    ГОСТ по химическому составу

    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,
    Т: –
    40…450 °С; после ХТО — рычаги, кулачки, гайки и др. — требования высокой поверхностной твердости, высокой прочности сердцевины

    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, 10Г2С1

    Различные детали и элементы сварных металлоконструкций, Т: –40…450 °С под давлением

    16Г2АФ

    19281–2014

    15Г2АФ, 14Г2АФ

    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, Ст5пс

    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

    ________________________________________________________________________________________________________________________

    Заключение

    Хладостойкие низколегированные стали играют важную роль в промышленности России, особенно в условиях сурового климата. Благодаря своему составу и свойствам, эти стали обеспечивают высокую прочность, устойчивость к хрупкому разрушению и хорошую свариваемость. Их применение в строительстве, машиностроении и газовой отрасли позволяет создавать надежные конструкции, способные выдерживать экстремальные температуры.

    Если вам необходимо подобрать сталь для конкретных условий эксплуатации, обратите внимание на марки 09Г2С14Г2АФ и другие, представленные в таблицах. Их механические свойства и области применения делают их оптимальным выбором для работы в условиях низких температур.

     

    Другие статьи

    Любое копирование материалов сайта возможно только с разрешения администрации. Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса Российской Федерации. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности, нажмите здесь.