Расшифровка марки стали Ст3сп и ее использование

Сталь Ст3сп относится к наиболее востребованным отечественным маркам. Она считается универсальной и подходит для самых разных задач – от болтов и деталей скамеек до нагруженных балок перекрытий, сложных сварных ферм. В статье рассмотрим характеристики данного сплава, сортамент, особенности применения и сварки.

Ст3сп – это обозначение марки стали в соответствии с ГОСТом, которое указывает на тип и основные характеристики материала. Расшифровать его следует таким образом.

• Ст – с этих букв начинается обозначение всех нелегированных углеродистых сталей обыкновенного качества, и по ним специалист понимает, что материал относится именно к данному классу. Сами буквы – сокращение от слова «сталь».
• После букв «Ст» в обозначении сталей данного типа указывается условный номер марки (от 0 до 6) в зависимости от содержания углерода. Цифра 3 соответствует содержанию элемента в диапазоне от 0,14 до 0,22% (это низкоуглеродная сталь).
• Сокращение «сп» показывает, что по степени раскисления данная сталь – спокойная. Это значит, что из ее расплава химическим путем было удалено максимальное количество кислорода, и при затвердевании такой расплав не «кипит» (в нем не образуются пузырьки газа) – он застывает спокойно.
• Отсутствие индекса после букв «сп» обозначает принадлежность 1-ой категории проката. Остальные категории обязательно обозначаются соответствующей цифрой. Например, Ст3сп3 – сталь марки Ст3сп 3-ей категории, Ст3сп5 – прокат 5-ой категории. Всего марка Ст3сп делится на 7 категорий, каждая из которых имеет свои нормируемые стандартами показатели.

Согласно ГОСТ 380-2005, она должна иметь строго определенный химический состав:

• железо (Fe) – около 97%;
• углерод (C) – 0,14-0,22%;
• марганец (Mn) – 0,40-0,65%;
• кремний (Si) – 0,12-0,30%;
• никель (Ni) – до 0,3-0,40%;
• хром (Cr) – до 0,30- 0,35%;
• медь (Cu) – до 0,30 – 0,35%;
• сера (S) – до 0,05%;
• фосфор (P) – до 0,04%;
• мышьяк (As) – 0,08%;
• азот (N) – до 0,008%.

Ст3сп – одна из самых распространенных марок стали. Это обусловлено тем, что, как и все низкоуглеродные нелегированные стали, она обладает великолепной свариваемостью, легко обрабатывается. И при этом для своей группы у нее хорошие показатели прочности и пластичности, ударной вязкости, которые достигаются как за счет доли углерода (0,14-0,22%) и других добавок, так и обусловлены однородной структурой спокойного сплава.

Спокойная сталь отличается более высокой прочностью, пластичностью, ударной вязкостью, устойчивостью к коррозии, чем другие стали той же группы «Ст3», но с меньшей степенью раскисления (полуспокойная – Ст3пс, кипящая – Ст3кп). Поэтому Ст3сп применяют для несущих и ответственных деталей и конструкций, тогда как Ст3кп – для второстепенных. Перечислим основные свойства, которыми сталь Ст3сп должна обладать по ГОСТу.

Перечислим основные физические и механические свойства:

• плотность – 7,85 г/см3;
• поверхностная твердость – 131 МПа;
• коэффициент теплопроводности – 55 Вт/ (м·K);
• модуль упругости – 200 ГПа;
• предел прочности при растяжении – 410 МПа;
• расчетное временное сопротивление разрыву – 370-490 МПа (зависит от толщины изделия);
• условный предел текучести при растяжении – 205-255 МПа (зависит от толщины изделия);
• относительное удлинение при разрыве – 23-26%;
• ударная вязкость регламентируется исходя из категории стали, для Ст3сп3 показатель должен быть в пределах от 88-108 Дж/см2 (для изделий толщиной 3-40 мм при температуре 20 градусов Цельсия), для категорий Ст3сп4 и Ст3сп5 – в пределах от 29-49 Дж/см2 (для изделий толщиной 3-25 мм при температуре минус 20 градусов Цельсия);
• предел текучести для остаточной деформации для 1, 2, 3, 4, 5-й категорий – 205-255 МПа (в зависимости от толщины изделия), для 6-й категории – 295 МПа.

Сталь отличается и своими технологическими свойства:

• отличная свариваемость – доступны все виды сварки без ограничений;
• нечувствительна к образованию флокенов (опасных внутренних трещин);
• не подвержена отпускной хрупкости;
• имеет хорошую для своей группы коррозионную стойкость;
• магнитна;
• коэффициенты обрабатываемости резанием твердым сплавом – 1,8, быстрорежущей сталью – 1,6;
• ковка при температуре от 1300 до 750 градусов.

Сталь Ст3сп выплавляется мартеновским или кислородно-конвертерным способом. Расплав разливается в специальные емкости, в которых он охлаждается и принимает вид больших слитков (массой до 60 тонн). Эти слитки подаются на прокатные станы, где под очень сильным давлением вращающихся валов их прессуют, обжимают и придают форму заготовок и изделий различных сечений и размеров – то есть, получают металлопрокат.

В виде металлопроката сталь Ст3сп и поставляется потребителю. Выпускаются все основные виды сортового (простых сечений) и фасонного (более сложных сечений) проката.

Самые востребованные изделия представлены следующим сортаментом.

• Листовая горячекатаная (ГОСТ 19903-2015). Выпускается толщиной от 0,4 до 160 мм, шириной от 500 до 4400 мм, длиной до 12 м. Самые востребованные размеры по длине и ширине – 1250х2500, 1500х6000, 2000х6000 мм.
• Холоднокатаный лист (ГОСТ 19904-90). Производится толщиной 0,35 до 5 мм, шириной – от 500 до 2350 мм, длина – до 6 м. Высоким спросом пользуются листы 0,5х1250х2500, 0,7х1250х2500, 1х1250х2500, 3х1250х2500 мм и другие.
• Полосовая сталь (ГОСТ 103-2006). Полосы из стали Ст3сп получают обычно методом горячей прокатки (дополнительно может осуществляться калибровка, отжиг, нормализация). Среди самых ходовых размеров полос – 40х5, 40х4, 8х36, 25х4, 50х5 100х10, 40х3, 50х4, 50х6 мм.
• Арматура – специальный сортовой прокат в форме прутка с гладкой или ребристой поверхностью. Используется для армирования железобетонных конструкций. Из стали Ст3сп делают гладкую арматуру типа А240 и рифленую термически упрочненную свариваемую Ат400С диаметром от 4,00 до 40,00 мм и длиной от 6 до 18 м (ГОСТ 34028-2016).
• Трубы. Сталь Ст3сп по причине отличной свариваемости это одна из основных марок для изготовления электросварных прямошовных и спиральношовных труб общего назначения. Круглые электросварные трубы из данного сплава выпускают диаметром от 10 до 1420 мм с толщиной стенки от 0,8 до 32 мм (ГОСТ 10704-91). А также из данной стали выпускают и бесшовные (горячекатаные) трубы (ГОСТ 8732-78) и трубы квадратного сечения (ГОСТ 8639-82).
• Наиболее популярные разновидности фасонного проката из стали Ст3сп – это уголок, двутавр, швеллер. Популярные типоразмеры для угловой равнополочной продукции (уголков) – 50х50х5 40х40х4, 75х75х5, для двутавров и швеллеров – номера 16, 18, 20, 30, 35 (номер соответствует высоте изделия в сантиметрах).

Для всех видов металлопроката важной характеристикой является масса: она необходима, чтобы правильно рассчитать нагрузки на конструкции, вес и количество нужного материала. Для стали Ст3сп в общем случае номинальную массу вычисляют, принимая плотность за 7,85 г/см3 (соответственно вес 1 м кубического составляет 7850 кг). Номинальная масса для изделий стандартных типоразмеров регламентирована ГОСТ, исходя из этих же цифр. Посмотреть ее можно в соответствующих стандартах и в справочных таблицах.

Для ряда задач сталь можно заменить близкими по характеристикам марками. Среди отечественных (по ГОСТу) ближайшими аналогами являются: Ст3пс, ВСт3сп, С245, С285.

Сталь с похожими качествами выпускается и в других странах:

• США (стандарт AISI, ASTM) – A238/C;
• Общий стандарт ЕС- S235JR (1.0038);
• Германия (стандарт DIN) – RSt37-2, USt37-2;
• Великобритания – S235JR, S235JRG2;
• Франция – E24-2, E24-2NE, E24-4, S235J0, S235J2G3;
• Финляндия – FORM300H, RACOLD03F;
• Япония – SS330, SS34, SS400;
• Китай – марки серии Q235 (Q235A, Q235A-B, Q235B и другие).

Благодаря сочетанию универсальных технологических характеристик и доступной цены, сталь Ст3сп находит применение во всех сферах жизни и отраслях производства. Наиболее востребован прокат 5-й категории (Ст3сп5). Он может применяться в стандартных условиях как в помещении, так и на открытом воздухе во всех климатических зонах, за исключением тех северных регионов, где температура опускается ниже минус 40 градусов (при условии применения на открытом воздухе). Для изделий больших сечений (от 25 мм) и ответственных конструкций требования могут быть более строгими: температура эксплуатации до минус 20 градусов. Верхний интервал температур, которые должен выдерживать материал – плюс 425 градусов. Прокат 2, 3 и 6 категорий предназначен для эксплуатации только при положительных температурах. Но в любом случае диапазон применения по климатическим условиям довольно широк, и в указанных условиях сталь Ст3сп позволяет создавать надежные и долговечные сварные конструкции. Причем сварка электродуговым способ возможна даже при температуре окружающей среды до минус 30-40 градусов. Сварные и несварные элементы из сплава Ст3сп могут выполнять роль несущих, выдерживая существенные нагрузки.

Сталь с такими характеристиками используется в первую очередь в строительстве различных объектов гражданского и промышленного назначения. Из нее создают несущие балки для перекрытий, лестниц, опорные плиты, колонны, ригели, стойки, площадки, ограждения, жесткие фермы (например, решетчатые стальные опоры линий электропередачи, башни и мачты сотовой связи, некоторые части мостов и буровых вышек) и многие другие элементы. Востребованные виды арматуры для железобетонных конструкций также создаются из сплава Ст3сп. В частности, материал позволяет выпускать сварную арматуру (тип Ат400С), которую можно стыковать сваркой для создания армирующих стальных каркасов, сеток нужных размеров. Очень широкое применение находят трубы из данной стали. Из Ст3сп делают как трубы, которые выступают основой каркасов различных сооружений, ферм, так и специальные трубы для водопроводов и газопроводов, систем отопления. Последние очень широко применяются в коммуникациях ЖКХ. В быту и в частном строительстве прокат из сплава Ст3сп также очень популярен, поскольку это недорогой и надежный материал, сварку в простых случаях может выполнить даже неспециалист. Поэтому для изготовления различных простых металлокаркасов своими руками (теплицы, беседки и подобное) часто используются уголки и другие элементы именно из этой стали.

Благодаря тому что сталь Ст3сп содержит сравнительно немного углерода и добавок, она отлично поддается сварке, а полученный шов обладает хорошей устойчивостью против межкристаллической коррозии. Эту марку относят к 1-й группе сталей по свариваемости – то есть материал с наилучшей свариваемостью, для которого не требуется обязательный подогрев и термообработка (подогрев применяется только для деталей больших сечений – от 36 мм).

Для этой стали можно применять без ограничений все виды сварки: ручную дуговую сварку, газовую, электрошлаковую, контактно-точечную, автоматическую и полуавтоматическую сварку с флюсом и газовой защитой.

Рекомендуется использовать следующие сварочные материалы:

• для электродуговой сварки используют электроды типов Э42, Э46, Э42А, Э46А (например, марки АНО-4, АНО-5, ОЗС-6, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А);
• для сварки в среде защитных газов (аргон, углекислый газ) применяют проволоку Св-08ГС, Св-08Г2С;
• для сварки под флюсом: проволоку – Св-08АА, Св-08А,. флюс – АН-348А, ОСЦ-45, АН-348АМ, ОСЦ-45М.