Температура плавления стали ст3

лабораторные работы / Расчет узлов (Тудвасева) / Плотность стали

Плотность стали, удельный вес стали и другие характеристики стали

Плотность стали (7,7-7,9)*10 3 кг/м 3 ;

Удельный вес стали (7,7-7,9) г/cм 3 ;

Удельная теплоемкость стали при 20 o C – 0,11 кал/град;

Температура плавления стали – 1300-1400 o C ;

Удельная теплоемкость плавления стали – 49 кал/град;

Коэффициент теплопроводности стали – 39ккал/м*час*град;

Коэффициент линейного расширения стали

(при температуре около 20 o C) :

сталь 3 (марка 20) – 11,9 (1/град);

сталь нержавеющая – 11,0 (1/град).

Предел прочности стали при растяжении :

сталь для конструкций – 38-42 (кГ/мм 2 );

сталь кремнехромомарганцовистая – 155 (кГ/мм 2 );

сталь машиноподелочная (углеродистая) – 32-80 (кГ/мм 2 );

сталь рельсовая – 70-80 (кГ/мм 2 );

Модули упругости стали и коэффициент Пуассона

Модуль Юнга, кГ/мм 2

Модуль сдвига, кГ/мм 2

Стали легированные Стали углеродистые

Величины допускаемых напряжений стали (кГ/мм 2 )

Сталь легированная конструкционная в машиностроении

Сталь углеродистая конструкционная в машиностроении

Свойства некоторых электротехнических сталей

Начальная магнитная проницаемость, гс/эрсm

Максимальная магнитная проницаемость, гс/эрсm

Коэрци- тивная сила, эрсm

Индукция при 25 эрсm , гс

Удельное электрическое сопротивление, ом*мм 2 /м

Э 31 Э 41 Э 42 Э 45 Э 310

250 300 400 600 1000

5500 6000 7500 10000 30000

0,55 0,45 0,4 0,25 0,12

15200 14900 14900 14600 17800

0,52 0,6 0,6 0,62 0,5

Сталь. Классификация

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Сталь – важнейший материал, применяемый в большенстве отраслей промышленности. К стали, в зависимости от применения, предъявляют разнообразные требования. Существует большое число марок сталей, различающихся по химическому составу, структуре, физическим и механическим свойствам.

Основные характеристики стали (плотность стали, модуль упругости и модуль сдвига стали, коэффициент линейного расширения и т.д.) приведены на странице” физические свойства стали”.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы – несвязанный азот и кислород). Фосфор придает стали хрупкость (хладноломкость) при низких температурах, уменьшает пластичность при нагревании. Сера вызывает трещиноватость при высоких температурах (красноломкость).

Для изготовления сварных конструкций в основном применяется углеродистая сталь обыкновенного качества, соответствующая ГОСТ 380-71. Для придания стали каких-либо особых свойств – механических, электрических, магнитных, коррозионной устойчивости и т.д. – в нее вводят так называемые легирующие элементы, как правило, металлы: хром, никель, молибден, алюминий и др. Такие стали называют легированными.

Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки: термическую (закалка, отжиг), химико-термическую (цементизация, азотирование), термо-механическую (прокатка, ковка). При обработке стали для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основа – железу. Полиморфизм – способность кристаллической решетки менять свое строение при нагреве и охлаждении. Взаимодействие углерода с двумя модификациями (видоизменениями) железа – α и γ – приводит к образованию твердых растворов. Избыточный углерод, не растворяющийся в α-железе, образует с ним химическое соединение – цементит Fe3C. При закалке стали образуется метастабильная фаза – мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Сталь при этом теряет пластичность и приобретает высокую твердость. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов. Инструментальные стали служат для изготовления резцов, штампов и других режущих, ударно-штамповых и измерительных инструментов. К сталям с особыми свойствами относятся электротехнические, нержавеющие, кислотостойкие и др.

По способу изготовления сталь бывает мартеновской и кислородно-конверторной (кипящей, спокойной и полуспокойной). Кипящую сталь сразу разливают из ковша в изложницы, она содержит значительное количество растворенных газов. Спокойная сталь – это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и выплывают на поверхность массы стали. Такая сталь имеет лучший состав и более однородную структуру, но дороже кипящей на 10-15%. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей.

В современной металлургии сталь выплавляют в основном из чугуна и стального лома. Основные виды агрегатов для ее выплавки: мартеновская печь, кислородный конвертер, электропечи. Наиболее прогрессивным в наши дни считается кислородно-конвертерный способ производства стали. В то же время развиваются новые, перспективные способы ее получения: прямое восстановление стали из руды, электролиз, электрошлаковый переплав и т.д. При выплавке стали в сталеплавильную печь загружают чугун, добавляя к нему металлические отходы и железный лом, содержащий оксиды железа, которые служат источником кислорода. Выплавку ведут при возможно более высоких температурах, чтобы ускорить расплавление твердых исходных материалов. При этом железо, содержащееся в чугуне, частично окисляется:

2Fe + O2 = 2FeO + Q

Образующийся оксид железа (II) FeO, перемешиваясь с расплавом, окисляет, кремний, марганец, фосфор и углерод, входящие в состав чугуна:

Читать еще:  Температура пайки припоем пос 61

Si +2FeO = SiO2 + 2 Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

C + FeO = CO + Fe – Q

Чтобы довести до конца окислительные реакции в расплаве, добавляют так называемые раскислители – ферромарганец, ферросилиций, алюминий.

Температура кипения и плавления металлов. Температура плавления стали

Температура кипения и плавления металлов

В таблице представлена температура плавления металлов tпл, их температура кипения tк при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.

Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

По данным таблицы видно, что температура плавления металлов изменяется в широком диапазоне (от -38,83°С у ртути до 3422°С у вольфрама). Низкой положительной температурой плавления обладают такие металлы, как литий (18,05°С), цезий (28,44°С), рубидий (39,3°С) и другие щелочные металлы.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

  • температура плавления алюминия 660,32 °С;
  • температура плавления меди 1084,62 °С;
  • температура плавления свинца 327,46 °С;
  • температура плавления золота 1064,18 °С;
  • температура плавления олова 231,93 °С;
  • температура плавления серебра 961,78 °С;
  • температура плавления ртути -38,83°С.

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Плотность металлов в таблице находится в диапазоне от 0,534 до 22,59 г/см 3 , то есть самым легким металлом является литий, а самым тяжелым металлом осмий. Следует отметить, что осмий имеет плотность большую, чем плотность урана и даже плутония при комнатной температуре.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Температура плавления стали — таблица

Сталь tпл, °С Сталь tпл, °С
Стали для отливок Х28Л и Х34Л 1350 Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т 1425
Сталь конструкционная 12Х18Н10Т 1400 Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н13 1440
Жаропрочная высоколегированная 20Х20Н14С2 1400 Жаропрочная высоколегированная 40Х10С2М 1480
Жаропрочная высоколегированная 20Х25Н20С2 1400 Сталь коррозионно-стойкая Х25С3Н (ЭИ261) 1480
Сталь конструкционная 12Х18Н10 1410 Жаропрочная высоколегированная 40Х9С2 (ЭСХ8) 1480
Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9 1410 Коррозионно-стойкие обыкновенные 95Х18…15Х28 1500
Сталь жаропрочная Х20Н35 1410 Коррозионно-стойкая жаропрочная 15Х25Т (ЭИ439) 1500
Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н18 (ЭИ417) 1415 Углеродистые стали 1535
  1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
  2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Конструкционная сталь СТ3КП

Сталь СТ3КП относится к конструкционному типу, является кипящей, углеродистой. Она характеризуется стандартным качеством, используется для производства несущих конструкций, а также второстепенных элементов в строительстве, применяющихся при положительных температурах. Сплав очень популярен, для его получения используются конвертерные и мартеновские печи.

Расшифровка

Расшифровка стали СТ3КП в соответствии с Госстандартом 380-2005 содержит информацию:

  • СТ – сталь углеродистая обычного качества;
  • 3 – номер состава;
  • КП – кипящая.

Химический состав

Химический состав стали СТ3КП содержит:

Дополнительные элементы (хром, никель и пр.) содержатся в значительно меньшем количестве.

Технологические свойства

Легкосвариваемость материала позволяет использовать любой метод сварки. К основным показателям сплава, с помощью которых происходит деление на отдельные группы по прочности, относятся:

  • антикоррозионные свойства;
  • механические параметры;
  • свариваемость.

Если элемент, изготовленный из данной марки стали имеет толщину более 36 мм, то после проведения сварочных работ производится термическая обработка. Это обусловлено потребностью в снятии остаточных напряжений в зоне шва, которые образуются при локальном нагреве во время сварки.

Читать еще:  Температура плавления латуни

Применение стали

Характеристики стали СТ3КП обеспечивают эффективность применения материала при изготовлении несущих и второстепенных конструкций, деталей машин и оборудования. Использовать ее можно исключительно при плюсовой температуре среды. Более универсальные изделия получают из проката 5 категории. Их можно применять при температуре -40/+425 градусов, а также при действии переменной нагрузки.

Шпунт Ларсена из СТ3КП

Создание сложных конструкций предполагает проведение термообработки в качестве заключительной стадии производства. Наибольшей популярностью пользуется отжиг, позволяющий снизить напряжения в элементах после сварки.

Область применения СТ3КП охватывает изготовление арматуры Ат-400С. Листы, произведенные из сплава, подвергают холодной штамповке без снижения технических характеристик. Наибольшее распространение получили корыта для сбора смазочно-охлаждающих жидкостей и масел, баки, крышки станков, кожухи и т.д.

Технические характеристики

К характеристикам стали СТ3КП относятся:

свариваемость
свариваема;
твердость НВ 10 -1 131 МПа;
температура плавления 1300-1400 градусов;
плотность 7850 кг/м 3 ;
удлинение 23-25%;

Стоимость стали составляет порядка 40 руб. за килограмм. Окончательная цена зависит от объема заказа и способа доставки. Материал обязательно должен соответствовать требованиям Госстандарта 380-71 и 380-2005. В комплекте с заказом поставляются документы о содержании компонентов в составе, прочности, временном сопротивлении, ударной вязкости стали СТ3КП.

Сортамент

Из данной марки изготавливают:

  • трубы и арматуру;
  • прокат;
  • катанки;
  • толстолистовой материал.

Чем отличается сталь СТ3КП от СТ3СП?

Рассматриваемая сталь является кипящей, а СТ3СП – спокойной. В первом случае речь идет о неокисленном продукте, в котором в большом количестве присутствуют примеси неметаллов. Второй сплав полностью раскислен, в нем практически отсутствуют шлаки и неметаллы.

Спокойная сталь не кипит при разливе, она однородная, легкосвариваемая, устойчивая к динамическим воздействиям. Однако стоимость ее выше.

Особенности производства

Рабочие параметры стали СТ3КП определяют на основании состава и процентного содержания компонентов в нем. Также важно учитывать способ производства материала.

В основе сплава лежит феррит, который представляет собой твердый раствор углерода и легирующих добавок. Чтобы прочностные показатели компонента увеличились, необходимо насытить его углеродом.

К нежелательным примесям относятся сера (0,05%) и фосфор (0,04%), которые отрицательно сказываются на прочности при нагреве и повышают хрупкость при охлаждении. Красноломкость – еще одно негативное свойство, которое появляется в результате образования сернистого зерна.

Марка стали СТ3КП подвергается обработке в мартеновских и конвертерных печах. Рабочие характеристики сплавов практически идентичны, но второй способ производства значительно дешевле.

Раскисление стали

Раскисление – это процесс, при котором из состава выводятся излишки кислорода. В результате материал становится более прочным и устойчивым к различным воздействиям. В качестве раскислителей в состав вводят алюминий и кремний, которые сразу превращаются в оксиды. Вокруг них начинают формироваться очаги кристаллизации, а структура становится мелкозернистой.

Свариваемость

Сталь СТ3КП не имеет ограничений по сварке, для этого могут применяться способы:

  • РДС;
  • ручная АДС;
  • ЭШС;
  • автоматическая под флюсом;
  • механизированная плавящимся электродом в среде СО2;
  • контактная.

Проведение сварочных работ с деталями толщиной более 36 мм потребует последующий отжиг.

Механическая обработка

При обработке деталей из марки стали СТ3КП потребуется тщательно подобрать режущий инструмент. Заточка и фрезеровка осуществляется элементами, изготовленными из твердых сплавов ВК8 и Т5К10. Нарезка резьбы осуществляется с помощью метчиков и плашек из Р18 и Р6М5. Токарные и фрезерные работы на станке предполагают использование смазочно-охлаждающих жидкостей. При ручной нарезке резьбы специалисты рекомендуют применять касторовое масло, что снизит трудозатраты при работе.

Скорость обработки выбирают на основании состава и характеристик сплава, рабочих параметров станка и типа обработки. При диаметре заготовки 60-100 мм можно применять токарный резец 16х25 мм. При глубине реза 3 мм скорость подачи должна составлять 0,7-1,2 мм/об, а вращения – 700 об/мин.

Аналоги

К наиболее распространенным аналогам СТ3КП относятся:

  • китайская А3;
  • европейская 1.0036;
  • японская SS400;
  • немецкая Fe360B;
  • американские К01804 и А283.

При покупке иностранного материала необходимо потребовать от продавца сертификаты соответствия российским требованиям.

Сталь Ст3 по ГОСТ 380-2005

1 Назначение и применение стали Ст3

Сталь марки Ст3 — именно так ее называет ГОСТ 380-2005 — относится к углеродистым сталям обыкновенного качества. Чаще ее называют просто сталь Ст3. Но не «сталь 3» и не «сталь марки 3» — так называют качественные углеродистые стали по ГОСТ 1050-88, например, «сталь марки 20» и часто — «сталь 20».

Сталь марки Ст3 предназначена для изготовления горячекатаного проката –сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, а также труб, поковок и штамповок, лент, проволки, метизов.

2 Химический состав стали Ст3 по ГОСТ 380-2005

2.1 Легирующие элементы:

2.2 Примеси, не более:
— хром: 0,30 %;
— никель: 0,30 %;
— медь: 0,30 %;
— сера: 0,005 %;
— фосфор: 0,04 %;
— азот: 0,10 %.

2.3 Степени раскисления стали Ст3

По способу раскисления сталь Ст3 подразделяется на:
— спокойную (раскисление марганцем, кремнием и алюминием);
— кипящую (раскисление только марганцем) и
— полуспокойную (раскисление марганцем и алюминием).

Степень раскисления указывается в обозначении стали буквами «сп», «кп» и «пс» соответственно.

Читать еще:  Температура плавления меди в домашних условиях

По химическому составу кипящая сталь отличается от спокойной тем, что почти не содержит кремния (менее 0,05 %). Спокойная сталь содержит кремния от 0,15 до 0,30 %. Поскольку кипящая сталь содержит кислорода больше, чем спокойная сталь, то она хуже по качеству, чем спокойная.

Полуспокойная сталь занимает по качеству промежуточное положение между кипящей и спокойной сталями.

2.4 Раскисление стали Ст3

Раскисление стали — процесс удаления из жидкой стали, находящегося в ней кислорода. Кислород является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла.

Раскисление стали заключается в снижения растворимости кислорода в стали присадками элементов-раскислителей и создании условий для возможно полного удаления образующихся продуктов раскисления из жидкой стали.

Для раскисления сталей в основном применяют марганец, кремний и алюминий. Марганец является сравнительно слабым раскислителем. Кремний – более сильный раскислитель, чем марганец. Алюминий является наиболее сильным раскислителем стали.

3 Обозначение стали Ст3: старые и новые

3.1 Обозначение стали Ст3 по ГОСТ 380-2005

Строго говоря, ГОСТ 380-2005 не предусматривает обозначение стали Ст3 в таком «чистом» виде «Ст3» – без букв «кп», «пс» и «сп». Этот стандарт определяет марки стали Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, а также их модификации с повышенным содержанием марганца – Ст3Гсп и Ст3Гпс. Употребление обозначения стали Ст3 без сопутствующих букв стандартом не предусмотрено. Более того, в ГОСТ 380-2005 указано, что если в заказе не указана степень раскисления стали, то ее устанавливает изготовитель. К слову, самая дешевая в изготовлении – кипящая сталь.

Полное обозначение любой марки стали по ГОСТ 380-2005, то есть такое, которое нужно указывать в заказе, выглядит, например, следующим образом:

Ст3Гсп ГОСТ 380-2005

Здесь:
Ст: обозначение стали углеродистой обыкновенного качества;
3: условный номер марки стали (всего их в ГОСТ 380-2005 семь, в зависимости от ее химического состава – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6);
Г: буква Г присутствует в обозначении, если массовая доля марганца в стали превышает 0,8 %;
сп: степень раскисления стали.

Правда, похоже, сложилась практика, когда под сталью Ст3 понимают Ст3сп. Однако, как мы видели, ГОСТ 380-2005 формально этого не предусматривает.

3.2 Устаревшие обозначения стали Ст3

Встречаются устаревшие обозначения стали Ст3, например, ВСт3пс5, причем со ссылками на редакции ГОСТ 380 от 1971, 1988, 1994 и даже 1960 годов, а то и 1950 года!

ГОСТ 380-1971 предусматривал поставку сталей трех групп: А, Б и В с различными вариантами гарантий механических свойств и химического состава.

Стали группы А обозначались также как и по действующему ГОСТ 380-2005, например, Ст3кп. К сталям групп Б и В спереди добавлялась соответствующая буква, например, ВСт3кп.

Действующий ГОСТ 380-2005 (да уже и более ранний ГОСТ 380-94) в отличие от ранних редакций определяет только химический состав сталей. Механические и другие свойства определяют стандарты на конкретные виды стального проката, например, ГОСТ 535-88 на сортовой и фасонный прокат, а ГОСТ 14637-89 – на толстолистовой прокат.

4 Горячекатаный прокат из стали Ст3

4.1 Категории проката по ГОСТ 535-2005

4.1.1 В зависимости от нормируемых показателей механических свойств прокат подразделяют на категории от 1 до 7.
4.1.2 Показатели механических свойств, которые применяются при контроле механических свойств проката:
— временное сопротивление: все категории;
— предел текучести: все категории, кроме категории1;
— относительное удлинение: все категории;
— изгиб в холодном состоянии: все категории, кроме категории 1;
— ударная вязкость KCU при температуре +20 °С: категория 3;
— ударная вязкость KCU при температуре –20 °С: категория 4;
— ударная вязкость KCU после механического старения: категория 5;
— ударная вязкость KCVпри температуре +20 °С: категория 6;
— ударная вязкость KCV при температуре –20 °С: категория 7.

4.2 Механические свойства проката по ГОСТ 535-2005 из стали Ст3

4.2.1 Прочностные свойства проката из стали Ст3

4.2.2 Ударная вязкость проката из стали Ст3
Таблица 3

5 Применение стали Ст3

Сталь Ст3кп применяют в основном для второстепенных и малонагруженных элементов сварных элементов и не сварных конструкций, работающих в интервале температур от минус 10 до 40 °С.

Стали Ст3пс и Ст3сп применяют в более ответственных случаях, например, для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.

Из сталей Ст3Гпс и Ст3Гсп изготавливают фасонный и листовой прокат толщиной до 36 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до + 45 °С, а также для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +45 °С.

6 Свариваемость стали Ст3

Сталь Ст3 всех марок сваривается без ограничений. Способы сварки: ручная дуговая, автоматическая дуговая под флюсом и газовой защитой, электрошлаковая, контактно-точечная. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

7 Режимы ковки стали Ст3

Температура начала ковки – 1300 °С.
Температура конца ковки – 750 °С.
Охлаждение на воздухе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector