09Г2С

Обработка чугунных заготовок в конвертерных, мартеновских, электросталеплавильных печах предназначена для производства железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода не более 2,14%. Легирование позволяет получать материалы с заданным набором характеристик. Оптимальный состав стали 09Г2С обеспечивает её повсеместное применение для изготовления различных металлоконструкций, деталей, профильной, трубной металлопродукции.

Расшифровка стали 09Г2С

Маркировка говорит о том, что в металле присутствует в процентах: примерно 0,9 углерода, не более двух марганца (Г) и 1% кремния (С).

Характеристики 09Г2С

• повышенная устойчивость к ударам, разрывам, растяжениям;
• отсутствие появления хрупкости и снижения вязкости при нагреве;
• сохранение структуры в интервале от -70 до +425°C;
• удачное сочетание пластичности и прочности;
• отличная свариваемость стали 09г2с любыми методами;
• невысокая себестоимость;
• способность выдерживать на протяжении десятилетий высокие нагрузки и деформации.

Термическая обработка изменяет структуру до двухфазной, что усиливает в три раза выносливость, противостояние структурному разрушению.

Поверхность металлоизделий способна корродировать под действием агрессивных факторов, поэтому для защиты применяют цинкование, покрытие полимерами.

Назначение и применение

Кремнемарганцовистый сплав относят к категории конструкционных, так как он в большей степени предназначен для создания различных сварных металлических конструкций. Кроме того, он годится для эксплуатации благодаря своим универсальным качествам во многих сферах народного хозяйства:

• строительство ‒ возведение мостов, ограждений, рекламных опор, навесов, несущих сооружений;
• нефтедобыча ‒ обустройство добывающих скважин, прокладка труб в различных климатических регионах, в том числе в зоне вечной мерзлоты;
• нефтепереработка ‒ изготовление крекинговых установок, транспортировка рабочих сред по трубопроводным системам;
• машиностроение ‒ производство автомобилей, самолетов, спецтехники, станков;
• оборонная, космическая промышленность;
• энергетика ‒ монтаж паровых котлов, отопительного оборудования в жилищно- коммунальном хозяйстве, на атомных электростанциях, теплоцентралях;
• ЖКХ ‒ прокладка водо- и газопроводных магистралей, инженерных коммуникаций.

Пластичность при достаточной прочности допускает использование металла в листовой штамповке для получения облегчённых деталей сложной геометрии. Это даёт преимущество ст 09Г2С перед другими высокопрочными сложнолегированными, но более дорогими марками, сокращает расход материала.

Виды изделий

Сталь 09Г2С — один из самых запрашиваемых материалов ввиду невысокой стоимости и набора востребованных для эксплуатации в разных отраслях народного хозяйства характеристик. На каждый вид металлоизделий разработаны ГОСТ или Технические условия.

Ассортимент выпускаемой металлопродукции насчитывает не один десяток наименований, объединён в несколько больших групп:

• трубы: бесшовные, электросварные, горячедеформированные, горячекатаные, прочие;
• сортовой прокат: круг, квадрат, полоса, шестигранник, полоса;
• фасонные металлоизделия: балка, тавр, швеллер, уголок;
• листовой прокат: рифлёный, гофрированный, штампованный, перфорированный, просечный.

По трубопроводам транспортируют нейтральные или слабоагрессивные жидкости, газы. Для обслуживания трубопроводных систем устанавливают арматурные элементы: задвижки, краны, клапаны, затворы, заглушки. Коммуникации служат в различных климатических поясах, в том числе в районах крайнего севера. Из стальных листов делают паровые котлы, резервуары, способные выдерживать давление и нагрев до высоких температур. Сортовой, листовой прокат пригоден для изготовления строительных конструкций, деталей машин, механизмов.

Химический состав стали 09Г2С

На характеристики и эксплуатацию стального материала с содержанием железа около 96 процентов напрямую влияет вхождение следующих элементов:

• чем выше содержание углерода, тем ощутимее прочностные качества при снижении пластичности, сопротивления удару, ухудшается возможность обработки и сварки; 0.1% обеспечивает оптимальный баланс этих качеств;
• кремний порядка 0.7% полезен в качестве активного раскислителя, влияет на образование окалины;
• марганец в пределах до 1.7% увеличивает твёрдость, стойкость к ударным нагрузкам без снижения пластичности;
• никель, хром придают устойчивость к коррозии, прокаливаемость, твердость, но массовая доля в 0.3% незначительна;
• вредные примеси: сера (0.04%) сообщает красноломкость, истираемость, а фосфор (0.035%) ー хладноломкость.

Сталь относят к классу низколегированных, так как сумма легирующих добавок не превышает 2.5%, а углерода ー 0.2%.

Механические свойства стали

Изменяемые величины зависят от многих факторов, в частности, от температурных параметров. К ним относят:

• прочность — способность металла выдерживать нагрузки без разрушения, количественно выражаются в пределах прочности и текучести;
• пластичность — сохранение формы при прекращении внешнего воздействия, характеризуется относительным удлинением при растяжении;
• ударная вязкость — сопротивление динамическим нагрузкам;
• твёрдость — неизменность целостности при ударах.

В ст 09Г2С удачно сочетаются все перечисленные выше характеристики, что значительно расширяет область её применения.

Ниже в таблицах приведены числовые значения для:

• σ0,2 – условный предел текучести;
• σВ – предельная кратковременная прочность;
• δ 5 – относительное удлинение после разрыва;
• KCU – ударная вязкость;
• ψ – относительное сужение.

Результаты контрольных испытаний показывают, что эти показатели отличаются для разных видов проката, размеров сечения, изменяются при нагреве, охлаждении и другом режиме отпуска.

Механические свойства стали 09Г2С при температуре 20°C

Ударная вязкость стали 09Г2С KCU (Дж/см3) при низких температурах

Для разрушения образца конкретного поперечного сечения требуется затратить определённое количество механической энергии. Цифра ударной вязкости отличается для разных видов металлоизделий с различными размерами сечения и падает при понижении температуры.

Механические свойства стали 09Г2С при повышенных температурах

Механические свойства стали 09Г2С в зависимости от температуры отпуска

Технологические свойства

Для обработки металла разными методами важны следующие показатели:

• ковкость, способность материала принимать заданную форму под механическим воздействием ー температурные границы начала и конца процесса от 1250 до 850°C;
• обрабатываемость резанием ー в нормализованном, отпущенном состоянии;
• резкое понижение ударной вязкости при отпуске ー отсутствие склонности;
• вероятность поражения флокенами (дефектами внутреннего строения, обусловленные повышенным содержанием водорода) ー отсутствует;
• свариваемость, возможность образования надёжного, бездефектного соединения разных частей в единое целое ー любыми методами широкодоступным оборудованием, без ограничений, без предварительной термической или химической обработки.

Эта марка стали протягивается, штампуется без подогрева.

Температура критических точек 09Г2С

Температурные значения при нагреве (с рядом с буквой А) или остывании (r соответственно) металла, при которых происходят химические или физические превращения, отражающиеся на свойствах, называют критическими точками, а конкретно:

• Аr1 — превращение аустенита в перлит, Ас1 — наоборот;
• Аr3 — выделение феррита или вторичного цементита из аустенита, Ас3 — окончания растворения одной указанной фазовой составляющей в другой.

Предел выносливости стали 09Г2С

Показатель величины механического напряжения, при превышении которого происходит нарушение структуры.

Предел текучести стали 09Г2С

Параметр определяет предельную нагрузку, при превышении которой продолжает происходить удлинение образца при ее снятии. Числовые значения при росте температуры от 250 до 400 градусов Цельсия падают от 225 до 155 МПа.

Физические свойства стали

• плотность стали 09г2с равна 7,85 г/см3 (ориентировочная) и представляет собой массу, заключенную в единице объёма;
• теплопроводность отвечает за передачу тепла от более нагретых частей к менее; при этом с ростом температуры удельная теплоемкость возрастает, а коэффициент теплопроводности снижается;
• электропроводность характеризует хорошую способность стали проводить электрический ток.

Сварка стали 09Г2С

Проведение операции допускает применение любого типа электродов, сопряжено с использованием специализированного оборудования и соблюдения технологических норм и правил, установленных для низколегированных сплавов. Для получения хорошего результата необходимы:

• недопустимость перегрева путём поддержания силы тока от сорока до пятидесяти ампер на один миллиметр электрода;
• точное поддержание установленных температурных границ;
• учёт размеров шва;
• снятие напряжения стали 09г2с при помощи водного или воздушного охлаждения после предварительного закаливания при Т= 650°С.

Кромки свариваемых листов не разделывают, если их толщина менее 40 миллиметров. Для предотвращения перегрева зоны соединения при многослойной сварке подойдёт каскадный способ.

Термообработка упрочняет место сварки, повышает износостойкость, что подтягивает сварное металлоизделие к объектам изготовленным из более дорогих марок. Материал можно сваривать и без предварительной температурной подготовки, так как незначительное количество углерода не допускает перегрева и закаливания, снижения пластичности и изменения зернистости, появления микротрещин в швах.

Аналоги стали 09Г2С

По составам и свойствам близки отечественные марки со сходным содержанием углерода и марганца: 09Г2,10Г2С,09Г2Т.

Если провести сравнение сталей 09г2с и 17Г1С, то несмотря на близкий химический состав, меньшее содержание в последней марке марганца и кремния и большее углерода, а также небольшие добавки других элементов делают её более устойчивой к высоким температурам и менее при низком минусе.

В качестве зарубежных заменителей подбирают сплавы близкие по химсоставу, которые обладают похожими характеристиками и находят применение в тех же отраслях, что и 09Г2С.