Сталь-Максимум: Cталь 09Г2С
Данный сплав относится к классу конструкционных низколегированных сталей. Она используется для изготовления различных металлических деталей и элементов для сварных металлоконструкций, работающих под давлением и при различных температурах.
Конструкционная сталь — сплав, который применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами.
см. Википедию
Этот вид стали относится к кремнемарганцовистым. Выполняется по ГОСТ 27772-88. Соответствует требованиям для строительных конструкций С345.
Точный химический состав стали 09Г2С
09Г2С обозначает, что в составе присутствует:- углерод – 0,09%
- марганец – до 2%
- кремний – менее 1%
Сталь является низколегированной, поскольку общее количество добавок колеблется в пределах 2,5%. Помимо основных элементов состав марки 09Г2С дополняют несколько второстепенных.
|
Никель (Ni) |
Хром (Cr) |
Медь (Cu) |
Мышьяк (As) |
Сера (S) |
Фосфор (P) |
Азот (N) |
|
менее 0.3 |
менее 0.3 |
менее 0.3 | до 0.08 |
меньше 0.04 |
менее 0.035 |
до 0.008 |
Преимущества и применение стали 09Г2С
Сталь 09Г2С не перегревается и не закаливается в процессе сварки. Ее пластические свойства остаются на высоком уровне, а зернистость не увеличивается. Все эти характеристики делают такой сплав идеальным для использования в сварных конструкциях. Процесс сварки может осуществляться с предварительным подогревом (приблизительно до 100°-120°) и без него.
Именно эта марка позволяет создавать максимально тонкостенные элементы, что отлично подходит для ее применения в судостроении и строительной области. К тому же материал довольно прочный и долговечный, что обуславливает безопасность сооружения.
Листовой прокат из стали 09Г2С легко гнется. Это позволяет создавать сложнейшие конструкции для газодобывающей, нефтяной и химической отрасли. В таких сферах стальные изделия из этой марки представлены в виде труб и трубопроводной арматуры.
Преимущества стали 09Г2С
- Высокая механическая прочность
- Долговечность – срок службы деталей из этой стали более 30 лет
- Широкий диапазон рабочей температуры – от -70°С до +425°С
- Отсутствует склонность к отпускной хрупкости
- После отпуска вязкость стали не снижается
- Не теряет пластичность и не изменяет зернистость при сварке элементов
Свойства стали 09Г2С
Удельный вес этого сплава составляет 7,85 г/см3. Свариваемость этой стали не ограничена.
Способы сварки:
- ручная дуговая (РДС)
- аргонно-дуговая (АДС) под флюсом и с газовой защитой
- электрошлаковая (ЭШС)
Температура критических точек составляет:
- Ac1 = 725°
- Ac3(Acm) = 860°
- Ac3(Acm) = 860°
- Ar1 = 625°
У материала отсутствуют флокеночувствительность и склонность к отпускной хрупкости.
Температура ковки:
- начало – 1250°С
- конец – 850°С
Обрабатываемость резанием доступна в нормализованном отпущенном состоянии δB=520 МПа, Кυ б.ст=1,0 К υ тв. спл=1,6
Предел текучести при разных температурах:
- 250°С = 2207,25 кгс/см2 (225 МПа)
- 300°С = 1912,95 кгс/см2 (195 МПа)
- 350°С = 1716,75 кгс/см2 (175 МПа)
- 400°С = 1520.55 кгс/см2 (155 МПа)
Отечественные и зарубежные аналоги
|
Россия |
09Г2, 09Г2Т, 09Г2ДТ, 10Г2С |
|
Германия |
13Mn6, 9MnSi5 |
|
Болгария |
09G2S |
|
Венгрия |
Vh3 |
|
Румыния |
9SiMn16 |
|
Япония |
SB49 |
|
Китай |
12Mn |
Интересует прокат из стали этой марки или остались вопросы?
Звоните нам: |
Пишите на почту: |
stalmaximum.ru
Сталь 09Г2С: свойства, применение, особенности производства
Изделия из низколегированной конструкционной стали 09Г2С востребованы во многих отраслях производства, что подкрепляется широким предложением сортамента продукции этой марки. Благодаря своим физическим свойствам, сталь 09Г2С заслуженно заняла свою позицию на рынках современного спроса и предложений. Характеристики стали 09Г2С предоставляют возможность применять её в качестве основного материала при изготовлении деталей, которые предназначены для работы в температурном диапазоне рабочей среды от -70 ºС до + 425 ºС, что при проектировании изделий привлекает к себе внимание ещё большего числа конструкторов.
Сталь 09Г2С
Химический состав стали 09Г2С
Перед тем, как перейти к подробному рассмотрению химического состава, нужно понять, что означает расшифровка стали 09Г2С. Буквы «С» и «Г» сообщают о том, что в составе сплава имеется марганец и кремний. Но в каком количестве? Давайте разберёмся.
Первая цифра, стоящая в начале названия марки, сообщает о количестве углерода, содержащегося в сплаве, и отображаемая в сотых долях. Соответственно, процент углерода в сплаве 09Г2С составляет примерно 0,09. Следующие цифры показывают содержание легирующих элементов: марганца в этом сплаве содержится около 2% и менее 1% кремния.
Химический состав стали 09Г2С
Помимо основных легирующих элементов, химический состав стали 09Г2С содержит в себе нижеследующие составляющие периодической таблицы:
| Хим.элемент | Содержание в стали, % |
| C | Менее 0,12 |
| Si | 0,5…0,8 |
| Mn | 1,3…1,7 |
| Ni | Менее 0.3 |
| S | Менее 0.035 |
| P | Менее 0.03 |
| Cr | Менее 0.3 |
| V | Менее 0.12 |
| N | Менее 0.008 |
| Cu | Менее 0.3 |
| As | Менее 0.08 |
Суммарное количество легирующих компонентов в низколегированных сплавах не превышает значения 2,5%. Удельный вес стали 09Г2С равен 7850 кг/м3, но нужно заметить, что плотность стали непостоянна и может иметь небольшой разброс значений, которые находятся в прямой зависимости от количества легирующих элементов. Но в любом случае, относительно небольшой вес готового изделия, в котором при изготовлении деталей прибегли к использованию стали этой марки, имеет большое преимущество по сравнению с другими более тяжеловесными сплавами.
Физические свойства
Конструкционная сталь 09Г2С обладает высокой способностью сохранять свои характеристики при работе под давлением в широком температурном интервале, долговечна, устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, а также подвергается термической обработке, которая оказывает значительное влияние на показатели механических показателей.
Коэффициент линейного расширения (КЛР), который описывает способность сплавов сохранять свой объём при увеличении температуры при постоянном показателе давления, изменяется всего на 2,4×10-6 единицы при изменении температуры со 100 ºС до 500 ºС (1,14×10-5 при 100 ºС против 1,38×10-5 при 500 ºС). Наглядное описание характеристик линейного расширения приведено ниже:
| Температура апробирования, ºС | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| Значение КЛР, 10-5 1/ ºС | 1,14 | 1,22 | 1,26 | 1,32 | 1,38 |
Несмотря на то, что сталь 09Г2С является низколегированной, она не проявляет такое свойство, как флокеночувствительность. Малое присутствие углерода в сплаве обеспечивает удовлетворительный показатель свариваемости деталей из стали этой марки. Нужно отметить, что высокое содержание углерода в сплавах при его выгорании приводит к возникновению дополнительных микропор, а также к образованию закалочной структуры, что отрицательно сказывается на качестве сварного шва, а в стали 09Г2С этого не наблюдается.
Изменение микроструктуры стали 09Г2С в зависимости от температуры
Сварка стали 09Г2С не требовательна к типу электродов и может проходить с использованием таких способов сварки, как ручная дуговая, электрошлаковая, автоматическая дуговая сварка под флюсом и с газовой защитой. Сплав марки 09Г2С не имеет ограничений по свариваемости материала, а детали из листового проката с сечением до 40 мм могут подвергаться сварке без предварительной разделки кромок. Детали, подготовленные к сварке, не нуждаются в дополнительной химической или термической обработке. Миграция легирующих элементов по всему сечению сварного шва обеспечивает его высокие прочностные характеристики и одновременно хорошие технические показатели ударной вязкости.
Для уменьшения признаков возникновения закалочной структуры, неизбежно формирующейся при сварке, сварное изделие следует подвергнуть высокотемпературному отпуску с температурой нагрева от 600 до 660 ºС. Охлаждение изделия должно быть медленным, с печью, что поможет избежать коробления его отдельных частей. Допускается не проводить термическую обработку деталей, прошедших сварку, и имеющих толщину поперечного сечения до 36 мм.
Механические свойства
Механические свойства стали 09Г2С описывают следующие характеристики для сортового и фасонного проката сечением до 10 мм:
| Вид механических характеристик | Температура апробирования, ºС | Значение | ||
| Временное сопротивление | Ϭ0,2, МПа | +20 (комнатная) | 345 | |
| Предел прочности | ϬВ, МПа | 490 | ||
| Удлинение | δ5, % | 21 | ||
| Ударная вязкость | КСU | 64 | ||
| КСU-40 | -40 | 39 | ||
| КСU-60 | -60 | 34 | ||
Для того, чтобы определить класс прочности (КП) испытываемого образца, следует обратиться к ГОСТу 19281-2014, в котором подробно показаны все ключевые характеристики, на которые следует опираться при проведении испытаний или оценке готового протокола на категорию прочности.
Стоит не забывать, что этот механический показатель напрямую зависит от химического набора соответствующих компонентов, и присутствие в большем процентном содержании какого-либо элемента может сыграть ключевую роль при формировании показателей прочности при обработке этой стали.
Механические свойства стали 09Г2С
В зависимости от класса прочности, изменяется и такой показатель механических характеристик, как твёрдость. Зависимость этих двух показателей прямая: чем выше категория прочности материала, тем выше и значение твёрдости. Обычно твёрдость низколегированных сплавов измеряется по методу Бринелля, и показатель твёрдости обозначается в единицах НВW, но в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, и месту контроля (основной материал или материал сварного шва), может изменяться и метод измерения твёрдости. В таком случае, твердость материала может быть выражена в единицах по шкале Роквелла, Виккерса и т.д.
Режим термообработки стали назначается согласно критическим точкам:
| Критическая точка | Ас1 | Ас3 | Аr3 | Аr1 |
| ºС | 725 | 860 | 780 | 625 |
В зависимости от требуемых показателей механических свойств, назначается режим термической обработки. Нормализация и закалка стали 09Г2С проходит при высокотемпературном нагреве от 930 до 950 ºС. Зависимость мехсвойств от температурного режима отпуска приведена ниже:
| Температура отпуска, °С | Предел текучести, δ0,2, Па | Предел прочности, δВ, Па | Удлинение, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % |
| 20 | 295×106 | 405×106 | 30 | 66 |
| 100 | 270×106 | 415×106 | 29 | 68 |
| 200 | 265×106 | 430×106 | — | — |
| 300 | 220×106 | 435×106 | — | — |
| 400 | 205×106 | 410×106 | 27 | 63 |
| 500 | 185×106 | 315×106 | — | 63 |
Как следует из таблицы, чем выше температурный режим сопутствующего отпуска, тем ниже у сплава сопротивление разрыву.
Термическая обработка способствует образованию сплава с двухфазной структурой, дисперсность зерна которого и определяет основные показатели механических свойств материала.
Скачать ГОСТ 19281-2014
Применение сплава
Высокая прочность материала, удовлетворительные показатели механических свойств в широком диапазоне температур, а также способность к изменению свойств сплава после проведения термической обработки, неизбежно приводит к тому, что детали и изделия из стали 09Г2С находят своё применение практически во всех сферах производства и машиностроения. Из стали 09Г2С изготавливаются строительные конструкции, трубы для транспортировки различных жидкостей (воды, нефти и др.) и газов, резервуары различного назначения, паровые котлы, нефтепромысловое оборудование и различные детали машин, в т. ч. сельскохозяйственного направления.
- Гайки из стали 09Г2С
- Трубы из стали 09Г2С
- Стальные уголки из 09Г2С
Богатый выбор различных сортаментов, разнообразие толщин приводят к тому, что к использованию этого сплава обращаются всё большее число производителей различных металлоизделий.
При механизированной сварке и в частном использовании находит своё применение и сварочная проволока марки 09Г2С. Такая проволока может иметь медное напыление, а может быть и вовсе без покрытия. Большим плюсом такой проволоки является относительно малое количество легирующих компонентов.
Производство стали 09Г2С
Основным сырьём при производстве марки стали 09Г2С служит чугун, который оптимизируют, повышая количество углерода и улучшая свойства сплава за счёт внедрения легирующих составляющих. В основе изготовления стали этой марки лежит ряд направлений:
- мартеновский;
- электротермический;
- конверторный.
Пример применения стали 09Г2С
Сталь 09Г2С проявляется отличным материалом при проектировании деталей и конструкций, которые будут работать в условиях низких температур, с одновременным сохранением своих высоких прочностных и пластичных характеристик, а низкие затраты при проведении монтажных работ, лишь в очередной раз подкрепляют позиции этой марки на рынке современного спроса и предложений.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Марка стали 09Г2С характеристики, расшифровка, механические свойства, категории
Аналоги и заменители
Сталь 09ГС, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89.
Лист толстый ГОСТ 19281-89, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82—70.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133—71.
Назначение
Детали аппаратов и сосудов, работающие при температуре от -70°C до +475°C под давлением. В трубопроводах пара и горячей воды — детали, изготовленные из листа — до температуры 450°C, трубы — до температуры 425°C, в котлах — листовые детали, работающие при температуре до 450°C, во всех случаях без ограничения давления. Крепежные детали в котлах и трубопроводах используются до температуры 425°C и давлении до 10 Н/мм 2.
Сталь марки 09Г2С должна испытываться на растяжение при повышенных температурах.
В результате таких испытаний предел текучести при 320 °С для листов из стали марки 09Г2С толщиной 60 мм и более должен быть не менее 18 кГ/мм2
к содержанию ↑Расшифровка стали 09Г2С
Двузначное число 09 обозначает примерное содержание углерода в стали, умноженное на сто, т.е. содержание углерода в стали приблизительно 0,09%.
Бука Г означает, что в стали содержится марганец в количестве около 2%.
Буква С означает, что в стали содержится кремний.
Температура критических точек, °С
| Ac1 | Ac3 | Ar3 | Ar1 |
|---|---|---|---|
| 725 | 860 | 780 | 625 |
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, углерод | Mn, марганец | Si, кремний | P, фосфор | S, сера | Cr, хром | Ni, никель | Cu, медь | As, мышьяк | N, азот |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| не более | |||||||||
| 0,12 | 1,3-1,7 | 0,5-0,8 | 0,035 | 0,040 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,08 | 0,008 |
Предел текучести σ0,2 (ГОСТ 5520-79)
| σ0,2, МПа, при температуре испытаний, °C | |||||
| 250 | 300 | 350 | 400 | ||
| 2255 | 195 | 175 | 155 | ||
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа, | σв, МПа, | δ5 (δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-2014 | Сортовой и фасонный прокат | До 10 | 345 | 490 | 21 |
| ГОСТ 19281-2014 | Лист и полоса (образцы поперечные) | От 10 до 20 вкл. | 325 | 470 | 21 |
| Св. 20 до 32 вкл. | 305 | 460 | 21 | ||
| Св. 32 до 60 вкл. | 285 | 450 | 21 | ||
| Св. 60 до 80 вкл. | 275 | 440 | 21 | ||
| Св. 80 до 160 вкл. | 265 | 430 | 21 | ||
| ГОСТ 19281-2014 | Лист после закалки и отпуска(образцы поперечные) | От 10 до 32 вкл. | 365 | 490 | 19 |
| От 32 до 60 вкл. | 315 | 450 | 21 | ||
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатанный | 2 — 3,9 | — | 490 | (21) |
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
Примечание. Нормализация при 930—950 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | — | — |
| 300 | 220 | 435 | — | — |
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | — | 63 |
Ударная вязкость KCU
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | KCU, Дж/см2, при температуре, °C | ||
|---|---|---|---|---|---|
| +20 | -40 | -70 | |||
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 От 10 до 20 вкл. От 20 до 100 вкл. | 64 59 59 | 39 34 34 | 34 29 — |
| Лист и полоса | От 5 до 10 От 10 до 160 вкл. | 64 59 | 39 34 | 34 29 | |
| Лист после закалки и отпуска (образцы поперечные) | От 10 до 60 | — | 49 | 29 | |
Категорийность стали 09Г2С
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850.
Свариваемость — сваривается без ограничений.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,0 и Kv б.ст = 1,6 в нормализованном, отпущенном состоянии при σв = 520 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
enginiger.ru
Описание и характеристика стали марки 09Г2С
Введение
В последнее время требования к качеству стали все более ужесточаются. Все большее количество деталей и конструкций должны отвечать высоким требованиям эксплуатационных свойств. Наиболее востребованные детали должны иметь продолжительный срок службы не только при комнатной температуре, но и иметь высокие прочностные характеристики при низких и высоких температурах. В связи с этим, особое внимание уделяется стали, применяемой для изготовления таких деталей. К одной из них относится конструкционная низколегированная сталь марки 09Г2С.
Конструкционными называют стали, применяемые для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. Эти стали — один из наиболее широко используемых и отличающихся разнообразием свойств класс материалов. Сталь марки 09Г2С обладает высокими эксплуатационными свойствами, хорошей технологичностью, экономичностью, а ее несложный химический состав делает ее недефицитным материалом.
Для обеспечения надежных эксплуатационных свойств сталь должна обладать высокой конструкционной прочностью, которая представляет из себя комплекс свойств, обеспечивающий длительную и надежную работу изделия в конкретных условиях эксплуатации. Следовательно, конструкционная прочность определяется не только свойствами самого материала, но также и условиями его нагружения (статические, циклические или ударно-циклические нагрузки), температурной областью эксплуатации изделия, средой в которой изделию предстоит работать (жидкой, газообразной, высокоагрессивной и т.п.).[1]
К низколегированным строительным сталям относятся низкоуглеродистые свариваемые стали, содержащие недорогие и недефицитные легирующие элементы (обычно до 2,5%) и обладающие повышенной прочностью и пониженной склонностью к хрупким разрушениям по сравнению с углеродистыми сталями.
Применение низколегированных сталей в строительстве вместо углеродистых позволяет уменьшить массу строительных конструкций, получить значительную экономию металла (до 50—80%), повысить надежность конструкций, особенно уменьшить их склонность к хрупким разрушениям, а также решить целый ряд других задач.
В настоящее время производство низколегированных строительных сталей достигает 13 % от общего производства стали. При этом более половины производства низколегированных сталей используют в капитальном строительстве, другую часть их потребляют на изготовление труб магистральных газопроводов, металлоконструкций машин и механизмов, в судостроении и других отраслях народного хозяйства.
Цель работы
Совершенствование в условиях электросталеплавильного цеха «Русполимет» технологии производства стали марки 09Г2С с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений для обеспечения работы изделий при повышенных температурах.
Описание и характеристика стали марки 09Г2С
Таблица 1 — Химический состав стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-2014, %
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | N | Cu | As |
| до 0,12 | 0,5 — 0,8 | 1,3 — 1,7 | до 0,3 | до 0,04 | до 0,035 | до 0,3 | до 0,010 | до 0,3 | до 0,08 |
Из этой марки стали изготавливаются элементы и детали сварных металлических конструкций, которые могут работать при температурах от -70 °С до +450°С. Лист 09Г2С используется и для производства листовых конструкций в нефтяной и химической промышленности, судостроении и машиностроении. [2]
Описание технологии производства стали марки 09Г2С на предприятии ОАО «Русполимет»
Технологический цикл производства слитков из стали марки 09Г2С заключается в выплавке железоуглеродистого полупродукта в дуговой сталеплавильной печи ДСП-6, внепечной обработки стали в агрегате ковш-печь с последующим процессом вакуумирования стали в камерном вакууматоре. После этого производят разливку стали в изложницы.
Химический состав железоуглеродистого полупродукта, который выплавляют на предприятии ОАО «Русполимет» в дуговой сталеплавильной печи ДСП-6 для производства стали марки 09Г2С указан в таблице 2.[3]
Таблица 2 – Химический состав железоуглеродистого полупродукта, %
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | S | P |
| 0,05 | ≤0,10 | 0,15-0,3 | ≤0,15 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,04 | ≤0,010 |
На этапе совершенствования технологии выплавку полупродукта проводили без изменений.
Базовая технология внепечной обработки стали
По принятой в цехе технологии внепечной обработки стали шлакообразующая смесь состояла из извести в количестве 18 кг/т, плавикового шпата — 0,5 кг/т и алюминия — 1,7 кг/т. Рафинировочная способность данного шлакового режима позволяла получать сталь с содержанием [S] и [N] на уровне 0,005-0,008 % и 0,009-0,012 % соответственно, а загрязненность неметаллическими включениями составляла в большинстве случаев порядка 2,5-3,5 балла.
Усовершенствование технологии внепечной обработки стали
В связи с необходимостью повышения требований к качеству стали данного класса разработана опытная технология внепечной обработки, которая усовершенствована в части шлакового режима в агрегате ковш-печь и вакууматоре, а также применением микролегирующих добавок.
Так, по предварительной оценке серопоглатительной способности рафинирующего шлака для получения в металле концентрации серы ниже 0,003% количество ковшового шлака увеличено до 38 кг/т (почти в два раза в сравнении с базовой). Для повышения эффективности шлакообразования в сталеразливочном ковше в АКП соотношение плавикового шпата к извести увеличено с 1:36 до 1:6. Это позволяет быстро сформировать большое количество жидкоподвижного рафинирующего шлака, несколько увеличить интенсивность продувки расплава аргоном без оголения металла, т. е. минимизировать вторичное окисление и интенсивность поглощения азота из атмосферы рабочего пространства АКП. Учитывая, что раскисленность рафинирующего шлака при применении базовой технологии (0,5-1,0%FeO) довольно высока количество алюминия для раскисления шлака выбрали пропорционально увеличению массы шлака. Таким образом по опытной технологии шлакообразующая смесь содержит: 30 кг/т извести, 4,8 кг/т плавикового шпата и 3,2 кг/т алюминия. Результаты опытных плавок показали, что данные изменения шлакового режима привели к большей степени рафинирования стали, что позволило получить конечную (после АКП) концентрацию серы в металле ниже 0,003 % и азота ниже 0,010 %.
Режим вакуумирования: выдержка под вакуумом более 10 минут при давлении 1,5 торр. Температура при которой осуществляется внепечная обработка стали — более 16000С.
Химический состав шлака который применяется при ковшевой обработке представлен в таблице 3.
Таблица 3 – химический состав шлака приковшевой обработке стали марки 09Г2С, %
| CaO | SiO2 | Al2O3 | FeO | MgO |
| 50-60 | 7-11 | 25-35 | 0,5-1,0 | 4,5-8 |
Легирование стали марки 09Г2С
Влияние химического состава на механические свойства стали
Разрешенный гостом диапазон легирования стали марки 09Г2С позволяет выплавлять ее с различными вариантами химического состава, что в свою очередь позволяет изменять механические свойства стали.
Влияние элементов химического состава на механические свойства представлено в таблице 4.
Таблица 4 — Влияние элементов химического состава
| Химический элемент | Свойство |
| C | Снижает пластичность, увеличивает твердость и прочность |
| Si | Снижает ударную вязкость способствует укрупнению зерна |
| Mn | Способствует упрочнению и снижает ударную вязкость, повышает сопротивление хрупкому разрушению |
| Ni | Придает стали высокую прочность и пластичность |
| Cr | Снижает пластичность и повышает прочность |
| S | Вредная примесь. Придает стали хрупкость при высоких температурах – красноломкость, понижает сопротивление усталости |
| P | Вредная примесь. Придает стали высокую хрупкость в холодном состоянии — хладноломкость |
| N, O | Снижают ударную вязкость |
Микролегирование стали
Помимо химического состава, установленного стандартом, для получения определенных свойств стали необходимо применение микролегирования. Основные элементы применяемые для микролегирования – ванадий (V), алюминий (Al), титан (Ti), ниобий (Nb), молибден (Mo), кальций (Ca). Данные элементы даже в малых концентрациях существенно влияют на эксплуатационные свойства стали. Влияние этих элементов представлено в таблице 5.
Таблица 5 – Элементы микролегирования стали
| Химический элемент | Свойство |
| V | Повышает твердость и прочность |
| Al | Повышает жаростойкость и окалиностойкость |
| Ti | Повышает прочность и плотность стали |
| Nb | Улучшает кислостойкость и способствует повышению коррозионностойкости в сварных конструкциях |
| Mo | Увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах |
| Са | Модифицирование неметаллических включений |
Содержание серы
Был проанализирован химический состав стали для 18 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию серы на разных этапах производства.
Рисунок 1 — содержание серы на разных этапах производства
Установлено, что основное количество серы удаляется в агрегате ковш-печь во время внепечной обработки. Из графика (рис. 1) видно, что после доработки технологии среднее содержание серы в стали после АКП составляет около 0,005%, при начальной 0,015%.
В условиях отсутствия окислительной атмосферы под вакуумом интенсивное перемешивание раскисленной стали аргоном усиливает эффект экстракционного рафинирования металла шлаком. Был проанализирован химический состав 18 опытных плавок стали марки 09Г2С по содержанию серы в готовой стали. Максимальное содержание серы для данной стали составляет 0,003 %, допустимое — 0,005% (зеленая и красная линии на рис. 2 соответственно).
Рисунок 2 — содержание серы в готовой стали
Видно, что после вакуумирования и снижения концентрации серы в металле на 0,002-0,004%) сталь 09Г2С по этой вредной примеси соответствует самым высоким стандартам.
Содержание азота
Был проанализирован химический состав стали для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота на разных этапах производства.
Рисунок 3 — содержание азота на разных этапах производства
Из графика (рис. 3) видно, что основная доля снижения азота в стали происходит во время вакуумирования с последующим увеличением из-за контакта струи металла с воздухом во время разливки.
Был проанализирован химический состав для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота в готовой стали.
Рисунок 4 — содержание азота в готовой стали
Максимальное содержание азота для данной стали составляет 0,010 %, допустимое — 0,012% (зеленая и красная линии на рис. 4 соответственно). Содержание азота по проанализированным плавкам находится в пределах допустимых значений.
Содержание кислорода
Был проанализирован химический состав стали для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию кислорода на разных этапах производства.
Рисунок 5 — содержание кислорода на разных этапах производства
По графику видно, что основная доля снижения кислорода в стали происходит во время обработки на таких технологических агрегатах как дуговая сталеплавильная печь и агрегат ковш-печь.
Был проанализирован химический состав для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота в готовой стали.
Рисунок 6 — содержание кислорода в готовой стали
Максимальное содержание кислорода для данной стали составляет 0,003 %, допустимое — 0,006% (зеленая и красная линии на рис. 6 соответственно). Содержание кислорода по проанализированным плавкам находится в пределах допустимых значений.[4]
Выводы
1. Агрегаты ковшовой обработки стали являются мощным средством рафинирования стали. Современные технологии ковшовой обработки позволяют достигнуть ультранизких концентраций серы в стали (0,001%), существенно сдержать насыщение металла азотом и уменьшить количество и размер неметаллических включений.
2. В условиях электросталеплавильного цеха «Русполимет» усовершенствована технология производства стали марки 09Г2С с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений для обеспечения работы изделий при повышенных температурах. Соответствие требованиям было достигнуто за счет снижения загрязненности неметаллическими включениями до уровня менее 1,5 баллов, содержания серы до 0,001-0,003 % и азота до 0,006-0,009 % в готовой стали, что в совокупности с микролегирующими добавками позволяет производить продукцию с высокими эксплуатационными характеристиками.
Введение
В последнее время требования к качеству стали все более ужесточаются. Все большее количество деталей и конструкций должны отвечать высоким требованиям эксплуатационных свойств. Наиболее востребованные детали должны иметь продолжительный срок службы не только при комнатной температуре, но и иметь высокие прочностные характеристики при низких и высоких температурах. В связи с этим, особое внимание уделяется стали, применяемой для изготовления таких деталей. К одной из них относится конструкционная низколегированная сталь марки 09Г2С.
Конструкционными называют стали, применяемые для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. Эти стали — один из наиболее широко используемых и отличающихся разнообразием свойств класс материалов. Сталь марки 09Г2С обладает высокими эксплуатационными свойствами, хорошей технологичностью, экономичностью, а ее несложный химический состав делает ее недефицитным материалом.
Для обеспечения надежных эксплуатационных свойств сталь должна обладать высокой конструкционной прочностью, которая представляет из себя комплекс свойств, обеспечивающий длительную и надежную работу изделия в конкретных условиях эксплуатации. Следовательно, конструкционная прочность определяется не только свойствами самого материала, но также и условиями его нагружения (статические, циклические или ударно-циклические нагрузки), температурной областью эксплуатации изделия, средой в которой изделию предстоит работать (жидкой, газообразной, высокоагрессивной и т.п.).[1]
К низколегированным строительным сталям относятся низкоуглеродистые свариваемые стали, содержащие недорогие и недефицитные легирующие элементы (обычно до 2,5%) и обладающие повышенной прочностью и пониженной склонностью к хрупким разрушениям по сравнению с углеродистыми сталями.
Применение низколегированных сталей в строительстве вместо углеродистых позволяет уменьшить массу строительных конструкций, получить значительную экономию металла (до 50—80%), повысить надежность конструкций, особенно уменьшить их склонность к хрупким разрушениям, а также решить целый ряд других задач.
В настоящее время производство низколегированных строительных сталей достигает 13 % от общего производства стали. При этом более половины производства низколегированных сталей используют в капитальном строительстве, другую часть их потребляют на изготовление труб магистральных газопроводов, металлоконструкций машин и механизмов, в судостроении и других отраслях народного хозяйства.
Цель работы
Совершенствование в условиях электросталеплавильного цеха «Русполимет» технологии производства стали марки 09Г2С с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений для обеспечения работы изделий при повышенных температурах.
Описание и характеристика стали марки 09Г2С
Таблица 1 — Химический состав стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-2014, %
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | N | Cu | As |
| до 0,12 | 0,5 — 0,8 | 1,3 — 1,7 | до 0,3 | до 0,04 | до 0,035 | до 0,3 | до 0,010 | до 0,3 | до 0,08 |
Из этой марки стали изготавливаются элементы и детали сварных металлических конструкций, которые могут работать при температурах от -70 °С до +450°С. Лист 09Г2С используется и для производства листовых конструкций в нефтяной и химической промышленности, судостроении и машиностроении. [2]
infopedia.su
расшифровка, плотность, механические свойства, аналоги. Применение низколегированной стали 09г2с.
Марка 09г2с – сталь конструкционная, низколегированная, углеродистая. Количество присадок в ней не превышает 2,5%, а цифровые и буквенные символы в названии обозначают их процентное содержание в металле. Расшифровка маркировки по ГОСТ 5058-65 означает, что содержание углерода в стали – 0,09%, буква «Г» в сочетании с цифрой «2» говорит о добавке 2% марганца, а «С» – однопроцентная добавка кремния. Аналоги этой стали – 09г2, 09г2дт, 09г2т,10г2с, а также 19Мn-6 также легко расшифровываются по ГОСТ. Главное достоинство этой марки – ее хорошая свариваемость, которая осуществляется и при подогреве и термической обработке, и без подогрева.
Основные характеристики стали 09г2с
Химический состав определен ГОСТом 19281–89 и некоторыми другими. Предполагается, что в данной марке могут присутствовать иные легирующие элементы, кроме отмеченных в ее названии: магний (до 1,7%), никель (до 0,008%), кремний (до 0,85%) и ряд других. Сера и фосфор, негативно влияющие на вязкость стали, используются в марке в незначительных количествах.
Механические свойства стали 09г2с позволяют использовать ее для различных строительных конструкций, поскольку она обладает повышенной прочностью даже в деталях не очень большой толщины. Диапазон ее температурного использования значителен: -70 – +450°С, т.к. она обладает устойчивостью присущих ей качеств.
Ценность технологических свойств марки 09г2 связана с наличием:
- высокого предела выносливости, особенно после получения двухфазной ферритно-мартенситной структуры
- пластичности
- легкой свариваемости без ограничений
- прокаливаемости
- отсутствия перегрева
- отсутствия флокеночувствительности
- устойчивости к образованию трещин
- устойчивости к отпускной хрупкости и др.
По ГОСТУ19281-89 к марке, равно как и к другим низколегированным сталям, добавляется категория металлопроката. Например, 09г2с -12 будет обозначать, что стальной лист из 09г2с испытывался на ударную вязкость при температуре -40°С.
Применение марки 09г2с
Поскольку одна из важнейших характеристик марки – возможность сварки без ограничений, ее использование в химической, строительной, судостроительной, нефтегазовой отраслях и машиностроении позволяет создавать сложнейшие конструкции. Для сварочных работ с маркой, в т.ч. и многослойной, можно использовать любые электроды в связи с низким содержанием углерода в самом материале. Сварные конструкции из стали 09г2 значительно легче других применяемых конструкций, что позволяет экономить на строительстве.
Высокая механическая устойчивость 09Г2С к крайне низким температурам предоставляет возможность протягивать нефте – и газопроводы на севере РФ, изготавливать сварные переходы, тройники, фланцы и другие детали трубопроводов с уникальными морозостойкими качествами. В то же время из нее изготавливают паровые котлы, емкости, необходимые для работы в условиях высоких температур. Двухслойные антикоррозийные листы и профили для сельскохозяйственных машин – еще одна сфера применения сплава 09г2с.
fx-commodities.ru
Сталь 09Г2С — расшифровка марки стали, ГОСТ, характеристика материала
Марка стали — 09Г2С
Стандарт — ГОСТ 19282
Заменитель — 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С
Сталь 09Г2С содержит в среднем 0,09% углерода, Г2 — указывает содержание марганца в стали примерно 2%, С — указывает содержание кремния в стали примерно 1%.
Низколегированную конструкционную сталь 09Г2С применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термообработки, для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.
Из стали 09Г2С изготовляют паровые котлы, аппараты и емкости, работающие под давлением при температуре от -70 до +450°С, трубопроводы пара и горячей воды, крепежные детали в котлах и трубопроводах.
| Массовая доля основных химических элементов, % | ||
|---|---|---|
| C — углерода | Si — кремния | Mn — марганца |
| Не более 0,12 | 0,5-0,8 | 1,3-1,7 |
| Температура критических точек, °С | |||
|---|---|---|---|
| Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 |
| 725 | 860 | 625 | 780 |
| Технологические свойства | |
|---|---|
| Ковка | Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850. |
| Свариваемость | Сваривается без ограничений. Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, электрошлаковая сварка, контактная сварка. |
| Обрабатываемость резанием | В нормализованном и отпущенном состоянии состоянии при σв = 450 МПа: Kv твердый сплав = 1,6 Kv быстрорежущая сталь = 1,0 |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | Не склонна |
tekhnar.ru
твердость по Бринеллю, химический состав, применение. Сталь 09г2с и её свариваемость
Глядя на обозначение марки 09г2с, можно сделать вывод о 0,09-процентном содержании углерода, наличии марганца в количестве до 2% и присутствии в составе кремния (до 1%). Таким образом, типичная характеристика низколегированной конструкционной стали говорит нам о её широком применении, главной особенностью которого является отсутствие ограничений при сварке. Основным потребителем сплава данной марки являются производители труб и прочего проката.
Сталь 09Г2С: описание сплава
Высокая механическая прочность (твердость по Бринеллю стали 09г2с достигает 450-490 МПа) делает данный сплав популярным при сооружении всевозможных сварных и не сварных строительных конструкций. Но твёрдость 09г2с – это не единственное достоинство марки, поскольку она также отлично переносит сложные температурные условия. Конструкции из этого сплава выдерживают критические температуры: от минус 70 до плюс 450оС.
Здесь же и легкая свариваемость, дающая возможность превращать листовой и прочий прокат марки 09г2с в сложные конструкции. Такие сегодня крайне востребованы в нефтяной, химической и судостроительной отраслях. К слову, сварка данного сплава не требует предварительного подогрева, в то время как незначительное содержание углерода в стали делает процесс её сваривания простым и не сопровождающимся перегреванием или закаливанием материала.
Сортовой прокат сплава 09г2с
На предприятия сталь марки 09г2с поступает в виде проката, который изготавливается по ГОСТам:
- полосы – ГОСТ 82-70 и 103-2006
- листы толстые – ГОСТ 19282-73, 19903-74, 5520-79, 5521-93
- листы тонкие – ГОСТ 19904-90 и 17066-94
- поковки – ГОСТ 1133-71
Сталь марки 09г2с: химический состав
Процентное соотношение элементов, входящих в состав стали 09Г2С:
- Fe – около 96-97%
- C – не больше 0,12%
- Mn – 1,3-1,7%
- Si – 0,5-0,8%
- Ni – не больше 0,3%
- Cr – не больше 0,3%
- Cu – не больше 0,3%
- As – не больше 0,08%
- S – не больше 0,04%
- P – не больше 0,035%
- N – не больше 0,008%
Характеристики стали 09г2с
При удельном весе в 7,85 г/см3 сталь 09Г2С может наделяться повышенным пределом выносливости. Делается это путём обработки сплава на двухфазную структуру, что позволяет увеличить число циклов воздействия на металл до разрушения более чем втрое.
С основными механическими и физическими характеристиками низколегированной конструкционной стали марки 09г2с можно ознакомиться здесь:
fx-commodities.ru