Низколегированные стали – востребованные современной промышленностью сплавы

1 ГОСТ 19282–73 – все о низколегированных сплавах

Этот стандарт описывает требования к универсальной широкополосной, толстолистовой и рулонной стали с малым содержанием легирующих добавок. Также некоторые его положения (нормирование химсостава) распространяются на фасонный, тонколистовой и сортовой прокат, блюмы, слитки, штамповки, слябы и поковки. ГОСТ подразделяет все низколегированные стали на отдельные группы:

• марганцовистые с ванадием (а также с азотом и медью) – 15ГФ, 16Г2АФД, 15Г2СФД, 16Г2АФ, 15Г2СФ, 14Г2АФД, 15ГФД, 14Г2АФ, 18Г2АФДпс и другие;
• никель-хромо-фосфористые – 10ХНДП;
• марганцовистые – 09Г2, 14Г2;
• кремненикелевые с хромом и с медью – 15ХСНД, 10Г2С1Д, 10ХСНД;
• марганцовистые с кремнием – 10Г2С1, 17Г1С, 16ГС, 09Г2С, 17ГС, 12ГС;
• марганцовистые с добавкой меди – 09Г2Д.

Низколегированные стали

Заметим, что ассортимент низколегированных композиций постоянно расширяется. Металлургические предприятия создают новые сплавы с небольшим содержанием дополнительных примесей, которые идеально подходят для несварных и сварных изделий. В большинстве случаев описываемые стали применяются без добавочной термообработки. Марки сплавов по ГОСТ 19282 обозначаются, как вы видите, набором литер и цифр. Первые указывают на легирующий компонент, имеющийся в стали. А цифры позволяют определить процентное содержание той либо иной добавки.

В случаях, когда объем легирующей примеси является незначительным (до 0,99 %), цифра после литеры не ставится. Если в конце какой-либо марки интересующей нас стали есть буква Б, это означает, что в сплав дополнительно вводят ниобий, буква Т – титан. Первые две цифры в маркировке – это количество углерода. Оно указывается в сотых частях процента. Во всех низколегированных сплавах по ГОСТ не может быть более 0,035 % серы и 0,03 % фосфора. Содержание остальных легирующих добавок варьируется в сравнительно широких пределах. Кремния в них может присутствовать 0,17–0,8 %, никеля – 0,3–0,8 %, углерода – 0,12–0,22 %, хрома 0,3–0,8 %, ванадия – 0,05–0,15 %, марганца – 0,3–1,8 %.

ГОСТ нормирует все низколегированные сплавы по химсоставу и по механическим показателям (в холодном состоянии) на изгиб и растяжение. По ударной вязкости нормируются отдельные категории стали. Они определяются конкретным заказом потребителя продукции.

2 Марки сплавов – об особенностях и применении

Магистральные нефте- и газосистемы строятся при помощи труб, изготовленных по прямошовной электросварной технологии. Сырьем для таких изделий являются следующие марки низколегированных сплавов: 09ГБЮ 09Г2ФБ, 08ГБЮ, 10Г2ФБЮ, 10Г2ФБ, 10Г2СБ. В них присутствует 0,02–0,05 % алюминия, а хрома содержится не более 0,3 %. Сталь 13Х широко распространена в сфере изготовления специального оборудования и инструмента для гравировальных, ювелирных и медицинских работ (хирургия). Этот сплав нельзя использовать при температурах выше 250 °С, так как они плохо прокаливаются.

Магистральная газосистема

Для производства строительной арматуры используются такие марки описываемой нами стали – 80С, 35ГС, 30ХС2, 28С, 27ГС, 25С2Р, 23Х2Г2Ц, 22Х2Г2АЮ, 20ХГС2, 20ГС. Изделия из этих металлургических сплавов отличаются высокой прочностью. Они подходят для армирования любых (напряженных предварительно либо стандартных) сооружений из железобетона. Сварные конструкции чаще всего делаются из сталей 6Г2АФ, 25ГС, 18Г2АФД, 18Г2АФ, 15Г2АФД. Ответственные сооружения, подвергаемые сварке, рекомендуется изготавливать из сплава 12ХГН2МФБАЮ. Эту сталь обязательно подвергают закалке, а затем и низкому отпуску.

На машиностроительных предприятиях востребованы следующие марки описываемых сталей:

• 09Г2. Марганцовистая композиция, идеально подходящая для производства различных элементов вагонов – двутавров, хребтовых балок, обвязки. Изделия из 09Г2 разрешается эксплуатировать при температурах до +450°.
• 10Г2С1. Наличие марганца и кремния делает такую сталь оптимальной для производства элементов котлов и сосудов, функционирующих под давлением.
• 10ХНДП. Сплав для сварных машиностроительных конструкций. В нем всегда имеется около 0,4 % меди.
• 12Г2СМФ. Сталь для сооружения железнодорожных мостов и аналогичных им конструкций с пролетами. Такой сплав содержит до 0,3 % меди и не менее 1,3 % марганца.

Для сварных конструкций, используемых при постоянных неблагоприятных климатических условиях (мороз, осадки), предназначены стали, относимые ГОСТ 19282 к ванадиево-марганцовистым. Сплавы 15Г2АФДпс, 15ХСНД, 16Г2АФ легируются медью и азотом (до 0,4 и до 0,3 % соответственно), что придает им особые свойства, предохраняющие металл от негативных погодных воздействий.

3 Сварка сталей с малым содержанием легирующих элементов

Рассматриваемые сплавы могут свариваться потолочными и вертикальными швами. Соединения в подобных случаях разрешается выполнять сварочными стержнями сечением до 4 мм. Бортовые либо стыковые швы используют в случаях, когда требуется снизить скорость охлаждения стали. А вот нахлесточные и тавровые соединения применяются при необходимости увеличения скорости охлаждения. Изделия из металла толщиной менее 6 мм рекомендуется сваривать в один проход. Конструкции большей толщины соединяют длинными участками, причем в обязательном порядке в 2–3 слоя. Каждый из проходов при этом по толщине должен равняться 0,9–1,2 сечения используемого стержня.

Сварка сталей

Газовая сварка сплавов с малым количеством легирующих примесей производится посредством присадки Св-10Г2, Св-08 либо аналогичной проволоки. Мощность пламени берут не более 130 куб.дм/н.

Для сварки желательно использовать стержни Э42А (особенно, если речь идет о конструкционных сплавах). Эти электроды придают соединению высокую пластичность. А вот при использовании Э60А шов получается не таким пластичным. Зато он обретает большую прочность.

Сварку низколегированных сплавов с малым содержанием углерода осуществляют стержнями с особым покрытием (кальций плюс фтор). К таким электродам относят изделия с маркировкой НИАТ-5, ДСК-50, УОНИ (13/85, 13/55, 13/45), ЦЛ-18, ЦУ-1. Применять стержни с покрытием руднокислого типа для сварки низколегированных композиций не рекомендуется и даже запрещается, когда речь идет о судо- и машиностроительных конструкциях.