Технические характеристики углеродистой стали 08ПС

Превосходные технические характеристики и применение стали 08пс обусловлены количественным содержанием углерода и особенностями термической обработки. Она получила широкое распространение в качестве конструкционного сплава для изготовления несущих элементов с высокой механической прочностью.

Химический состав

Расшифровка марки стали 08пс указывает на химический состав и структуру сплава:

• первые две цифры обозначают примерную массовую долю углерода в сплаве;
• знак «пс» – один из показателей степени раскисления стали, который в данном случае расшифровывается, как «полуспокойная».

Раскислением называют процесс удаления растворенного в жидком металле кислорода, в результате чего уменьшается его вредное влияние:

• самую высокую степень раскисления имеют спокойные стали;
• кипящие – характеризуются хрупкостью и низкими показателями свариваемости и коррозионной стойкости;
• полуспокойные сплавы занимают промежуточное положение показателями качества.

Согласно ГОСТу 1050-88, содержание каждого элемента в сплаве в массовых долях выражается следующими цифрами:

• углерода – от 0,05 до 0,11, от этого элемента зависит поверхностная твердость и структурная прочность металла;
• кремния, повышающего упругость и устойчивость к окислению – 0,05-0,17;
• марганца – 0,35-0,65, он улучшает качество стали, способствуя снижению концентрации кислорода и серы.

В качестве случайных примесей в сплаве присутствуют малые количества:

• хрома – 0,1;
• никеля – до 0,25;
• меди – 0,25;
• мышьяка – до 0,08.

Основным их источником является стальной лом. Случайные примеси могут оказать на свойства сплава значительное влияние, поэтому их содержание ограничивается в зависимости от заданных свойств.

Сера и фосфор относятся к постоянным примесям, присутствие которых неизбежно. Но их количества настолько малы, что не оказывают сколь-нибудь существенного влияния на свойства металла:

• серы – 0,04;
• фосфора – 0,035.

Аналоги и сортамент

Ближайшим отечественным заменителем марки стали 08пс является сплав 08. Зарубежные аналоги должны поступать с сертификатами соответствия стандартам. Среди них самые популярные:

• А620, 1008, А622 – Соединенные Штаты;
• GC01, DC04GT, DD11, St12, StW24, UQSt36 – Германия;
• SPHE – Япония;
• DC01 – Евросоюз;
• 3C – Франция;
• 08F – Китай;
• 11304 – Чехия;
• O – Индия.

Сортамент стали, поступающей на рынок металлопроката, регламентируется различными ГОСТами. Он состоит:

• из шлифованного и калиброванного прутка;
• листов тонких и толстых;
• лент и полос;
• поковок;
• серебрянки;
• фасонного и сортового проката;
• труб разного диаметра.

Свойства стали

С повышением температуры от 20 до 900 градусов физические параметры стали 08пс изменяются в ту или иную сторону:

• плотность – от 7846 до 7602 кг/м³;
• модуль упругости – от 2,03 до 1,83*10-5 МПа;
• коэффициент линейного расширения – 12,5-15,3 1/град;
• теплоемкость – 60-27 Вт/м*град;
• уд. теплоемкость – 482-703 Дж/кг*град;
• уд. электросопротивление – 178-1124*109 Ом*м.

Сплав характеризуется высокими механическими свойствами:

• твердость НВ 10-1 – 131 МПа;
• предел текучести стали 08пс для упругой деформации при 20 градусах – 196 МПа;
• предел кратковременной прочности – 270-412 МПа;
• временное сопротивление разрыву – 310-410 Мпа, в зависимости от толщины детали;
• относительное удлинение на разрыв – 35%;
• сужение – 60%;
• температурный диапазон ковки – 1250-800 градусов.

За условный предел текучести берется величина нагрузки, под действием которой форма образца изменяется на 0,2%. Этот параметр зависит от разных факторов:

• формы и толщины изделия;
• режима термообработки;
• количества примесей;
• технологии производства;
• температуры, при которой измеряется параметр;
• вида или направления нагрузки.

Поэтому предел текучести указывается для сортового металлопроката, технология получения которого точно соответствует ГОСТу. Из технологических свойств можно отметить:

• хорошую свариваемость без предварительного нагрева и образования трещин;
• нечувствительность к флокенообразованию;
• отсутствие склонности к отпускной хрупкости.

В сварочных работах возможно применение любых технологий. При большой толщине свариваемых листов применяют многослойную процедуру. Однако после термообработки поверхностный слой насыщается углеродом, из-за чего значительно снижается способность металла к свариванию.

Особенности термической обработки

Характеристики и применение стали 08пс зависят от вида изделий и способа термической обработки. Например, показатель твердости НВ составляет:

• для калиброванного прутка – 143 МПа;
• толстого листа – 131 МПа;
• поперечных образцов – 98 МПа.

Для термической обработки используют стандартные процедуры:

• закалка придает сплаву повышенную твердость;
• отпуск помогает снять внутренние напряжения, тем самым увеличивая прочность металла;
• после отжига выравнивается структура материала и устраняется излишняя пластичность;
• для охлаждения подбирается оптимальная среда – вода, масло.

В качестве среды охлаждения чаще используется масло, так как оно способствует равномерному снижению температуры и препятствует возникновению дефектов. Режимы термообработки разрабатываются с учетом:

• толщины или сечения детали;
• ее назначения;
• значений критических точек.

В процессе термической обработки происходит улучшение всех характеристик стали 08пс:

• после отпуска при низкой температуре исчезают внутренние напряжения;
• после отжига выравнивается внутренняя структура;
• увеличивается механическая прочность.

В процессе механической обработки выполняют очистку поверхности изделий от окалины и различных загрязнений с помощью металлических щеток или болгарки. Для раскроя металлопроката используют механические устройства для резки. Многие детали получают, применяя метод гибки ручными или специальными станками. При механической обработке заготовок можно использовать твердые сплавы.

Преимущества и недостатки

Главным достоинством конструкционной стали 08пс является способность на протяжении длительного периода эксплуатации выдерживать высокие нагрузки без пластической деформации и изменения внутренней структуры. Ее широкое применение связано:

• с высоким пределом текучести;
• легкостью сваривания всеми способами до проведения термической обработки;
• значительной поверхностной твердостью;
• отсутствием флокеночувствительности и склонности к отпускной хрупкости;
• доступной стоимостью.

Наряду с ощутимыми плюсами отмечаются и некоторые минусы, например:

• трудная свариваемость после термической обработки;
• необходимость защиты от коррозии при эксплуатации в условиях повышенной влажности.

Область применения

Отличные технические характеристики в сочетании с умеренной стоимостью определили широкое применение стали 08пс. Она востребована в производстве изделий, которые предназначены для эксплуатации в условиях высоких механических или термических нагрузок:

• подвесок;
• шайб;
• соединительных вилок;
• прокладок и втулок;
• труб разного диаметра;
• крепежных деталей;
• монтажной ленты;
• строительной арматуры;
• стоечных профилей;
• изделий, имеющих осевые отверстия;
• прутьев, поверхность которых обработана разными способами.

Сталь марки 08пс представляет качественный и при этом недорогой сплав, отвечающий всем установленным стандартам.