Что нужно знать о стали 09Г2С – описание, технические характеристики и сравнительные данные

09Г2С сплав, изделия из которого можно найти в любой промышленной отрасли. Характеристики сплава этого типа в сравнении с аналогами являются наиболее гибкими, а его невысокая стоимость делает возможным массовое применение, например, в строительстве сложных промышленных объектов или прокладке трубопроводов в соответствии с требованиями эксплуатации.

Основное назначение

Производится и предназначается для изготовления сварных конструкций это главная область применения. Благодаря механической прочности подходит для изготовления тонких стальных деталей, легко сваривается, устойчива к высоким нагрузкам. Из стали 09Г2С изготавливается основной объем металлопродукции балки, листы, трубы, поковки и другие изделия.

Расшифровка 09Г2С

Маркировка стали 09Г2С указывает на химический состав сплава:

1. долю углерода в сплаве - 09;
2. колебание доли марганца 2% в общем объеме Г2;
3. долю кремния до 1% - C.

В сплав 09Г2С добавляются дополнительные компоненты сера, хром, фосфор, никель, медь,алюминий, азот. Они не указываются в маркировке, т.к. доля не превышает цифры 1% от объема сплава. Маркировка стали не всегда соответствует химическому составу, сталь маркируют по показателям структуры, назначения, методам изготовления, по химическим свойствам. Иногда возникает путаница в маркировках, например, 09Г2С путают со сталью 354. Однако 345 это маркер текучести, не имеющий отношения к химическому составу, сталь с такой маркировкой предназначается для применения в строительстве.

Достоинства и недостатки 09Г2С

Недостаток у стали 09Г2С один неустойчивость к ржавчине. Достоинств гораздо больше:

• прочность;
• длительность сроков эксплуатации при нормальных условиях (более 30 лет);
• термоустойчивость не теряет форму при температурах от примерно -70 до 425С;
• нет отпускной хрупкости;
• хорошая свариваемость;
• низкая стоимость;
• высокая сопротивляемость механическим воздействиям;
• нетребовательность в обработке.

Подверженность ржавлению ограничивает сферу эксплуатации изделий из стали 09Г2С, однако преимущества перед другими сплавами делает ее самой востребованной и распространенной.

Применение стали 09Г2С

Материал с успехом используется для изготовления износостойких строительных изделий. Это швеллеры, несущие балки, уголки ограждения и прочие изделия. В других отраслях промышленности востребованы такие показатели, как температурный диапазон устойчивости стали. Например, прокладка трубопровода на севере России накладывает определенные требования к материалу изготовления труб. Устойчивость к низким температурам до -70 и экономичность стали 09Г2С это идеальное сочетание для прокладки затратных по количеству материала и подверженных низким температурам коммуникаций, в том числе - трубопроводов. Сталь 09Г2С популярна в автомобилестроении и в химической промышленности благодаря устойчивости к химическому и биологическому воздействию, а также высоким показателям прочности болтового крепления изделий.

Особенности сварки стали 09Г2С

Сталь 09Г2С отличается простотой сварки, это свойство обеспечивается низким содержанием углерода в сплаве. Требований к подогреву нет можно варить без предварительной термической обработки, это не влияет на прочность шва. Способы сваривания и оборудование любые, можно варить газовой горелкой или электрической дугой под флюсом. Стальные изделия не требуют закалки до начала или по окончании сварки и не перегреваются в процессе сварочных работ, благодаря чему не изменяются зернистость и пластичность материала. Т.к. 09Г2С это низколегированный малоуглеродистый сплав, при сварке необходимо использовать различные электроды соответствующего назначения.

Вторичное сырье

Лист 09Г2С

Из-за распространенности сплава вторсырье отличается огромным разнообразием изделий. Сюда относятся швеллеры, уголки, балки, арматура, листовой лом, профиль, заготовки, фланцы. Несмотря на то, что сталь 09Г2С низколегированная углеродистая, отходы производства имеют ценность лома и перерабатываются.

Номенклатура продукции из стали 09Г2С

Российские предприятия производят следующую продукцию из стали 09Г2С:

• 19281-73 Сортовой и фасонный прокат;
• 19282-73 Листы и полосы.

Такая номенклатура еще раз свидетельствует о свойствах сплава 09Г2С, позволяющих изготавливать из него практически любые изделия для широкого использования.

Характеристики стали 09Г2С

Сталь 09Г2С поддается ковке в температурном диапазоне 850 1250С. В зависимости от нагрева сталь обладает пределом текучести в диапазоне 255 155 Мпа. Не теряет пластичности при сварке. В температурном диапазоне 100-500С изменение коэффициента линейного расширения составляет 2,4Х10-6 ед. Рабочие температуры в диапазоне от -70 до +425С.

Поставка

В22 - Сортовой и фасонный прокат	ГОСТ 8281-80; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 26020-83; ГОСТ 8509-93; ГОСТ 8510-86; ГОСТ 8239-89; ГОСТ 8240-97; ГОСТ 8278-83; ГОСТ 8283-93; ГОСТ 2590-2006; ГОСТ 21026-75; ГОСТ 25577-83; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 14635-93; ГОСТ 13229-78; ГОСТ 19425-74; ГОСТ 19771-93; ГОСТ 19772-93; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 8282-83;
В23 - Листы и полосы	ГОСТ 103-2006; ГОСТ 17066-94; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 5520-79; ГОСТ 82-70;
В33 - Листы и полосы	ГОСТ 19282-73; ГОСТ 10885-85;
В62 - Трубы стальные и соединительные части к ним	ГОСТ 9567-75; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 10705-80; ГОСТ 30564-98; ГОСТ 30563-98; ГОСТ 20295-85; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 53383-2009;

Химический состав

Определение стали 09Г2С как низколегированной означает, что содержание легирующих добавок в химическом составе сплава минимально. При увеличении процентной доли элемента или добавки меняется маркировка стали. Данная маркировка определяет сталь 09Г2С как кремнемарганцовистую, это значит, что остальные добавки в сумме не превышают 1-2% от общего объема сплава.

Химический состав в % материала 09Г2С

ГОСТ 19281 - 2014

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	V	N	Cu	As
до 0.12	0.5 - 0.8	1.3 - 1.7	до 0.3	до 0.035	до 0.03	до 0.3	до 0.12	до 0.008	до 0.3	до 0.08

Примечание: Сталь должна быть раскислена Al=0.02-0.06%. Также хим. состав указан в ГОСТ 5520 - 79, ГОСТ 19282-73

Температура критических точек материала 09Г2С. Ac1= 725 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 780 , Ar1= 625

Ударная вязкость

Ударная вязкость показывает, как изделие ведет себя под ударными или динамическими нагрузками и является одной из ключевых технических характеристик сплава. Она сильно зависит от температуры нагрева или охлаждения, поэтому в таблице приведены температурные значения.

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка	+20	-40	-70
ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 5-10 мм.	64	39	34
ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 10-20 мм.	59	34	29
ГОСТ 19281-73. Сортовой и фасонный прокат сечением 20-100 мм.	59	34
ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 5-10 мм.	64	39	34
ГОСТ 19282-73. Листы и полосы сечением 10-160 мм.	59	34	29
ГОСТ 19282-73. Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные) сечением 10-60 мм		49	29

Нормы ударной вязкости KCV, Дж/см2*

Класс прочности	При температуре 20 С	При температуре 0 С
325	>34	>34
345	>40	>40

*только для сортового и фасонного проката

Предел выносливости

Показатель предела выносливости, это значение максимального давления в цикле, при котором сталь не разрушается от усталости металла. Количество циклических нагружений может быть неопределенно большим.

σ-1, МПа	σB, МПа
235	475

Предел текучести стали 09Г2С

Предел текучести показывает, какое напряжение нужно создать, чтобы деформация стали продолжалась при сохранении нагрузки. Показатель изменяется в зависимости от содержания легирующих добавок и углерода. Кремний и марганец не оказывают влияния на текучесть стали.

Температура испытания, °C / σ0,2
250	300	350	400
225	195	175	155

Прокаливаемость стали 09Г2С

Закаленный слой какой глубины можно получить при прокаливании изделия на этот вопрос отвечает показатель прокаливаемости. Наибольшее влияние на прокаливаемость оказывает содержание углерода в сплаве.

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.3	3	6	9	12	18	24	30	36	42
52.0	52.0	51.5	49.5	48.5	45.5	44.0	43.5	43.5

Критический диаметр в воде, мм	Критический диаметр в масле, мм
70	45

 

Технологические свойства стали 09Г2С

К основным технологическим свойствам стали относятся:

• свариваемость определяет качество и прочность сварных соединений;
• флокеночувствительность поражаемость стали флокенами, структурными дефектами, вызываемыми повышенным содержанием водорода;
• склонность к отпускной хрупкости склонность к понижению ударной вязкости после высокого отпуска при медленном охлаждении.

Технологические свойства материала 09Г2С .

Свариваемость:	без ограничений.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

Марка 09Г2С — удаоная вязкость, Дж/см2

Сортамент	Размер, мм	KCU при температурах
		-70 oС	-40 oС	+20 oС
Прокат	5-10	34	39	64
	10-20	29	34	59
	20-32		34	59
Листы и полосы	5-10	34	39	64
	10-160	29	34	59
После закалки и отпуска	10-60	29	49

Механические свойства стали 09Г2С

Информация о механических свойства стали указываются для определенных температур, т.к. металл меняет свои свойства при нагревании/охлаждении. К ним относятся прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.

Механические свойства при Т=20oС материала 09Г2С .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообработка
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист, ГОСТ 5520-79			430-490	265-345	21		590-640
Трубы, ГОСТ 10705-80			490	343	20
Сорт, Класс прочности 265, ГОСТ 19281-2014	до 250		430	265	21

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %
Нормализация 930-950 °С
20	300	460	31	63
300	220	420	25	56
475	180	360	34	67

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %
Листы толщиной 34 мм в состоянии поставки НВ 112-127 (образцы поперечные)
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

Свойства по стандарту ГОСТ 14249

Сортамент	Температура стенки сосуда или аппарата, oС	Временное сопротивление разрыву σB,МПа (кгс/см2)	Предел текучести для остаточной деформации, Re МПа (кгс/см2)
При толщине стенки до 32 мм
Сосуд, аппарат	20	470 (4700)	300 (3000)
Сосуд, аппарат	100	425 (4250)	265,5 (2655)
Сосуд, аппарат	150	430 (4300)	256,5 (2565)
Сосуд, аппарат	200	439 (4390)	247,5 (2475)
Сосуд, аппарат	250	444 (4440)	243 (2430)
Сосуд, аппарат	300	445 (4450)	226,5 (2265)
Сосуд, аппарат	350	441 (4410)	210 (2100)
Сосуд, аппарат	375	425 (4250)	199,5 (1995)
Сосуд, аппарат	400	-	183 (1830)
При толщине стенки более 32 мм
Сосуд, аппарат	20	440 (4400)	280 (2800)
Сосуд, аппарат	100	385 (3850)	240 (2400)
Сосуд, аппарат	150	430 (4300)	231 (2310)
Сосуд, аппарат	200	439 (4390)	222 (2220)
Сосуд, аппарат	250	444 (4440)	218 (2180)
Сосуд, аппарат	300	445 (4450)	201 (2010)
Сосуд, аппарат	350	441 (4410)	185 (1850)
Сосуд, аппарат	375	425 (4250)	174 (1740)
Сосуд, аппарат	400	-	158 (1580)
Сосуд, аппарат	410	-	156 (1560)
Сосуд, аппарат	420	-	138 (1380)

Допускаемое напряжение при растяжении, σ, МПа (кгс/см2) при температуре, oС*

+20	+100	+150	+200	+250	+300	+350	+375	+400	+410	+420	+430	+440	+450	+460	+470	+480
При толщине стенки до 32 мм
196 (1960)	177 (1770)	171 (1710)	165 (1650)	162 (1620)	151 (1510)	140 (1400)	133 (1330)	122 (1220)	104 (1040)	92 (920)	86 (860)	78 (780)	71 (710)	64 (640)	56 (560)	53 (530)
При толщине стенки более 32 мм
183 (1830)	160 (1600)	154 (1540)	148 (1480)	145 (1450)	134 1340()	123 (1230)	116 (1160)	105 (1050)	104 (1040)	92 (920)	86 (860)	78 (780)	71 (710)	64 (640)	56 (560)	53 (530)

*При температуре ниже +20 oС допускаемые напряжения принимают такими же, как при +20 oС, при условии допустимого применения материала данной температуре

Свойства по стандарту ГОСТ 10066-94

Временное сопротивление разрыву σB МПа	Предел текучести для остаточной деформации, σT МПа	Относительное удлинение при разрыве, δ, %
Горячекатаный прокат
>490	>345	>19
Холоднокатаный прокат
>460	>345	>19

*для проката толщиной 0,5-3,9 мм и широной не менее 500 мм

Изгиб до параллейности сторон для горячекатаного и холоднокатаного проката d:=2а, где а — толщина образца, d — диаметр оправки

Свойства по стандарту ГОСТ 32678-2014

Сортамент	Временное сопротивление разрыву σB МПа	Предел текучести для остаточной деформации, σT МПа*	Относительное удлинение при разрыве, δ5, %
Термически обработанная продукция
Трубы	>470	>265	>21
Без термической обработки**
Трубы	>315	>216	>5

* По согласованию между производителем и заказчиком: временное сопротивление разрыву не менее 441 Мпа, предел текучести для остаточной деформации не менее 245 МПа

**Механические свойства труб без термической обработки устанавливают по согласованию между изготовителем и потребителем. В случае отсутствия такого согласования производство сварных холоднодеформированных труб должно соответствовать нормам, указанным в таблице.

Физические свойства стали 09Г2С

К физическим свойствам стали относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент линейного и объемного расширения при температурных изменениях.

Физические свойства материала 09Г2С .

T	E 10- 5	a106	l	r	C	R 109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20
100		11.4
200		12.2
300		12.6
400		13.2
500		13.8
T	E 10- 5	a106	l	r	C	R 109

Аналоги и заменители стали 09Г2С

В таблице приведены маркировки сплавов, аналогичных стали 09Г2С на зарубежных рынках. Обратите внимание, не все аналоги являются точными.

Зарубежные аналоги материала

Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

Германия	Япония	Китай	Болгария	Венгрия	Румыния
DIN,WNr	JIS	GB	BDS	MSZ	STAS
13Mn6 9MnSi5	SB49	12Mn	09G2S	VH2	9SiMn16

О течественные аналоги и заменители стали

Замена материала иногда требуется при разработке или обслуживании металлоконструкций. Инженер конструктор может использовать ближайший по характеристикам сплав отечественного или иностранного производства. В таблицах ниже перечислены маркировки сплавов, подходящих для замены 09Г2С.

Марка металлопроката	Заменитель
09Г2С	09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С

Сравнение 09Г2С с маркой 17Г1С

Две популярные марки стали имеют схожий по содержанию состав, но отличаются рядом характеристик, особенно в структуре. Мартенситная структура стали 09Г2С оптимальна для несущих конструкций, поэтому сталь 09Г2С определяется как конструкционная и широко применятся в строительстве. 17Г1С для изготовления несущих конструкций почти не используют. Повышенное содержание углерода в этом сплаве обеспечивает формирование ферритной структуры, которая, несмотря на прочность, больше подходит и дает возможность для прокладки подземных коммуникаций. Поэтому 17Г1С сталь, из которой делают трубы для теплосетей и промышленных инженерных систем. Она также уступает по морозостойкости, ее нижний температурный предел равен -40С против -70С у сплава 09Г2С, однако отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам до +475С против +425 градусов в случае с 09Г2С.

В чем разница между оцинкованной, нержавеющей и черной сталью

Говоря о показателях коррозийной устойчивости, нержавеющая сталь предпочтительнее, чем оцинкованная и черная, это разные категории защищенности. Оцинкованную сталь от коррозии защищает тонкий или толстый слой цинка, а нержавеющую содержание легирующих добавок в структуре сплава. Это большая разница, т.к. повредить слой цинка легко, за ним обнаружится ничем не защищенная сталь. Нержавеющая сталь не нуждается в защитной пленке, она защищена изнутри собственными химическими свойствами до конца срока службы, отсутствие покрытия никак на ней не сказывается.

Черная сталь не обладает защитой вообще, поэтому является наиболее восприимчивой к коррозии. Для увеличения срока эксплуатации ее рекомендуется покрывать порошковой краской и обрабатывать в полимеризационной печи.

По сроку эксплуатации

Сроки службы работающих деталей у каждой из сталей отличаются в два раза 50 лет у первой против 25 лет у второй и 10 лет у третьей. И это средние показатели, т.к. из-за получения повреждений цинкового слоя изделие, скорее всего, выйдет из строя раньше. Черная сталь является наименее износостойкой.

По экологичности

Цинк при нагревании или под воздействием кислот выделяет вредные соединения оксид цинка, фосфиды. Отравления могут быть разной силы вплоть до летального исхода при обильном поражении. Нержавеющая сталь полностью безопасна в любых изделиях и отлично зарекомендовала себя в производстве посуды. Черный металл также не является токсичным, но из-за подверженности коррозии практически всегда изолирован от человека защитным слоем краски.

По стоимости

Нижняя граница стоимости 1 тонны обыкновенного нержавеющего листа 113 тыс. рублей. Оцинкованный горячекатный лист такого же веса можно купить по цене от 67 тыс. рублей.Цена такого же листа черной стали начинается от 45 тыс. рублей. На стоимость также влияют качественные характеристики стали и выбор производителей. Подробнее об этом читайте в материалах нашего сайта.

Методы контроля

Для контроля качества стали на производстве применяют следующие технологии:

1. отбор проб для химического анализа;
2. вычисление углеродного эквивалента;
3. проверка качества поверхности листового металла;
4. осмотр кромок;
5. снятие стружки (при необходимости);
6. ультразвуковая проверка сплошности квадратного листа;
7. технологические и механические испытания образцов.

Условные обозначения

Механические свойства
σB	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2	предел текучести условный, МПа
σсж	предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05	предел упругости, МПа
σизг	предел прочности при изгибе, МПа
σ-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn	плотность, кг/м3
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)