Степень раскисления: сп, пс, кп (сп / пс / кп) — спокойная, полуспокойная и кипящая сталь различаются остаточным кислородом; для сварных конструкций и труб предпочтительна спокойная (сп).
Суть
В конце плавки жидкая сталь насыщена растворённым кислородом — его нужно связать, иначе при кристаллизации он соединится с углеродом и выделится в виде пузырьков CO. Связывание кислорода называют раскислением, а вводимые для этого элементы — раскислителями: марганец, кремний, алюминий, реже титан и кальций. Сколько кислорода осталось после этой операции, и определяет степень раскисления.
Кипящая сталь (кп) раскислена только марганцем: в изложнице она буквально «кипит» от выделяющегося CO, металл получается с подкорковыми пузырями и сильной химической неоднородностью — сера, фосфор и углерод скапливаются в середине слитка. Зато почти нет усадочной раковины и выход годного выше. Полуспокойная (пс) раскислена марганцем и небольшим количеством кремния или алюминия: газовыделение частичное, ликвация умереннее. Спокойная (сп) раскислена полностью — марганцем, кремнием и алюминием; кристаллизуется без кипения, структура плотная и однородная, но в верхней части слитка образуется усадочная раковина, которую отрезают.
Степень раскисления пишут в конце марки только у сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380: Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп. У качественных сталей (сталь 20, 09Г2С) обозначения нет — они по умолчанию спокойные; у стали 08кп и 10кп индекс сохраняется.
Как различаются по составу и свойствам
Главный признак в химическом анализе — кремний: он почти полностью уходит в шлак при кипении, поэтому по остаточному Si степень раскисления видна в сертификате даже без индекса. Прочность отличается слабо, а вот вязкость и хладостойкость — заметно.
- Кремний. В кипящей стали Si ≤ 0,05 %, в полуспокойной 0,05–0,15 %, в спокойной 0,15–0,30 % (ГОСТ 380 для Ст3).
- Однородность. В кипящей стали ликвация серы и фосфора по сечению слитка наибольшая, отсюда разброс свойств по длине проката и склонность к расслоению.
- Хладостойкость. Свободный кислород и азот повышают порог хладноломкости; ударная вязкость KCU при −20 °C нормируется для Ст3пс и Ст3сп, но не для Ст3кп (ГОСТ 535).
- Свариваемость. Пузыри и ликвационные зоны кипящей стали при сварке дают поры и горячие трещины; для ответственных сварных конструкций назначают сп, для рядовых допускают пс.
- Штампуемость. Обратная сторона: низкий кремний делает кипящую сталь мягче и пластичнее, поэтому 08кп — классическая сталь для глубокой вытяжки.
| Признак | кп | пс | сп |
|---|---|---|---|
| Раскислители | Mn | Mn + немного Si/Al | Mn + Si + Al |
| Кипение в изложнице | есть | слабое | нет |
| Усадочная раковина | почти нет | малая | выраженная |
| Ликвация S, P | сильная | умеренная | малая |
| Хладостойкость | низкая | средняя | высокая |
| Стоимость | ниже | средняя | выше |
Ключевые числа
| Si в Ст3кп (ГОСТ 380) | ≤ 0,05 % |
|---|---|
| Si в Ст3пс (ГОСТ 380) | 0,05–0,15 % |
| Si в Ст3сп (ГОСТ 380) | 0,15–0,30 % |
| Mn в Ст3кп / Ст3пс, Ст3сп (ГОСТ 380) | 0,30–0,60 % / 0,40–0,65 % |
| Углерод в Ст3 любой степени раскисления (ГОСТ 380) | 0,14–0,22 % |
| σт Ст3кп / Ст3сп, толщина до 20 мм (ГОСТ 535) | ≥ 235 МПа / ≥ 245 МПа |
| σв Ст3кп / Ст3сп (ГОСТ 535) | 360–460 МПа / 370–480 МПа |
| δ5 Ст3кп / Ст3сп, толщина до 20 мм (ГОСТ 535) | ≥ 27 % / ≥ 26 % |
| Какие марки выпускают в трёх вариантах (ГОСТ 380) | Ст1–Ст4: кп, пс, сп; Ст5, Ст6: только пс и сп |
Где встречается в трубах
Для трубы степень раскисления — вопрос надёжности шва и работы на морозе. Электросварные трубы общего назначения делают из Ст2 и Ст3 всех трёх степеней раскисления, но для несущих конструкций и трубопроводов, работающих при отрицательных температурах, требуют спокойную сталь; кипящая остаётся уделом ненагруженных изделий вроде ограждений и стоек.
- Электросварные трубы по ГОСТ 10704-91 и водогазопроводные по ГОСТ 3262-75 — из сталей ГОСТ 380; марка со степенью раскисления указана в сертификате.
- Трубы из Ст3сп — базовый вариант для сварных металлоконструкций; о самих марках Ст0–Ст6 — в статье стали обыкновенного качества.
- Почему кипящая сталь хуже сваривается и раньше становится хрупкой — в терминах свариваемость и хладостойкость.
- Как выбрать марку и степень раскисления под задачу — в обзоре стали для труб; тексты ГОСТ 10705, ГОСТ 10704 и ГОСТ 3262 — в библиотеке стандартов.
Связанные термины
- Стали обыкновенного качества (Ст0–Ст6)Самые массовые и дешёвые углеродистые стали по ГОСТ 380 с повышенным допуском по сере и фосфору; Ст3 — основа электросварных труб.
- СвариваемостьСпособность стали образовывать качественное соединение без трещин и потери свойств; главный ориентир — эквивалент углерода.
- Хладостойкость и категории по температуреСпособность стали не переходить в хрупкое состояние на морозе; задаётся ударной вязкостью при отрицательных температурах и категорией поставки.