Стали для ответственных сварных конструкций

Эти стали содержат обычно до 0,22% С. Основные легирующие элементы: до 1,8% Mn, до l,2% Si, до 0,9% Сг, до l,7% Ni, до 0,5% Cu, до 0,15% V, до 0,03% Ti, до 0,15% N. Поставляются стали в виде лис­тового и сортового фасонного проката. Применяются без дополни­тельной термической обработки (т.е. в состоянии поставки), в нор­мализованном состоянии с высокотемпературным отпуском, ино­гда после закалки и отпуска (например, стали 14Г2, 17ГС, 15ХСНД). В последнем случае значительно повышаются прочност­ные свойства (s_В и s_0,2), снижаются порог хладноломкости и склон­ность к старению. Использование легированных сталей взамен уг­леродистых позволяет экономить от 15 до 30% металла, а примене­ние термообработанных профилей дает экономию до 50% металла.

Для судостроения, аппаратов химической промышленности, вагоностроения и мостостроения применяют стали 09Г2, 10Г2С1Д, 10ХСНД, 15ХСНД, 09Г2С, 09Г2Д 15ГФ (ГОСТ 19282-89). Эти стали имеют широкий интервал рабочих температур (от -70 до +450°С). Стали с медью и никелем (10ХСНД, 15ХСНД) отличаются повышенной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях.

Для крупных листовых конструкций, корпусов, сосудов, котлов и трубопроводов используют стали 14Г2, 16ГС, 17ГС, 14ХГС, 12ХГС. Из стали 12ГС методами вытяжки, гибки и штамповки из­готовляют также детали сельхозмашин и автомобилей.

Широкое применение находят в последнее время стали с карбонитридным упрочнением, содержащие 0,05-0,12% V и 0,015-0,025% N. Эти стали имеют измельченную структуру и пониженный до -80°С порог хладноломкости. Для металлоконструкций мостов, подкрановых ферм, зданий и других сварных конструкций ответст­венного назначения используют стали 14Г2АФ, 14Г2АФД 16Г2АФ, 18Г2АФ, 12Г2САФ, 12ГН2МФАЮ. Для ответственных сварных конструкций северного исполнения используют сталь 15Г2АФД, для сварных конструкций экскаваторов – стали 12ГН2МФАЮ, 12Г2СМФ, 14ГСМФР, 18Г2АФ. Сталь 12ГН2МФАЮ применяют также для изготовления платформ авто­мобилей большой грузоподъемности (до 120 т). Стали с молибде­ном и бором (например, 14ГСМФР) в нормализованном состоянии содержат в структуре бейнит и имеют повышенный предел текуче­сти (s_0,2 ≈ 450 МПа) при хорошей пластичности.

В состоянии поставки (нетермообработанные) стали 15Г2СД, 15Г2СФД, 14Г2АФД, 16Г2АФД, 15Г2АФДпс имеют следующие свойства: s_0,2 = 400...420 МПа, s_В = 550...580 МПа, d =18...20%, удар­ная вязкость при -40°С КСU^-40 = 30...40 Дж/см². Стали 18Г2АФ в 18Г2АД отличаются более высокими прочностными свойствами: s_0,2 ≈ 450 МПа, s_В ≈600 МПа. Такие же свойства имеет и нормализованная сталь 16Г2АФ. В улучшенном состоянии стали 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ имеют s_0,2 = 600...700 МПа и s_В = 700...850 МПа, а сталь 12ХН2МФБАЮ – s_0,2 = 750...870 МПа в s_В = 850...950 МПа, d = 12...14% и КСU^-40 =30...35 Дж/см². Критические температуры хруп­кости (при U-образном надрезе на образцах) составляют: для стали 12Г2СМФ от -70 до -100°С, для сталей 14Г2АФ и 16Г2АФ от -90 до -100°С и для стали 12ГН2МФАЮ от -100 до -110°С.

Ударная вязкость сталей может быть существенно повышена специальными способами выплавка – обработкой синтетическим шлаком (СШ) или электрошлаковым переплавом (ЭШП). Так, на­пример, для стали 16Г2АФ ударная вязкость КС^-40 имеет следующее значения: при СШ ~160 Дж/см², при ЭШП 280...290 Дж/см² .