33 KSI сталь: свойства и ключевые применения

Сталь 33 KSI классифицируется как низколегированная углеродная сталь средней прочности, особенно известная своей предельной прочностью примерно 33 000 psi (или 227 МПа). Этот сорт стали обычно содержит сбалансированную смесь углерода, марганца и других легирующих элементов, которые улучшают ее механические свойства и производительность в различных приложениях. Основные легирующие элементы в стали 33 KSI включают:

• Углерод (C): Обычно находится в пределах от 0,25% до 0,30%, углерод имеет решающее значение для увеличения твердости и прочности посредством термообработки.
• Марганец (Mn): Обычно около 0,60% до 0,90%, марганец улучшает закаляемость и прочность на растяжение, а также способствует обессилению при производстве стали.
• Кремний (Si): Обычно присутствует в небольших количествах (0,15% до 0,40%), кремний повышает прочность и полезен для устойчивости стали к окислению.

Ключевые характеристики и свойства

Сталь 33 KSI характеризуется отличным соотношением прочности и веса, хорошей свариваемостью и умеренной коррозионной стойкостью. Она часто используется в приложениях, требующих высокой прочности и ударной вязкости, таких как строительные компоненты, автомобильные детали и механизмы.

Преимущества и ограничения

Плюсы	Минусы
Высокая предельная прочность и прочность на растяжение	Умеренная коррозионная стойкость
Хорошая обрабатываемость	Ограниченная пластичность по сравнению с более низкими сортами
Подходит для сварки	Требует тщательного управления термообработкой
Экономически эффективна для приложений с высокой прочностью	Может быть подвержена трещинообразованию от напряжения в некоторых условиях

Исторически сталь 33 KSI была популярным выбором в строительстве и автомобильной промышленности благодаря своему балансу прочности, стоимости и доступности. Ее рыночная позиция остается сильной, особенно в регионах, где сталы средней прочности предпочитаются для конструктивных приложений.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Сорт	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	G10400	США	Ближайший эквивалент AISI 1040
AISI/SAE	1040	США	Незначительные различия в составе
ASTM	A36	США	Общий строительный сорт стали
EN	S235JR	Европа	Сравним, но с более низкой предельной прочностью
JIS	SS400	Япония	Похожие приложения, более низкая прочность

В таблице выше выделены некоторые стандарты и эквиваленты стали 33 KSI. Хотя сорта, такие как A36 и S235JR, часто считаются эквивалентными, у них обычно более низкие предельные прочности, что может повлиять на производительность в условиях с высоким напряжением. Понимание этих нюансов имеет решающее значение при выборе материала.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Диапазон процентов (%)
Углерод (C)	0,25 - 0,30
Марганец (Mn)	0,60 - 0,90
Кремний (Si)	0,15 - 0,40
Фосфор (P)	≤ 0,04
Сера (S)	≤ 0,05

Роль ключевых легирующих элементов в стали 33 KSI значительна. Углерод увеличивает твердость и прочность, что делает ее подходящей для несущих приложений. Марганец улучшает закаляемость и прочность, в то время как кремний способствует прочности и устойчивости к окислению.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метр)	Типичное значение/Диапазон (импер)	Справочный стандарт для метода испытаний
Предельная прочность (0,2% смещение)	Отожженная	Комнатная температура	227 МПа	33 ksi	ASTM E8
Прочность на растяжение	Отожженная	Комнатная температура	450 - 620 МПа	65 - 90 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Комнатная температура	20%	20%	ASTM E8
Твердость (Бринелля)	Отожженная	Комнатная температура	160 - 190 HB	160 - 190 HB	ASTM E10
Ударная прочность	По Шарпи с V-образным вырезом	-20°C	27 Дж	20 фут-фунт	ASTM E23

Механические свойства стали 33 KSI делают ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности и ударной вязкости, таких как строительные балки и автомобильные компоненты. Ее предельная прочность позволяет выдерживать значительные нагрузки без постоянной деформации, в то время как прочность на растяжение обеспечивает возможность обработки динамических напряжений.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метр)	Значение (импер)
Плотность	Комнатная температура	7,85 г/см³	0,284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	50 Вт/м·К	29 BTU·дюйм/ч·фт²·°F
Специфическая теплоемкость	Комнатная температура	0,46 кДж/кг·К	0,11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0,0000017 Ω·м	0,0000017 Ω·дюйм

Плотность и температура плавления стали 33 KSI указывают на ее прочность, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость предполагают, что она может эффективно рассеивать тепло в приложениях с термическим циклом.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Хлориды	3%	25°C / 77°F	Умеренная	Риск коррозии пением
Серная кислота	10%	20°C / 68°F	Плохая	Не рекомендуется
Гидроксид натрия	5%	25°C / 77°F	Хорошая	Умеренная устойчивость

Сталь 33 KSI демонстрирует умеренную стойкость к различным коррозионным средам. Она подвержена коррозии пением в средах, богатых хлоридами, что может быть проблемой в морских приложениях. По сравнению со сталями, такими как A36, которая имеет аналогичную коррозионную стойкость, более высокая прочность стали 33 KSI может сделать ее предпочтительной в приложениях, где механические нагрузки значительны.

Тепловая устойчивость

Свойство/Граница	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная продолжительная эксплуатационная температура	400 °C	752 °F	Подходит для конструктивных приложений
Максимальная прерывистая эксплуатационная температура	500 °C	932 °F	Только кратковременное воздействие
Температура отслаивания	600 °C	1112 °F	Риск окисления при высоких температурах

При повышенных температурах сталь 33 KSI сохраняет свою прочность, но может подвергаться окислению. Внимательное внимание к рабочим температурам имеет решающее значение, чтобы предотвратить деградацию механических свойств.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый сварочный металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Хорошо для тонких секций
TIG	ER70S-2	Аргон	Отлично для точной работы
Электродная сварка	E7018	-	Требует предварительного подогрева

Сталь 33 KSI обычно сваривается с использованием общих процессов, таких как MIG и TIG. Предварительный подогрев может быть необходим, чтобы избежать трещин, особенно в более толстых секциях. Термальная обработка после сварки может улучшить свойства зоны сварки.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[Сталь 33 KSI]	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	70%	100%	Хорошо для токарной и фрезерной обработки
Типичная скорость резания (токарная обработка)	60 м/мин	90 м/мин	Регулировать в зависимости от износа инструмента

Сталь 33 KSI предлагает хорошую обрабатываемость, хотя она менее обрабатываемая, чем свободнообрабатываемые стали, такие как AISI 1212. Рекомендуется выбирать оптимальные скорости резания и инструменты, чтобы минимизировать износ.

Формируемость

Сталь 33 KSI может быть холодно и горячо формована, хотя содержание углерода средней прочности может потребовать более высокой силы по сравнению с низкоуглеродистой сталью. Материал демонстрирует упрочнение при работе, что может повлиять на радиусы изгиба и процессы формования.

Термообработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 часа	Воздух или печь	Смягчение, улучшение пластичности
Закалка	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 минут	Вода или масло	Закалка, увеличение прочности
Закалка	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, улучшение ударной вязкости

Процессы термообработки значительно влияют на микроструктуру стали 33 KSI. Отжиг смягчает сталь, в то время как закалка увеличивает твердость. Закалка балансирует твердость и ударную вязкость, что делает ее подходящей для различных приложений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Строительство	Структурные балки	Высокая предельная прочность, хорошая свариваемость	Необходима для несущих конструкций
Автомобильная промышленность	Компоненты шасси	Высокая прочность на растяжение, хорошая обрабатываемость	Долговечность и производительность под нагрузкой
Машиностроение	Шестеренчатые валы	Ударная вязкость, стойкость к ударам	Надежность в динамических приложениях

Другие приложения включают:

• • Сельскохозяйственное оборудование
• • Тяжелая техника
• • Нефтяные и газовые трубопроводы

Сталь 33 KSI выбирается для этих приложений из-за ее способности выдерживать высокие нагрузки и ее универсальности в процессах обработки.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Сталь 33 KSI	Сталь A36	Сталь 1040	Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах
Предельная прочность	227 МПа	250 МПа	400 МПа	33 KSI ниже, чем 1040, но предлагает лучшую свариваемость
Коррозионная стойкость	Умеренная	Умеренная	Плохая	33 KSI лучше работает в некоторых условиях, чем 1040
Свариваемость	Хорошая	Хорошая	Умеренная	33 KSI легче сваривать, чем 1040
Обрабатываемость	Хорошая	Умеренная	Хорошая	33 KSI менее обрабатываемая, чем A36
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Умеренная	Экономически эффективна для приложений с высокой прочностью
Типичная доступность	Обычная	Очень распространенная	Обычная	33 KSI широко доступна, но может варьироваться в зависимости от региона

При выборе стали 33 KSI стоит учитывать ее механические свойства, экономическую эффективность и доступность. Ее баланс прочности и свариваемости делает ее предпочтительным выбором для многих конструктивных приложений. Однако потенциальные пользователи должны быть осведомлены о ее ограничениях в коррозионных средах и гарантировать применение правильных технологий обработки для максимизации производительности.