S700 сталь: свойства и ключевые применения в строительстве

Table Of Content

Table Of Content

Сталь S700 — это высокопрочная конструкционная сталь, которая относится к категории низколегированных высокопрочных сталей. Она характеризуется высокой пределом прочности, что делает её подходящей для различных конструкционных приложений, где критичны снижение веса и прочность. Основные легирующие элементы в стали S700 включают углерод (C), марганец (Mn), кремний (Si) и небольшие количества других элементов, таких как хром (Cr) и никель (Ni). Эти элементы способствуют механическим свойствам и производительности стали.

Комплексный Обзор

Сталь S700 классифицируется как низколегированная высокопрочная конструкционная сталь, предназначенная для обеспечения превосходной прочности при сохранении хорошей свариваемости и формуемости. Её высокая предельная прочность, обычно около 700 МПа (101.5 ksi), позволяет использовать более тонкие секции в конструкционных приложениях, что может привести к экономии веса и снижению материальных затрат. Состав стали оптимизирован для структурной целостности, что делает её предпочтительным выбором в строительстве, тяжелом машиностроении и транспортном секторе.

Ключевые характеристики:
- Высокая предельная прочность: Позволяет использовать более тонкие секции без ущерба для структурной целостности.
- Хорошая свариваемость: Подходит для различных процессов сварки, облегчая изготовление.
- Отличная запас прочности: Сохраняет производительность в условиях низкой температуры.

Преимущества:
- Эффективность веса: Более тонкие секции снижают общий вес, что полезно для транспортировки и строительства.
- Экономичность: Меньшее использование материала может привести к снижению затрат в крупных приложениях.
- Универсальность: Применима в различных отраслях, включая строительство, автомобилестроение и судостроение.

Недостатки:
- Коррозийная стойкость: Может требовать защитных покрытий в агрессивных средах.
- Вариабельность цен: Цены могут колебаться в зависимости от легирующих элементов и рыночного спроса.

Исторически сталь S700 приобрела значимость в современном машиностроении благодаря своей способности удовлетворять требованиям высокопроизводительных приложений, обеспечивая баланс прочности и пластичности.

Альтернативные Названия, Стандарты и Эквиваленты

Стандартная организация Обозначение/Класс Страна/Регион происхождения Заметки/Комментарии
EN S700MC Европа Ближайший эквивалент S700QL
ASTM A572 Grade 50 США Похожая предел прочности, но другой состав
JIS SM490A Япония Небольшие различия в составе
DIN S690QL Германия Более высокая предельная прочность, подходит для аналогичных приложений
ISO 10025-6 Международный Общий стандарт для конструкционных сталей

В таблице выше представлены различные стандарты и эквивалентные классы стали S700. Примечательно, что хотя такие классы, как S690QL, предлагают более высокие пределы прочности, они могут не обладать таким же балансом пластичности и свариваемости, как S700, что делает S700 более универсальным выбором для некоторых приложений.

Ключевые Свойства

Химический Состав

Элемент (Символ и Название) Диапазон Процентов (%)
C (Углерод) 0.12 - 0.20
Mn (Марганец) 1.00 - 1.60
Si (Кремний) 0.10 - 0.50
Cr (Хром) 0.00 - 0.30
Ni (Никель) 0.00 - 0.30
Mo (Молибден) 0.00 - 0.10
P (Фосфор) ≤ 0.025
S (Сера) ≤ 0.015

Основные легирующие элементы в стали S700 играют ключевую роль в её производительности:
- Марганец (Mn): Повышает закаляемость и предел прочности.
- Кремний (Si): Улучшает прочность и стойкость к окислению.
- Хром (Cr): Увеличивает твердость и коррозионную стойкость.

Механические Свойства

Свойство Условие/Температура Типичное Значение/Диапазон (Метрика) Типичное Значение/Диапазон (Империя) Справочный Стандарт для Методики Испытаний
Предел прочности (0.2% сдвиг) Закаленная и отпущенная 700 - 900 МПа 101.5 - 130.5 ksi ASTM E8
Предельная Твердость Закаленная и отпущенная 770 - 950 МПа 111.5 - 137.5 ksi ASTM E8
Удлинение Закаленная и отпущенная 14 - 20% 14 - 20% ASTM E8
Снижение Площади Закаленная и отпущенная 40 - 50% 40 - 50% ASTM E8
Твердость (Бринелля) Закаленная и отпущенная 235 - 300 HB 235 - 300 HB ASTM E10
Ударная Прочность -40°C 27 J 20 фут-фунтов ASTM E23

Механические свойства стали S700 делают её подходящей для применения, требующего высокой прочности и запас прочности. Её предел прочности позволяет создавать эффективные несущие конструкции, в то время как её удлинение и снижение площади свидетельствуют о хорошей пластичности, что необходимо для процессов формования.

Физические Свойства

Свойство Условие/Температура Значение (Метрика) Значение (Империя)
Плотность - 7850 кг/м³ 490 фунтов/фут³
Температура Плавления - 1420 - 1540 °C 2590 - 2810 °F
Теплопроводность 20 °C 50 Вт/м·K 34.5 BTU·дюйм/ч·фут²·°F
Удельная Теплоемкость - 460 Дж/кг·K 0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое Сопротивление - 0.0000017 Ω·м 0.0000017 Ω·фут

Плотность стали S700 способствует её экономии веса в конструкционных приложениях. Её теплопроводность и удельная теплоемкость важны для приложений, связанных с термической обработкой или воздействием на разные температуры.

Коррозионная Стойкость

Коррозионный Агент Концентрация (%) Температура (°C/°F) Рейтинг Устойчивости Заметки
Хлоры 3-5 20-60 °C (68-140 °F) Удовлетворительно Риск образований коррозионных карманов
Кислоты 10-20 20-40 °C (68-104 °F) Плохо Не рекомендуется
Щелочи 5-10 20-60 °C (68-140 °F) Удовлетворительно Риск коррозии от напряжений
Атмосферные - - Хорошо Требует защитного покрытия

Сталь S700 обладает умеренной коррозионной стойкостью, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена коррозии в хлорных средах и должна быть защищена в кислых или щелочных условиях. По сравнению с нержавеющими сталями, коррозионная стойкость S700 ограничена, что требует защитных мер в агрессивных условиях.

Теплоустойчивость

Свойство/Граница Температура (°C) Температура (°F) Заметки
Максимальная Температура Непрерывной Службы 400 °C 752 °F Подходит для конструкционных приложений
Максимальная Температура Прерывистой Службы 500 °C 932 °F Только кратковременное воздействие
Температура Окисления 600 °C 1112 °F Риск окисления при превышении этой температуры
Учёт Прочности на Ползучесть 400 °C 752 °F Начинает терять прочность

Сталь S700 сохраняет хорошие механические свойства при повышенных температурах, что делает её подходящей для приложений, где нагрев является фактором. Однако необходимо избегать длительного воздействия температур выше 400 °C, так как это может привести к значительному снижению прочности.

Свойства Обработки

Свариваемость

Процесс Сварки Рекомендуемый Заполнитель (Классификация AWS) Типичный Защитный Газ/Флюс Заметки
MIG ER70S-6 Аргон + CO2 Хорошо для тонких секций
TIG ER70S-2 Аргон Отлично для точных работ
Электродная E7018 - Подходит для наружных работ

Сталь S700 известна своей хорошей свариваемостью, что делает её подходящей для различных процессов сварки. Может потребоваться предварительный подогрев, чтобы избежать трещин, особенно в более толстых секциях. Термальная обработка после сварки может улучшить механические свойства шва.

Обрабатываемость

Параметр Обработки Сталь S700 AISI 1212 Заметки/Советы
Относительный Индекс Обрабатываемости 60 100 Умеренная обрабатываемость
Типичная Скорость Резания (Токарная) 50 м/мин 80 м/мин Регулировать в зависимости от инструмента

Сталь S700 имеет умеренную обрабатываемость по сравнению с эталонными сталями, такими как AISI 1212. Оптимальные условия включают использование острых инструментов и подходящих скоростей резания, чтобы минимизировать износ инструмента.

Формуемость

Сталь S700 демонстрирует хорошую формуемость, что позволяет применять холодное и горячее формование. Однако из-за высокой прочности необходимо избегать чрезмерного упрочнения. Рекомендуется следовать радиусам изгиба, чтобы предотвратить трещины во время формообразования.

Термическая Обработка

Процесс Обработки Температурный Диапазон (°C/°F) Типичное Время Выдержки Метод Охлаждения Основная Цель / Ожидаемый Результат
Отжиг 900 - 950 °C (1652 - 1742 °F) 1 - 2 часа Воздух Уточнение зернистой структуры
Закалка 850 - 900 °C (1562 - 1652 °F) 1 час Вода/Масло Увеличение твердости
Отпуск 500 - 700 °C (932 - 1292 °F) 1 час Воздух Снижение хрупкости

Процессы термической обработки, такие как отжиг и отпуск, значительно воздействуют на микроструктуру стали S700, улучшая её стойкость и пластичность при сохранении высокой прочности.

Типичные Применения и Конечные Использования

Отрасль/Сектор Пример Конкретного Применения Ключевые Свойства Стали, Используемые в этом Применении Причина Выбора (Кратко)
Строительство Высотные здания Высокая предельная прочность, хорошая свариваемость Структурная целостность
Автомобильная Компоненты шасси Легкость, высокая прочность Снижение веса
Судостроение Конструкции корпуса Запас прочности, коррозионная стойкость Долговечность в морской среде
Тяжелое Машиностроение Нагрузочные рамы Высокая прочность на растяжение Безопасность и надежность

Другие применения включают:
- Мосты и инфраструктура
- Оф shore площадки
- Железнодорожные транспортные средства

Сталь S700 выбирается для этих приложений благодаря своей способности обеспечивать прочность без избыточного веса, что критично в структурном машиностроении.

Важные Соображения, Критерии Выбора и Дальнейшие Инсайты

Особенность/Свойство Сталь S700 S690QL SM490A Краткая Примечание о Преимуществах/Недостатках
Ключевое Механическое Свойство Высокая предельная прочность Более высокая предельная прочность Умеренная предельная прочность S700 более универсальна для различных применений
Ключевой Коррозионный Аспект Удовлетворительная устойчивость Хорошая устойчивость Удовлетворительная устойчивость S690QL может быть лучше для коррозионных сред
Свариваемость Хорошая Умеренная Хорошая S700 легче сваривать, чем S690QL
Обрабатываемость Умеренная Умеренная Хорошая S700 менее обрабатываемая, чем SM490A
Формуемость Хорошая Умеренная Хорошая S700 предлагает лучшую формуемость, чем S690QL
Приблизительная Относительная Стоимость Умеренная Более высокая Ниже S700 предлагает баланс стоимости и производительности
Типичная Доступность Общая Менее распространенная Общая S700 широко доступна на рынке

При выборе стали S700 необходимо учитывать её экономическую эффективность, доступность и соответствие конкретным приложениям. Её баланс прочности, пластичности и свариваемости делает её предпочтительным выбором в многих конструкционных приложениях. Однако для сред с высоким риском коррозии может быть более целесообразно использовать альтернативные классы стали.

В заключение, сталь S700 является высокопроизводительным материалом, который соответствует требованиям современных инженерных приложений, обеспечивая сочетание прочности, универсальности и экономической эффективности.

Вернуться к блогу

Комментировать