S700 сталь: свойства и ключевые применения в строительстве
Поделиться
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.