Сталь 15пс: характеристики, свойства и области применения
Сталь 15пс — конструкционная качественная углеродистая сталь, широко применяемая в машиностроении, энергетике и других отраслях промышленности. Благодаря сбалансированному химическому составу и хорошим технологическим свойствам, марка 15пс востребована для изготовления деталей, работающих в умеренных температурных режимах, а также для изделий, подвергаемых поверхностному упрочнению. В данной статье приведены технические характеристики, нормативные документы, области применения, аналоги и другие сведения, необходимые для инженеров, технологов и специалистов по снабжению.
Краткое описание марки 15пс
Сталь 15пс относится к конструкционным качественным углеродистым сталям с низким содержанием углерода. Основное назначение — производство деталей, не требующих высокой прочности по всему сечению, но нуждающихся в хорошей пластичности, свариваемости и возможности поверхностного упрочнения. Марка 15пс применяется для изготовления штуцеров, частей трубных соединений, вилок, осей, крепежа, рычагов и других изделий, эксплуатируемых при температурах от -40 до +425°С. После химико-термической обработки (цианирование, цементация) изделия приобретают высокую поверхностную твердость при сохранении пластичности сердцевины.
Нормативные документы
Выпуск и контроль стали 15пс регламентируется следующими стандартами:
- ГОСТ 4041–71 — листовой прокат
- ГОСТ 2284–79 — лента
- ГОСТ 10702–78 — калиброванный пруток
- ГОСТ 1577–93 — полоса
Расшифровка маркировки
Обозначение "15пс" расшифровывается следующим образом:
- 15 — среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,15%)
- пс — полуспокойная сталь (тип раскисления)
Полуспокойная сталь отличается пониженным содержанием газов и неметаллических включений по сравнению с кипящей, что обеспечивает более однородную структуру и стабильные механические свойства.
Химический состав
| Элемент | Содержание, % (массовая доля, не более) |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,12–0,19 |
| Кремний (Si) | 0,05–0,17 |
| Марганец (Mn) | 0,35–0,65 |
| Медь (Cu) | 0,3 |
| Мышьяк (As) | 0,08 |
| Никель (Ni) | 0,3 |
| Сера (S) | 0,04 |
| Фосфор (P) | 0,035 |
| Хром (Cr) | 0,25 |
Механические свойства
Механические свойства стали 15пс зависят от формы проката, режима термообработки и размеров. Ниже приведены основные показатели для различных видов продукции:
| Сортамент | ГОСТ | Размеры, мм | Термообработка | KCU, кДж/м² | d5, % | sT, МПа | sв, МПа |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Лист | 4041–71 | 4–14 | есть | 30 | — | — | 320–440 |
| Лента (отожженная) | 2284–79 | — | — | 20 | — | — | 310–490 |
| Лента (нагартованная) | 2284–79 | — | — | — | — | — | 440–780 |
| Пруток калиброванный | 10702–78 | — | — | 50 | 8 | — | 392 |
| Полоса | 1577–93 | 6–60 | — | 55 | 29 | 205 | 350 |
Твердость по Бринеллю (HB)
| Сортамент | ГОСТ | HB 10-1 |
|---|---|---|
| Лист после термообработки | 4041–71 | 121 |
| Толстый лист после отжига | 1577–93 | 143 |
| Пруток горячекатаный | 10702–78 | 125 |
Температура критических точек
| Критическая точка | Температура, °С |
|---|---|
| Ac1 | 735 |
| Ac3 | 863 |
| Ar1 | 685 |
| Ar3 | 840 |
Ударная вязкость (KCU) при различных температурах
| Температура, °С | KCU, Дж/см² |
|---|---|
| -50 | 20 |
| -40 | 34 |
| -30 | 59 |
| -20 | 108 |
| +20 | 274 |
Физические характеристики
| Температура, °С | Уд. сопротивление R, Ом·м | Модуль упругости E, МПа | Теплопроводность λ, Вт/(м·°С) | Коэф. линейного расширения α, 10⁶ 1/°С | Плотность ρ, кг/м³ | Уд. теплоемкость C, Дж/(кг·°С) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 2.01 | — | — | — | 7850 | — |
| 100 | 233 | 1.92 | 53 | 12.4 | 7827 | 465 |
| 200 | 296 | 1.85 | 53 | 13.2 | 7794 | 486 |
| 300 | 387 | 1.72 | 49 | 13.9 | 7759 | 515 |
| 400 | 487 | 1.56 | 46 | 14.4 | 7724 | 532 |
| 500 | 607 | — | 43 | 14.8 | 7687 | 565 |
| 600 | 753 | — | 39 | 15.1 | 7648 | 586 |
| 700 | 904 | — | 36 | 15.3 | 7611 | 620 |
| 800 | 1092 | — | 32 | 14.1 | 7599 | 691 |
| 900 | 1140 | — | 30 | 13.2 | 7584 | 708 |
Технологические свойства
- Флокеночувствительность: не чувствительна
- Свариваемость: без ограничений
- Способы сварки: КТС (контактная точечная сварка), РДС (ручная дуговая сварка), АДС (автоматическая дуговая сварка, флюс + защитный газ)
- Склонность к отпускной хрупкости: не склонна
Области применения
Сталь 15пс применяется в различных отраслях промышленности, где требуется сочетание пластичности, свариваемости и возможности поверхностного упрочнения. Основные сферы использования:
- Машиностроение (детали средней и малой нагруженности)
- Котлостроение и турбостроение (штуцера, части трубных соединений, вилки)
- Энергетика (элементы трубопроводов, крепежные изделия)
- Автомобилестроение (оси, рычаги, крепеж)
- Строительство (металлоконструкции, закладные детали)
- Производство метизов (болты, гайки, шпильки)
Типы деталей, изготавливаемых из стали 15пс
- Штуцера
- Части трубных соединений
- Вилки
- Оси
- Крепежные элементы (болты, гайки, шпильки)
- Рычаги
- Детали, подвергаемые цементации или цианированию
- Пластины, полосы, прутки для сварных конструкций
Аналоги в других странах
| Страна | Стандарт | Аналог |
|---|---|---|
| Болгария | BDS | 15ps |
| Италия | UNI | CB15 |
| Китай | GB | ML15 |
| Польша | PN | 15Y |
| США | ASTM/SAE | 1015, 1017, G10150, G10170, M1015, M1017 |
| Франция | AFNOR | FB18, FR15, FR18, XC18 |
| Чехия | CSN | 12020 |
| Япония | JIS | SWRCH15A, SWRCH15R, SWRCH16R, SWRCH17R |
Преимущества и ограничения
Преимущества
- Высокая пластичность и ударная вязкость
- Отличная свариваемость всеми основными способами
- Возможность поверхностного упрочнения (цементация, цианирование)
- Низкая склонность к отпускной хрупкости
- Доступность и экономичность
- Стабильные механические свойства
Ограничения
- Ограниченная прочность по сравнению с легированными сталями
- Не рекомендуется для деталей, работающих при высоких динамических нагрузках
- Неустойчива к коррозии без дополнительной защиты
- Не подходит для эксплуатации при температурах выше +425°С
