Сталь S235, S355: межа текучості та міцності
Сталь S355 завтовшки до 16 мм має мінімальну межу текучості ReH 355 МПа і тимчасовий опір Rm 470–630 МПа, S235 — 235 МПа і 360–510 МПа. Число в назві марки — це межа текучості найтоншого прокату: від 16 мм вона знижується сходинками, і лист S355 завтовшки 50 мм гарантує вже лише 335 МПа. Нижче — таблиці EN 10025-2 за товщинами, ударна в’язкість, CEV, порівняння зі Ст3сп і 09Г2С та нержавійка за EN 10088-2.
Коротка відповідь
S235: ReH ≥ 235 МПа, Rm 360–510 МПа; S355: ReH ≥ 355 МПа, Rm 470–630 МПа (товщина до 16 мм, EN 10025-2). S275 — посередині: 275 МПа і 410–560 МПа. Понад 16 мм межа текучості нижча: S355 завтовшки 40 мм — 345 МПа, 80 мм — 325 МПа. Літери після числа (JR, J0, J2, K2) — не міцність, а ударна в’язкість: за якої температури гарантовано 27 або 40 Дж. Повна таблиця за товщинами — нижче.
Межа текучості ReH за товщинами, МПа
EN 10025-2 гарантує мінімальну верхню межу текучості ReH, і гарантія падає з товщиною прокату: товстий лист повільніше охолоджується під час прокатування, і зерно в нього крупніше. Товщина в мм, значення в МПа (Н/мм²):
| Марка | ≤ 16 | 16–40 | 40–63 | 63–80 | 80–100 |
|---|---|---|---|---|---|
| S235 | 235 | 225 | 215 | 215 | 215 |
| S275 | 275 | 265 | 255 | 245 | 235 |
| S355 | 355 | 345 | 335 | 325 | 315 |
| S460 | 460 | 440 | 420 | 400 | — |
S460 у редакції EN 10025-2 2019 року — лише фасонний і сортовий прокат; для 80–100 мм наші джерела розходяться, тому клітинка порожня. S420 в EN 10025-2 немає: її постачають за EN 10025-3 (нормалізована, S420N/NL) або EN 10025-4 (термомеханічне прокатування, S420M/ML) — тоді звіряйте сертифікат із цим стандартом.
Тимчасовий опір Rm і видовження A
Rm задають діапазоном — мінімум і максимум. У дуже тонкого прокату (менше 3 мм) діапазон вищий. Видовження A вимірюють на пропорційному зразку:
| Марка | Rm, МПа, t < 3 мм | Rm, МПа, 3–100 мм | A min, %, 3–40 мм |
|---|---|---|---|
| S235 | 360–510 | 360–510 | 26 |
| S275 | 430–580 | 410–560 | 23 |
| S355 | 510–680 | 470–630 | 22 |
| S460 | — | 550–720 | 17 |
Для 40–63 і 63–100 мм мінімальне видовження на один і на два пункти нижче (S355: 21 і 20 %). На широкому листі (від 600 мм) зразок вирізають упоперек прокатування, і мінімуми ще нижчі — у сертифікаті вказано напрямок. Для S355K2 джерела дають 20–22 %; вирішує сертифікат.
Ударна в’язкість KV: JR, J0, J2, K2
Літери після числа кажуть, за якої температури робили випробування за Шарпі на зразку з V-надрізом і яку роботу удару має показати зразок. Міцність у JR і J2 однакова — відрізняється лише гарантія в’язкості.
| Символ | Температура випробування, °C | KV min, Дж | Марки |
|---|---|---|---|
| JR | +20 | 27 | S235, S275, S355, S460 |
| J0 | 0 | 27 | S235, S275, S355, S460 |
| J2 | −20 | 27 | S235, S275, S355, S460 |
| K2 | −20 | 40 | S355, S460 |
Для конструкцій, що працюють надворі в мороз і під динамічним навантаженням, проєктувальник задає J2 або K2; JR (+20 °C) свідчить лише про те, що сталь не крихка за кімнатної температури.
Вуглецевий еквівалент CEV — граничні значення
CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 рахують за аналізом плавки. EN 10025-2 обмежує його за товщиною (мм), у %:
| Марка | ≤ 30 | 30–40 | 40–150 |
|---|---|---|---|
| S235 | 0,35 | 0,35 | 0,38 |
| S275 | 0,40 | 0,40 | 0,42 |
| S355 | 0,45 | 0,47 | 0,47 |
Це максимуми; фактичний CEV плавки вказано в сертифікаті 3.1, і зазвичай він нижчий. Саме його, а не таблицю, вводять у калькулятор вуглецевого еквівалента, а далі в калькулятор підігріву: CEV, сумарна товщина з’єднання, водень у зварювальному матеріалі та погонна енергія вирішують, чи потрібен підігрів і до скількох градусів. Чому так — у статті про зварюваність сталей.
Як читати позначення S355J2+N
Повне позначення за EN 10027-1 складається з частин, і кожна має своє завдання:
| Частина | Що означає |
|---|---|
| S | сталь будівельна (structural) |
| 355 | мінімальна межа текучості ReH у МПа для товщини до 16 мм |
| J2 | робота удару 27 Дж за −20 °C |
| +N | стан постачання: нормалізований або нормалізувальне прокатування; +AR — після прокатування без обробки |
| 1.0577 | номер матеріалу S355J2 за EN 10027-2 |
Лист із маркуванням S355J2+N гарантує 355 МПа до 16 мм, 27 Дж за −20 °C і нормалізований стан, а сертифікат 3.1 (EN 10204) показує фактичні значення цієї плавки. Докладніше про літери й заміни — у таблиці відповідності марок сталей.
Ст3сп і 09Г2С поруч із S235 і S355
У ГОСТ межу текучості позначають σт, тимчасовий опір — σв. Ст3сп за ГОСТ 14637 — товстолистовий прокат; 09Г2С за ГОСТ 19281 постачають класами міцності (номер класу дорівнює σт). Рядки 09Г2С нижче — лист за ГОСТ 19281-89, де клас задано товщиною (додаток 4); у редакції ГОСТ 19281-2014 прив’язка класів до товщини інша, тому клас прокату перевіряйте за сертифікатом:
| Марка | Стандарт | Товщина, мм | σт min, МПа | σв, МПа | δ5 min, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Ст3сп | ГОСТ 14637-89 | ≤ 20 | 245 | 370–480 | 26 |
| Ст3сп | ГОСТ 14637-89 | 20–40 | 235 | 370–480 | 25 |
| Ст3сп | ГОСТ 14637-89 | 40–100 | 225 | 370–480 | 23 |
| 09Г2С | ГОСТ 19281-89 | ≤ 10 | 345 | ≥ 490 | — |
| 09Г2С | ГОСТ 19281-89 | 10–20 | 325 | ≥ 470 | — |
| 09Г2С | ГОСТ 19281-89 | 20–32 | 295 | ≥ 430 | — |
| 09Г2С | ГОСТ 19281-89 | 32–160 | 265 | ≥ 430 | 21 |
Найближчий аналог Ст3сп за міцністю — S235JR, 09Г2С — S355, але це не тотожність. 09Г2С наздоганяє S355 лише в тонкому прокаті: уже за 10–20 мм у неї 325 МПа проти 345–355 у S355, а за 20–32 мм — 295. σв у таблиці — для листа за ГОСТ 19281-89 (для 09Г2С класу 325 завтовшки 10–20 мм стандарт окремо вимагає не менше 470 МПа); у сортового прокату й за ДСТУ 8541 σв класів 345 і 325 нижчий — 480 і 450 МПа. У будівельних конструкціях ці сталі замовляють за ГОСТ 27772 (в Україні — ДСТУ 8539) як С245 і С345 — дивіться таблицю цього стандарту та сертифікат.
Що ці числа означають для зварювання
- Шов не слабший за лист. Зварювальний матеріал добирають так, щоб межа текучості металу шва була не нижчою за ReH основного металу; клас міцності вказано в позначенні дроту чи електрода.
- В’язкість за тієї самої температури. Для сталі J2 метал шва теж має пройти випробування на удар за −20 °C — перевірте символ температури у зварювального матеріалу.
- Товще — більше підігріву. Понад 30 мм у S355 допускається CEV до 0,47 замість 0,45, а з’єднання швидше відводить тепло — порахуйте в калькуляторі підігріву.
- Катет шва — від міцності. Розрахункову товщину кутового шва добирають за навантаженням і маркою сталі — калькулятор катета кутового шва.
Нержавіючі сталі за EN 10088-2: Rp0,2, Rm, A
У нержавіючих сталей немає вираженої площадки текучості, тому дають умовну межу Rp0,2. Значення для аустенізованого стану: C — холоднокатана стрічка й лист до 8 мм, P — гарячекатаний товстий лист до 75 мм:
| Марка EN | AISI | Прокат | Rp0,2 min, МПа | Rm, МПа | A min, % |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.4301 | 304 | C, лист ≤ 8 мм | 230 | 540–750 | 45 |
| 1.4301 | 304 | P, товстий лист ≤ 75 мм | 210 | 520–720 | 45 |
| 1.4307 | 304L | C, лист ≤ 8 мм | 220 | 520–700 | 45 |
| 1.4307 | 304L | P, товстий лист ≤ 75 мм | 200 | 500–700 | 45 |
| 1.4404 | 316L | C, лист ≤ 8 мм | 240 | 530–680 | 40 |
| 1.4404 | 316L | P, товстий лист ≤ 75 мм | 220 | 520–670 | 45 |
| 1.4571 | 316Ti | C, лист ≤ 8 мм | 240 | 540–690 | 40 |
| 1.4571 | 316Ti | P, товстий лист ≤ 75 мм | 220 | 520–670 | 40 |
| 1.4462 | 2205 | C, лист ≤ 8 мм | 500 | 700–950 | 20 |
| 1.4462 | 2205 | P, товстий лист ≤ 75 мм | 460 | 640–840 | 25 |
Аустенітні марки за Rp0,2 близькі до S235 (200–240 МПа), але видовження в них 40–45 % замість 26 %. У дуплексу 1.4462 Rp0,2 приблизно вдвічі вища, ніж в аустенітних. Як їх зварювати — у статті зварювання нержавійки.
Куди далі
Аналоги марок EN, ГОСТ, AISI і PN — таблиця відповідності марок сталей. Вуглецевий еквівалент за сертифікатом — калькулятор CE, температура підігріву — калькулятор підігріву, катет шва — калькулятор кутового шва.
Часті питання
Яка межа текучості в сталі S355?
355 МПа для товщини до 16 мм, 345 МПа для 16–40 мм, 335 для 40–63, 325 для 63–80 і 315 МПа для 80–100 мм (EN 10025-2). Тимчасовий опір Rm — 470–630 МПа для 3–100 мм.
Чим S235 відрізняється від S355?
Міцністю: ReH 235 проти 355 МПа (до 16 мм), Rm 360–510 проти 470–630 МПа. У S355 більше марганцю (до 1,60 % проти 1,40 %), тому допустимий CEV вищий (0,45 проти 0,35 до 30 мм) і товстий метал раніше потребує підігріву. Зате в S235 більше видовження (26 проти 22 %).
Чим відрізняються S355JR, S355J0, S355J2 і S355K2?
Лише ударною в’язкістю, міцність однакова. JR — 27 Дж за +20 °C, J0 — 27 Дж за 0 °C, J2 — 27 Дж за −20 °C, K2 — 40 Дж за −20 °C. Для конструкцій, що працюють у мороз, беруть J2 або K2.
09Г2С — це те саме, що S355?
Ні, це найближчий аналог. За межею текучості вони збігаються лише в тонкому прокаті: до 10 мм 09Г2С іде класом 345 (σт ≥ 345 МПа). За 10–20 мм у неї 325 МПа, за 20–32 мм — 295, а S355 у тих самих товщинах тримає не менше 345. Заміну S355 на 09Г2С товщі 10 мм перевіряють розрахунком.
Чи треба підігрівати S355 перед зварюванням?
Сама марка цього не вирішує. Вирішують фактичний CEV із сертифіката, сумарна товщина з’єднання, дифузійний водень у зварювальному матеріалі та погонна енергія. Тонкий метал із низьким CEV зазвичай зварюють без підігріву, товстий — часто з ним. Порахуйте в калькуляторі підігріву.
Оновлено: