Основні марки сталі для сортового прокату: що потрібно знати перед покупкою

Ситуація типова: потрібен кутник на каркас навісу, і на металобазі питають — «яка марка?». У відповідь зазвичай звучить «звичайна» або «Ст3», бо саме це запам'яталося з попередньої покупки. Через два роки зварні вузли того навісу тріскаються по шву в перший справжній мороз — і виявляється, що привезли Ст3кп, киплячу сталь, яка для зварних конструкцій на вулиці не призначена.

Марки сталі для сортового прокату виглядають як набір цифр і літер, але кожен символ у них відповідає за конкретну властивість: вміст вуглецю задає міцність і зварюваність, літери розкислення — поведінку при низьких температурах, цифра категорії — те, що завод фактично гарантує й перевіряє, а легуючі літери показують, чого в сплав додали й заради чого.

Нижче — як читати це позначення, чим відрізняються основні групи марок на практиці, які з них не можна зварювати без підігріву, чому арматура А400 і А500С не взаємозамінні у зварному каркасі, і що перевірити в сертифікаті та на самому металі, поки машина не розвантажилася.

Що насправді написано на бирці

Позначення марки — це не назва, а стисла характеристика складу й гарантій. Якщо розкласти його на частини, зникає більша частина плутанини: стає зрозуміло, чому дві сталі з «трійкою» в назві поводяться по-різному й чому постачальник уточнює категорію.

Із чого складається позначення

Візьмемо найпоширеніший варіант — Ст3пс5. «Ст» означає сталь вуглецеву звичайної якості (ДСТУ 2651, він же ГОСТ 380). Цифра «3» — умовний номер марки: що вона більша, то більше вуглецю й міцності, але гірша зварюваність і пластичність. «пс» — ступінь розкислення, тобто наскільки повно з розплаву вивели кисень. «5» — категорія постачання, набір обов'язкових випробувань.

У якісних вуглецевих сталях (ДСТУ 7809, ГОСТ 1050) логіка інша: там цифра — це вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Сталь 45 містить близько 0,45% вуглецю, сталь 20 — близько 0,20%. У легованих марках цифра на початку працює так само: 09Г2С — це 0,09% вуглецю.

Легуючі літери

Кожна літера після цифри — конкретний елемент. Цифра після літери показує його вміст у відсотках; якщо цифри немає, елемента менше ніж близько 1%.

Так 10ХСНД читається як 0,10% вуглецю плюс хром, силіцій, нікель і мідь — низьколегована сталь для конструкцій на вулиці. Літера «А» в кінці марки означає підвищену чистоту щодо сірки й фосфору, а не азот.

Категорія: те, що гарантує завод

Категорія від 1 до 6 у марках звичайної якості — найчастіше проігнорована частина позначення. Вона визначає, які саме випробування завод зробив і вписав у сертифікат: перша категорія гарантує тільки хімічний склад і міцність, третя додає ударну в'язкість при +20 °C, п'ята — ударну в'язкість при −20 °C, шоста — після штучного старіння. Для зварного каркаса, який стоятиме на вулиці, категорія нижче третьої означає, що поведінку металу на морозі ніхто не перевіряв.

📝 Порада: просіть у постачальника марку повністю, з розкисленням і категорією — «Ст3сп5», а не «Ст3». Формулювання «Ст3» юридично покриває і Ст3кп першої категорії, і Ст3сп п'ятої, тож у накладній може виявитися зовсім не той метал, на який ви розраховували.

Ст3 і сусіди: вуглецева сталь звичайної якості

На цю групу припадає більшість сортового прокату на складах: кутник, швелер, балка, круг, квадрат і смуга здебільшого катаються саме з таких марок. Розбіжності всередині групи здаються дрібними, але саме вони визначають, чи потріскається шов.

Ст3кп, Ст3пс і Ст3сп

Кипляча (кп) сталь розкислена мінімально: під час розливання з неї виходять бульбашки монооксиду вуглецю, через що метал буквально «кипить». У ній залишається більше кисню й азоту, тому вона схильна до крихкого руйнування на холоді й до старіння. Прокат із неї доречний для ненавантажених деталей у теплому приміщенні.

Напівспокійна (пс) — компроміс і найпоширеніший варіант на ринку. Зварюється нормально, працює до приблизно −20 °C і закриває більшість побутових і будівельних задач.

Спокійна (сп) розкислена повністю, має однорідну структуру й найкращу ударну в'язкість. Це варіант для відповідальних зварних конструкцій, навантажених вузлів і всього, що зимує просто неба.

Ст5 і Ст6

Коли потрібна більша міцність без легування, беруть Ст5 або Ст6. Плата за це — вуглець: у Ст5 його близько 0,28–0,37%, у Ст6 до 0,49%. Зварюваність стає обмеженою, метал гірше гнеться в холодному стані, зростає ризик тріщин у зоні шва. Такий прокат ставлять там, де деталь працює на зношування або стискання й не зварюється: осі, вали невисокої точності, упори, клини.

Реальні межі міцності

Значення межі текучості наведені для товщин до 20 мм: у товстому прокаті вони нижчі, і в сертифікаті це видно окремим рядком.

✨ Лайфхак: якщо конструкція зварна й стоятиме надворі, орієнтуйтеся не на номер марки, а на пару «сп + категорія 5». Різниця в міцності між Ст3 і Ст5 у несучому каркасі майже завжди перекривається на етапі підбору перерізу профілю, а ось тріщину в шві від киплячої сталі перерізом не компенсуєш.

09Г2С і низьколеговані: коли метал працює на морозі

Низьколеговані сталі — окрема група, у якій невелика добавка легуючих елементів дає приріст міцності без втрати зварюваності. Для сортового прокату найбільше значення має марка 09Г2С, і варто розуміти, за що саме її беруть.

Що дає манган

У 09Г2С усього 0,09% вуглецю, але близько 2% мангану й до 1% силіцію. Низький вуглець означає добру зварюваність без підігріву, а манган піднімає межу текучості до 345 МПа проти 235 МПа у Ст3 — це на 45% більше при тій самій товщині. Практичний висновок: у навантаженому вузлі можна взяти тонший профіль і зменшити вагу конструкції на 10–20% при тій самій несучій здатності.

Друга особливість — ударна в'язкість. Прокат із 09Г2С зберігає в'язкість до −70 °C, тобто не стає крихким ні в морози, ні при ударних навантаженнях на холоді. Саме тому цю марку беруть для металоконструкцій просто неба, резервуарів, рам техніки, зварних балок. Марки 10ХСНД і 15ХСНД ідуть далі: мідь у складі дає підвищену стійкість до атмосферної корозії, і їх застосовують у мостових та інших конструкціях із довгим терміном служби.

Температурна межа й чесні мінуси

Мінуси теж є. Сортамент вужчий: у 09Г2С легко знайти лист, кутник і швелер поширених розмірів, а от рідкісний профіль або дрібний метраж часто доводиться замовляти окремо й чекати. Метал твердіший за Ст3, тому диски й полотна зношуються швидше, а холодне гнуття потребує більшого радіуса — при малому радіусі на зовнішньому боці згину з'являються мікротріщини. І ще: зварювання вимагає відповідних електродів і дроту, розрахованих на низьколеговану сталь, інакше шов стає слабшою ланкою за основний метал.

🔥 Порада: під 09Г2С беріть електроди чи зварювальний дріт, розраховані саме на низьколеговані сталі, і звіряйте межу міцності шва з металом. Комбінація «міцна сталь + електроди для звичайної вуглецевої» зводить приріст міцності до нуля саме там, де конструкція найслабша.

Сталь 20, 45 і 40Х: прокат під механічну обробку

Якісні вуглецеві та леговані сталі купують не для зварювання, а для точіння, фрезерування, гартування. Круг, квадрат і шестигранник із цих марок — це заготовка для деталі, а не елемент каркаса.

Сталь 20

Близько 0,20% вуглецю — універсальна марка для деталей невисокої навантаженості: втулки, патрубки, кріплення, кронштейни. Зварюється вільно, добре гнеться, нормально цементується (насичення поверхні вуглецем із наступним гартуванням, щоб отримати твердий шар при в'язкій серцевині). Межа текучості від 245 МПа, міцності — від 410 МПа.

Сталь 45

Найпопулярніша марка для валів, осей, шпонок, зубчастих коліс невеликого навантаження. Її головна властивість — гартованість: після гартування й відпуску твердість піднімається до 45–50 HRC, тоді як у стані постачання це 170–210 HB. Мінус прямо пов'язаний із плюсом: вуглецю 0,45%, тому зварювання проблемне — потрібен підігрів до 200–300 °C і повільне охолодження, інакше в зоні шва утворюється крихка структура й тріщини.

40Х і термообробка

Додавання близько 1% хрому до тих самих 0,40% вуглецю дає марку 40Х: після гартування й високого відпуску межа текучості досягає 785 МПа, а міцності — 980 МПа. Це метал для навантажених валів, осей, шатунів, кріплення підвищеної міцності. Хром поліпшує прогартовуваність — деталь набирає твердість не лише на поверхні, а й у глибині перерізу. Зварювання такої сталі — окрема технологія з обов'язковим підігрівом і термообробкою після; у побутових умовах цього не роблять.

🧰 Лайфхак: перед закупівлею кругу на вал визначте, чи буде деталь гартуватися. Якщо ні — сталь 20 обійдеться простіше в обробці й не дасть різниці в роботі; якщо так — 45 або 40Х, і тоді ще на етапі замовлення додайте припуск 2–3 мм на діаметр, бо після термообробки деталь веде й шліфувати доведеться більше, ніж планувалося.

Арматура: А240, А400 і А500С

Арматурний прокат маркують не за складом, а за класом міцності — і це окрема система позначень, у якій легко помилитися. Різниця між класами не лише в міцності: вона ще й у тому, чи можна стрижень зварювати.

Що означає літера С

Цифра в класі — це нормативна межа текучості в мегапаскалях: А240 — 240 МПа, А400 — 400 МПа, А500 — 500 МПа. Літера «С» після цифри означає, що арматура призначена для зварювання (ДСТУ 3760), літера «В» — що вона зміцнена холодним деформуванням. А240 — гладкий стрижень, решта класів — із періодичним профілем, тобто ребрами для зчеплення з бетоном.

Де класи не взаємозамінні

Найпоширеніша помилка — зварювати каркас з А400 марки 35ГС. Через підвищений вміст вуглецю й мангану зона шва стає крихкою, і стрижень ламається саме там, де ви його «підсилили». Для зварних каркасів беруть А500С, яку для цього й розробили; А400 у каркасах в'яжуть дротом.

⚠️ Порада: якщо в проєкті стоїть А500С, не погоджуйтеся на заміну «рівноміцною» А400 із більшим діаметром. Розрахунок анкерування й довжина перепуску стрижнів у нормах привʼязані до класу, а не лише до площі перерізу, тож проста арифметика з діаметрами тут не працює.

Нержавіюча сталь у сортаменті

Нержавіючий кутник, круг і смуга — окрема частина сортаменту з власною логікою марок. Тут вибір визначає не міцність, а середовище, у якому метал працюватиме.

AISI 304 і 12Х18Н10Т

AISI 304 (близький вітчизняний аналог — 08Х18Н10) містить близько 18% хрому й 8–10% нікелю. Це базова нержавійка для харчових, побутових і вуличних задач: стійка до вологи, слабких кислот, немагнітна в стані постачання. 12Х18Н10Т (ближче до AISI 321) додатково легована титаном, який зв'язує вуглець і захищає шов від міжкристалітної корозії — тому її беруть там, де конструкцію зварюють і потім експлуатують у агресивному середовищі. AISI 316 із добавкою молібдену витримує хлориди, тобто морську воду й солі.

AISI 430 і магніт

AISI 430 (12Х17) — феритна нержавійка без нікелю: доступніша, магнітна, добре тримається в сухому приміщенні, але в постійній вологості й на морському повітрі поступається 304-й. Це прийнятний варіант для декору й внутрішніх елементів, і слабкий — для вуличних поручнів.

💡 Лайфхак: магніт відрізняє 430 від 304 за секунду — до першої він липне, до другої практично ні. Але це не проба на якість: холодне деформування робить 304 слабко магнітною, тому в гнутому профілі чи біля різу магніт може трохи тримати. Остаточну відповідь дає тільки сертифікат із хімічним складом.

Марки сталі для сортового прокату під конкретну задачу

Щоб звести все до практичної дії, потрібні дві речі: уміння прочитати позначення профілю в накладній і коротка відповідність «задача — марка».

Як читати позначення профілю

   Кутник 50×50×5  /  Ст3пс5  /  ДСТУ (ГОСТ 8509)
      │   │  │  │        │ │ │        │
      │   │  │  └ товщина полиці, мм   └ стандарт на профіль
      │   └──┴── розміри полиць, мм      (розміри, допуски)
      │                  │ │ └ категорія постачання
      └ тип профілю      │ └── розкислення (кп/пс/сп)
                         └──── номер марки

Та сама логіка працює для решти сортаменту: «Швелер 12П», «Балка 20Б1», «Круг 20», «Квадрат 14», «Смуга 40×4» — спочатку профіль і розміри, потім марка, потім стандарт. Позначення профілю й марка — два різні стандарти, і плутати їх не варто: перший відповідає за геометрію та допуски, другий — за сталь.

Задача — марка

Європейські позначення трапляються дедалі частіше: S235 приблизно відповідає Ст3, S355 — 09Г2С. Слово «приблизно» тут ключове: хімічний склад і методика випробувань у EN 10025 та ГОСТ відрізняються, тому в проєктній документації заміну однієї марки на іншу узгоджують, а не роблять за таблицею відповідностей із інтернету.

📝 Порада: замовляючи різання в розмір, додавайте 3–5 мм на кожен різ відрізним диском по металу й перевіряйте, чи рахує постачальник ці втрати у ваш метраж. На двадцяти різах це вже 6–10 см — рівно стільки, скільки не вистачить на останню стійку.

Сертифікат і приймання: що перевірити до розвантаження

Марку не видно на око: кутник із Ст3кп і кутник із Ст3сп5 виглядають однаково. Єдиний надійний спосіб переконатися, що привезли замовлене, — сертифікат і кілька простих перевірок, поки машина ще не поїхала.

Що має бути в сертифікаті

Документ називають сертифікатом якості, і він супроводжує кожну партію. У ньому має стояти: марка сталі повністю, стандарт на марку, стандарт на профіль, номер плавки, хімічний склад із фактичними відсотками, механічні властивості (межа текучості, межа міцності, подовження), результат випробування на ударну в'язкість із зазначенням температури, назва виробника. Копія «на партію взагалі» без номера плавки не є документом на ваш метал.

Марковання на самому металі

Заводський прокат маркують фарбою на торці, ярликом на пачці або биркою з номером плавки. Номер плавки на бирці має збігатися з номером у сертифікаті — це перше, що варто зіставити. Різні пачки однієї марки можуть бути з різних плавок, і тоді сертифікатів має бути стільки ж.

Перевірки на місці

• номер плавки на бирці збігається з номером у сертифікаті;

• марка в сертифікаті вказана повністю, з розкисленням і категорією;

• товщину полиці й стінки зміряно штангенциркулем у 2–3 місцях;

• фактична довжина прутків відповідає замовленій;

• на поверхні немає розшарувань, глибоких закатів і тріщин;

• іржа поверхнева, а не шарувата, що відшаровується пластівцями;

• для нержавійки — склад у сертифікаті, а не тільки маркування AISI на ярлику.

Показово, що обережність із марками — не сучасний винахід. Ейфелеву вежу в 1889 році збудували не зі сталі, а з пудлінгового заліза: понад 7 тисяч тонн металу, який на той час вважали передбачуванішим за молоду бесемерівську сталь із нестабільним складом. Вибір виявився вдалим — конструкція стоїть і досі, хоча сталь відтоді стала значно якіснішою.

✨ Лайфхак: прокат, який лежатиме на ділянці більше тижня, складайте на підкладки з просвітом 10–15 см від землі й нахилом, щоб вода стікала. Пачка, що лежить просто на ґрунті, за місяць набирає шарувату іржу в місцях контакту, і перед зварюванням її доведеться зчищати металевою щіткою — а після монтажу все одно ґрунтувати антикорозійним ґрунтом.

Метал, який не підвів через п'ять років

Вибір марки зводиться до трьох питань, і вони важливіші за номер у назві: чи буде конструкція зварюватися, за якої температури працюватиме й чи потрібна деталі термообробка. Відповіді на них дають розкислення й категорію для вуглецевої сталі, підштовхують до 09Г2С там, де є мороз і навантаження, і виводять на сталь 45 або 40Х, коли з прутка робиться деталь, а не каркас. Різниця в міцності між сусідніми марками звичайної якості зазвичай перекривається підбором перерізу, а от помилка з розкисленням чи класом арматури перерізом не лікується.

Тому перед замовленням варто витратити п'ять хвилин на формулювання марки повністю — з літерами й категорією — і ще десять при розвантаженні на зіставлення номера плавки з сертифікатом і замір товщини штангенциркулем. І остання практична порада: зберігайте сертифікат разом із фотографією бирки на пачці. Якщо через рік у шві з'явиться тріщина, саме ця пара документів визначить, чи буде розмова з постачальником предметною, чи зведеться до переказу того, що вам колись сказали в телефонній розмові.