Легирующие элементы

Элемент Углерод Марганец Кремний Хром Никель Молибден Ванадий Вольфрам
Символ С Mn Si Cr Ni Mo V W
Обозна- чение - Г C Х Н М Ф В

 

Азот Медь Алюминий Бор Кобальт Титан Ниобий Селен Фосфор Цирконий
N Cu Al B Co Ti Nb Se P Zr
А Д Ю Р К Т Б Е П Ц

Строительные стали

Строительные стальные конструкции используются в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах и т. д.

При изготовлении и монтаже этих кон­струкций на специализированных заводах они подвергаются обработке: сварке, резке, обра­ботке резанием, правке, гибке, вальцовке. Как правило, термическая обработка не проводит­ся. При этом сталь должна сопротивляться образованию трещин и должна сохранять структуру и механические свойства. Стальные конструкции длительное время при эксплуата­ции должны выдерживать статические, дина­мические и переменные нагрузки, часто при низких температурах. Стоимость стальных конструкций не должна быть высокой.

Строительная сталь должна иметь высокие прочность, свариваемость, сопротивление хрупкому разрушению, сопротивление вязко­му разрушению. Применение конструкций из нее должно характеризоваться высокой технико-экономической эффективностью. Для отдельных специальных областей применения сталь должна иметь также особые свойства.

Недостаточная прочность ранее применяв­шегося проката из углеродистой стали обыкно­венного качества с пределом текучести σт = 230...260 МПа и σB = 370...400 МПа и проката из низколегированной стали с σт ≤ 350 МПа и σB ≤ 500 МПа проводила к излишнему расходу стали и удорожала конструкции. Повышение прочности стали - наиболее действенное средство снижения металлоемкости и стоимос­ти таких конструкций. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструк­ций, а следовательно и их масса, определяют расчетом, при котором исходят из предела текучести и временного сопротивления ма­териалов.

Возможности упрочнения строительной стали (при удовлетворении прочих требований) весьма значительны. В России установлены семь основных классов прочности, которым соответствует предел текучести не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 МПа. Сталь перво­го класса (σт ≥ 225 МПа) С225 условно называют сталью нормальной прочности, трех следую­щих классов (σт ≥ 285 МПа) С285, С325 и С390 - сталью повышен­ной прочности и остальных трех классов (σт ≥ 440 МПа) -С440, С590 и С735 сталью высокой прочности.

Под влиянием изменения содержания элементов, неоднородности слитка и условий прокатки прочностные показатели (σт, σB) сталей варьируются в некоторых пределах.

При увеличении толщины проката умень­шается скорость его охлаждения, в результа­те чего образуется грубая ферритно-перлитная структура меньшей прочности. По ГОСТ 535-88 и 27772-88 с увеличением толщи­ны проката уменьшается гарантированный предел текучести.

Высокая надежность соблюдения норм прочности с вероятностью не ниже 95% обес­печивается по ГОСТ 27772-88 специальными приемкой и контролем.

Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры - предел текучести материала, МПа или Н/мм2, далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.

Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.2.

 

Таблица 1.2

Химический состав сталей

Сталь Углерода, не более Марганца Кремния Серы, не более Фосфора, не более Хрома, не более Ванадия Других элементов
С235 0,22 ≤0,6 ≤0,05 0,05 0,04 0,3 - -
С245, С275 0,22 ≤0,65 0,15 0,05 0,04 0,3 - -
С255, С285 0,22 0,22 ≤0,65-0,8 0,8-0,9 0,15-0,3 0,15-0,3 0,05 0,05 0,04 0,04 0,3 0,3 - - - -
С345, С375 0,15 0,15 1,3-1,7 1,3-1,7 0,8 0,8 0,04 0,04 0,035 0,035 0,3 0,3 - - - -
С390 0,18 1,2-1,6 ≤0,6 0,04 0,035 0,4 0,07-0,12 Азот 0,025
С440 0,2 1,3-1,7 ≤0,6 0,04 0,035 0,4 0,08-0,14 Азот 0,025
С590 0,15 1,3-1,7 0,4-0,7 0,035 0,035 0,3 0,07-0,15 Молибден 0,25

 

Как следует из табл. 1.2, для строительных сталей в качестве легирующих используются такие вещества, упрочняющие материал, как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства строительных сталей находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.

Основные механические характеристики проката из строительных сталей приведены в Марочнике сталей и табл.1.3.

 

Таблица 1.3

Механические свойства листового проката из сталей по ГОСТ 27772-88

Сталь σт, МПа σв, МПа δ5, % ан, дж/см2 (t=-20°C) ан, дж/см2 (t=-40°C) ан, дж/см2 (t=-70°C) ан, дж/см2 после механического старения   Марка-аналог по другим стандартам
С235 225-235 25-26 - - - - ВСт3кп2
С245 235-245 24-25 - - - ВСт3пс6
С255 235-255 370-380 24-26 - - ВСт3сп5, ВСт3Гпс5
С275 265-275 370-390 23-24 - - - ВСт3пс6-2
С285 265-285 380-390 23-24 - - ВСт3сп5-2, ВСт3Гпс5-2
С345(Т) 305-345 460-490 - 09Г2С, 14Г2, 12Г2С
С345 265-345 430-490 20-21 - 09Г2, 15ХСНД, 14Г2
С390 - - - 14Г2Ф, 10ХСНД, 10Г2С1 т.о.
С440 410-440 570-590 - - - 16Г2АФ
С590 - - - 14Г2СМФ

 



 

Строительные стали являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах. При этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.

Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивля­емостью слоистому разрушению) в качестве крите­рия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не ме­нее 15-30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленно­му воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005-0,010%.

Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9 % при углероде не более 0,1 %. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σв> 630 МПа, σ0,2>470 МПа, δ > 15-20%.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Классификация сталей | Цветные сплавы, полимеры и композиционные материалы


Дата добавления: 2018-03-02; просмотров: 68; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2018 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.