Болаттың химиялық құрамы

Рылыс болаттар

Болат дегеніміз – темірдің, көміртектің (У), рудадан қалған қоспалардың және легирлей қосымшалардың қорытпасы.

Болат көміртекті және легирленген болады. Көміртекті болаттар көміртектің мөлшеріне қарай бөлінеді:

1) – аз көміртекті, көміртектің мөлшері 0,09-0,23%;

2) – орта көміртекті, көміртектің мөлшері 0,24-0,50%;

3) – көп көміртекті, көміртектің мөлшері 0,51-1,20%;

Құрылыс металл конструкцияларда негізінде аз көміртекті болаттар қолданылады, олардың пластикалық қасиеттері жоғары және дәнекерлеу қасиеттері жақсы.

Легирленген болаттар үш топқа бөлінеді:

1) – аз легирленген, легирлеу қосымшалардың мөлшері 2,5%-ға дейін;

2) – орта легирленген, легирлеу қосымшалардың мөлшері 2,6-10%;

3) – көп легирленген, легирлеу қосымшалардың мөлшері 10% көп.

Құрылыс металл конструкцияларда негізінде аз легирленген болаттар қолданылады, бірақ кейбір жағдайда орта легирленген болаттарда қолданылады. Болаттарды мартен және конвертор қорыту тәсілімен жасайды. Болаттардың қасиеттері және сапасы негізінде механикалық қасиеттері мен және химиялық құрамымен сипатталынады.

Болаттың химиялық құрамы

Болаттың химиялық құрамы әр түрлі қосымшалардың және қоспалардың мөлшері процентпен сипатталынады.

Көміртек (У) – аққыштық шекті және беріктікті ұлғайтады, бірақ дәнекерлену және пластикалық қасиеттерін төмендетеді, сондықтан МК аз көміртекті болаттар қолданылады. Болаттың құрамына арнайы легирлену қосымшаларды енгізеді, олар болаттардың қасиеттерін жақсартады. Мысалы:

Кремний (С) – беріктігін ұлғайтады, бірақ төзімділігін дәнекерлену қасиеттерін және соққы тұтқырлығын төмендетеді. Кремнийдің жағымсыз әсері марганең (Г) қосымшаның көп мөлшерімен басылады (төмендетеді).

Марганец (Г) - ұлғайтады, пластикалық қасиеттерін төмендетеді;

Мыс (Д) – беріктікті, коррозияға төзімділігін ұлғайтады;

Алюминий (Ю) – соққы тұтқырлығын ұлғайтады, фосфордың жағымсыз әсерін төмендетеді;

Азот (А) – легирлеу элементтермен қосыла болаттың механикалық қасиеттерін жақсартады;

Легирлеу қосымшалар – никель (Н), ванадий (Ф), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т), бор (Р) азкөміртекті болаттардың беріктігін және механикалық қасиеттерін жақсартады.

Кейбір қоспалар зиянды болады:

Фосфор – пластикалық және соққы тұтқырлық қасиеттері төмендейді, төмен температураның әсерінен болат морт қирауы мүмкін ( );

Күкірт – беріктігін төмендетеді, дәнекерленген кезде жарықшақтардың пайда болуына себеп болады (0,055-0,040%);

О₂, Н₂, N – оттегі, сутегі, азот – балқытылған болатқа аудан О₂, Н₂, N

түскен жағдайда болаттың морттылығы күшейтіледі.

Болатты балқытып қорытқан кезде, болаттың ашыту дәрежесіне байланысты олар бөлінеді:

– тынық болат;

– жартылай тынық болат;

– қайнатылған болат.

Егер балқытқан болатты ашытпасақ, онда газдар сыртқа шығып болат қайнаған су сияқты болады. Осындай болаттарды қайнатылған деп айтады. Бұндай болаттардың құрамында көпдеген газдар болады және тез суытылғаннан, болаттың құрамы біртекті емес болады.

Сондықтан балқытылған болаттың құрамына ашытқыш элементтер қосады – кремний (0,12¸0,30%) және алюминий (0,1%) дейін. Осы элементтер болаттың құрамындағы еріген оттегімен (О₂) қосылып, оның жағымсыз әсерін төмендетеді. Осы процессті – ашыту процесс деп санайдыжәне бұл кезде жылу шығарылады.

Ашытқан процестен кейін болатты тындырады және оны тынық деп атайды.

Қайнатылған және тынық болат ортасындағы болаттың сапасы жартылай тынық болаттың түріне сәйкес. Бұл жағдайда болатты кремний элементпен ашытады (0,05-0,15%).

Тынық болаттың құрамы біртекті, дәнекерлену қасиеттері жақсы, динамикалық әсерге және морт қирауына жақсы қарсыласады. Бірақ олар қайнатылған болаттармен салыстырсақ 12% қымбат, сондықтан оны қолдану шектелінеді.

Механикалық қасиеттер бойынша болаттар бөлінеді:

1) жай берікті, оған аз көміртекті болаттар жатады, көміртектің (У) мөлшері – 0,22%, аққыштық шегі МПа дейін, ал беріктік шегі МПа дейін ( -үзілуге уақытша кедергісі);

2) жоғары берікті, оған аз легирленген болаттар жатады: МПа, МПа дейін;

3) өте жоғары берікті, оған аз легирленген және термиялық бекемделген болаттар жатады: МПа, МПа;

Металлургия зауыттары жай берікті болаттарды үш топ бойынша дайындайды:

А тобы – механикалық қасиеттерге гарантия беріледі;

Б тобы – химиялық қасиеттерге гарантия беріледі;

В тобы – механикалық және химиялық қасиеттерге гарантия беріледі.

Металл конструкцияларда В топтағы болатты қолданады.

Аз көміртекті болаттардың маркасы ГОСТ 380-71^*. ГОСТ 23570-79; ГОСТ 19282-73^*, ГОСТ 19281-73^* әріппен және сандармен белгіленеді.

Мысалы: ВСт3 сп5; ВСт3Г пс5;

В – болат В топ бойынша дайындалған, оның механикалық және химиялық қасиеттеріне гарантия берілген;

Ст – сталь, болат;

З - азкөміртекті болат маркасының нөмірі. Болаттардың маркасы химиялық құрамы және механикалық қасиеттері бойынша келесі түрі болады СтО... Ст5, МК Ст3 қолданылады, олар беріктігі жоғары, пластикалық және дәнекерлену қасиеттері жақсы;

Сп – ашыту дәрежесі, спокойная – тынық;

Пс – полуспокойная – жартылай тынық;

Кп – кипящая – қайнатылған.

Г – құрамында марганец мөлшері жоғары;

5 – болаттың категориясы, аз көміртекті болаттар соққы тұтқырлық қасиеттері бойынша 6 категорияға бөлінеді. Әр категорияға болаттың химиялық құрамы, уақытша кедергісінің мөлшері және салыстырмалы ұзару деформациясы белгіленген.

Болат 18 сп, 18 Г сп

Болат В топ бойынша дайындалған, 0,18% көміртектің мөлшері;

Көпір конструкцияларды, гидротехникалық құрылыста және өте жауапты конструкцияларда аз көміртекті болаттарды маркасы М16с және 16Д қолданылады: а) 0,16% - молибден, (0,3-1,0%) – кремний (С);

б) 0,16% - көміртекті, мыс (Д) - 0,3-1,0%.

Бірінші сан – көміртектің мөлшері (%)

Одан кейін әріп – легирлену қосымшалар, егер әріптен кейін сан жоқ болса онда ол легирлену қосымшаның мөлшерін көрсетеді.

14Г2 – 0,14% көміртегі (У), марганец (г) -0,02%,

15хСНД– 0,15% көміртегі; хром (х), кремний (с), нигель (н), мыс (Д), әр лигерлену қоспаның мөлшері (0,3-1,0%).

МК материалдардың жұмыс істеу жағдайына байланысты 4 топқа бөлінеді (СНиП ІІ-23-81^*):

І топ: - Өте ауыр жағдайда жұмыс істейтін және динамикалық, вибрациялық немесе жылжымалы күшсалмақтардың тікелей әсер ететін, пісіріп дәнекерленген конструкциялар және олардың элементтері; І топқа жатады – кранастындағы арқалық, жұмыс алаңның арқалықтары, бункерлердің және жүк арту эстакалардың конструкциялары, фермалардың фасонкалары, галереялардың аралық құрылыс конструкциялары, электр жүйесінің биіктігі 60м-ден жоғары тіреулері, және т.т.;

ІІтоп-Статикалық күшсалмақтардың әсеріне жұмыс істейтін пісіріп дәнекерленген конструкциялар немесе олардың олардың элементтері және дәнекерленген қосылыстары жоқ 1-ші топтың конструкциялары; ІІ топқа жатады – фермалар, қаңқаның рамалары, жабын арқалықтары, саты косоурлары, жоғары вольтты электржүйелердің тіреулері, галереялардың тіреулері, иілген және иіліп-созылған элементтер;

ІІІтоп-Статикалық күшсалмақтардың әсеріне жұмыс істейтін сығылып немесе сығылып иілетін пісіріп дәнекерленген конструкциялар және олардың элементтері, тағы дәнекерленген қосылыстары жоқ ІІ топтың конструкциялары; ІІІ топқа жатады – ұстындар, тіреулер, тірек плиталар, құрал жабдықтарды көтеретін конструкциялар, жабын арқалықтар және т.б.

ІУтоп-Ғимараттардың қосалқы қосылыстары және дәнекерленген қосылыстары жоқ ІІІ топтың конструкциялары. Байланыс, фахверк элементтері, сатылар, алаңдар, қоршаулар, кабельді каналдың металл конструкциялары және т.б...