Основные марки строительных сталей (малоуглеродистых и низколегированных) и основные физико-механические характеристики сталей.

В строительных сталях углерода содержится от 0,1 до 0,22% по массе. Кроме того, сталь может содержать ряд элементов, которые являются основными нелегирующими добавками или вредными примесями.

Строительные стали делят на стали обычной прочности (малоуглеродистые), имеющие предел текучести (браковочный) s_т=23 кгс/мм² (~2,3×10⁸ Н/м²) и временное сопротивление s_в=38 кгс/мм², повышен­ной прочности (низколегированные) с s_т=29-40 кгс/мм² и s_в=44-52 кгс/мм², высокой прочности (низколегированные и термически упрочненные) с s_т =45-75 кгс/мм² и более и s_в=60-85 кгс/мм² и более.

В СНиП II-В.3-72 стали разделены на семь классов (см. табл. 11.1) в соответствии с показателями временного сопротивления (в числителе) и предела текучести (в знаменателе) в кгс/мм² (например, С44/29).

В зависимости от технологии изготовления стали могут быть кипящими (обозначение кп), полуспокойнъгми (пс), спокойными (сп). Кипящая сталь по сравнению со спокойной хуже сваривается, хладноломка, склонна к старению, т.е. увеличению хрупкости и некоторому повыше­нию прочности с течением времени. Спокойные стали дороже кипящих примерно на 12%. Полуспокойные стали по стоимости и свойствам зани­мают промежуточное положение между кипящими и спокойными. Низколегированиую сталь выплавляют только спокойную.

Малоуглеродистые стали поставляют по трем группам: А-по меха­ническим свойствам; Б-по химическому составу; В-по механиче­ским свойствам и химическому составу. Для несущих конструкций сталь заказывают по группе В. Все низколегированные стали поставляют по механическим свойствам и химическому составу.

В ГОСТ 380-71 нормированы требования, предъявляемые к сталям в зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации, в связи с чем стали подразделены на 6 категорий.

Наибольшее применение для строительных целей находят стали марок СтЗ и СтЗГ (с содержанием марганца от 0,8 до 1,1%).

Согласно ГОСТ 380-71 полная марка стали содержит: группу поставки-Б или В (группа А не указывается), условный номер марки - СтЗ, СтЗГ, буквы, отвечающие способу раскисления, — кп,, пс, сп и ка­тегорию. Например, марка ВСтЗпс5 означает сталь, поставляемую по механическим свойствам и химическому составу, марки СтЗ, полуспокойную, 5-й категории.

Для маркировки низколегированных сталей применяют буквенно-цифровую систему. Содержание углерода в сотых долях процента дают в первых двух цифрах обозначения марки стали. Легирующие добавки обозначают буквами, содержание легирующих элементов, превышающее 1%, ставят после соответствующей буквы в целых единицах (процен­тах). Содержание элемента менее 0,3% в маркировке стали не обозна­чают. Легирующими добавками являются марганец (обозначение Г), кремний (С), медь (Д), никель (Н), хром (X) и др. Например, марка 10ХСНД. Означает низколегированную сталь с содержанием углерода 0,1%, с добавками хрома, кремния, никеля и меди в количестве от 0,3 до 1%; 14Г2-сталь низколегированная, с содержанием углерода 0,14%, с добавкой марганца от 1 до 2% (содержание других легирующих доба­вок до 0,3%).

Вредные примеси - сера, фосфор, азот и кислород. Сера делает сталь красноломкой, т. е. хрупкой при температуре 800-1000°С, что затрудняет изготовление прокатных профилей и увеличивает склонность металла к образованию трещин при сварке. Фосфор делает сталь круп­нозернистой и хрупкой при пониженных температурах (хладноломкой). Содержание серы в мартеновских сталях не должно превышать 0,055%, а фосфора-0,045%. Весьма перспективны термически упрочненные стали (малоугле­родистые и низколегированные).

Для определения механических свойств стали производят испыта­ние образцов стандартных размеров. Основные показатели получают при испытании на растяжение. По остаточному удлинению e=0,2% устанавливают условный предел текучести стали s_0,2. Для сталей, содержащих 0,1-0,3% углерода (в частности, СтЗ), на диаграмме s-e появляется площадка текучести; отвечающее ей напряжение s_т - предел текучести - практически равно значению s_0,2. При дальнейшем возрастании напряжений наступает ста­дия самоупрочнения стали, на которой фиксируется временное сопро­тивление s_в, отвечающее предельной нагрузке, после чего на образце начинает образовываться шейка, приводящаяего к разрыву.

Важной характеристикой свойств стали является относительное удлинение где l_к - длина образца после разрыва; l_о - первоначальная длина об­разца.

При работе стали на динамические ударные нагрузки возможно хрупкое разрушение. Испытание стандартных образцов с округленной выточкой на маятниковом копре характеризует ударную вязкость стали. При этом испытании определяют величину работы, необходимой для разрушения образца, отнесенной к площади поперечного сечения образ­ца (кгс×м/см²). С понижением температуры ударная вязкость уменьша­ется. Испытания могут производиться при температуре t=20°С, а так­же при отрицательных температурах от -20° С до -40° С: при спе­циальных требованиях - при более низких температурах (например, t=-70°С).
Вопрос 20