Стальные конструкции. Материалы для МК. Классы и марки сталей

По прочностным свойствам стали условно делятся на три группы: обычной (Ơ _у = 29 кН/см), повышенной (Ơ _у = 29-40 кН/см) и высокой прочности (Ơ _у > >40 кН/см).

Повышение прочности стали, достигается легированием и термической обработкой. По химическому составу стали, подразделяются на углеродистые и легированные. Углеродистые стали состоят из железа и углерода с добавкой кремния (или алюминия) и марганца.

Легированные стали помимо железа и углерода имеют специальные добавки, улучшающие качество стали. Однако, добавки ухудшают свариваемость стали и удорожают ее, поэтому в строительстве используют низколегированные стали с содержанием добавки не более 5%.

Основными легирующими добавками являются кремний (С), марганец (Г), медь (Д), хром (Х), никель (Н), ванадий (Ф), молибден (М), алюминий (Ю), азот (А).

В зависимости от вида поставки стали подразделяются на горячекатаные и термообработанные (закалка в воде и высокотемпературный отпуск). По степени раскисления стали могут быть кипящими, полуспокойными и спокойными.

Спокойные стали используют при изготовлении ответственных конструкций, подвергающихся динамическим воздействиям. Полуспокойная сталь – промежуточная между кипящей и спокойной.

Классы стали

Класс I - Сталь строительная, используется для строительных задач. По химическому составу - эта сталь ключевым образом углеродистая, а по технологии производства - сталь нормального качества (рядовая). Эта сталь, как правило, не подвергается тепловой обработке (закалке) и употребляется в состоянии, заработанном обработкой давлением. Класс II - сталь машиностроительная (конструкционная). По химическому составу данная сталь углеродистая или легированная, по способу производства - качественная или высококачественная. Крупная доля стали данного класса подвергается термической обработке.Класс III - сталь инструментальная. По химическому составу сталь углеродистая и легированная, а по методу изготовления - качественная и крайне редко (для наименее ответственного, например, слесарного инструмента) рядовая сталь. Лишь в специализированных случаях инструментальная сталь используется в качестве конструкционной для изготовления деталей машин особого назначения (шарикоподшипники, пружины). Для инструментов отдельных типов (например, для молотовых штампов) используется еще доэвтектоидная сталь.

Класс IV - сталь с своеобразными физическими качествами. По химическому составу - это легированная сталь а по технологии производства - высококачественная или качественная сталь, которая требует в некоторых случаях соблюдения особых условий выплавки (например, в вакууме, электрошлаковым переплавом или в атмосфере инертных газов) и последующей отделки.

Стали, с высоким содержанием углерода обычного качества обозначают буквами Ст., после которых ставятся цифры 1, 2, 3. К примеру: стали обозначения 3 обозначаются — Ст. 3. Углеродистые стали высокого качества обозначают цифрами 10, 15, 20, 25 и т. д., которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.Инструментальные углеродистые стали обозначают буквой У и цифрой, которая указывает среднее содержание углерода в десятых долях %. К примеру, сталь У7 маркируют инструментальную углеродистую сталь со средним содержанием углерода 0,7 процентов.Легированные стали обозначают также по цифрово-буквенной системе, которая устанавливается ГОСТ. Первые две цифры в них обозначают содержание углерода. Цифры, которые поставлены после буквы, обозначают использование содержание легирующего элемента (в целых процентах). Если легирующего элемента присутствует < 1%, цифра не ставится.Кое-какие высоколегированные стали из-за непростого марочного обозначения выделяются в отдельные группы, каждой из которых присваивается отдельная буква; в марочном обозначении она устанавливается первой: Р — быстрорежущие стали; Ж — хромистые стали; Ш — шарикоподшипниковые стали; Е — магнитные стали; Я — хромоникелевые нержавеющие стали.

Заводы-производители, которые выпускают сталь согласно принятым правилам, окрашивают концы прутьев стали в различные цвета, которые присваиваются соответствующей марке стали.

?. Физико-механические характеристики строительных сталей

Стали для строительных конструкций разделяют на виды и маркируют условными обозначениями, в которых отражается состав и назначение стали, механические и химические свойства, способы изготовления и раскисления.

Среди физических свойств сталей наибольшее значение имеют истинная плотность, температура плавления, теплоемкость, теплопроводность, коэффициент температурного расширения.

Температура плавления — температура, при которой сталь из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плавления железа 1535°С, но при введении в его состав углерода и других элементов она изменяется. Например, чугун с содержанием 4,3 % углерода плавится около 1130°С.

Механические свойства сталей характеризуются пределом прочности при растяжении, пределом текучести относительным удлинением, твердостью и ударной вязкостью. Испытание на растяжение является основным при оценке механических свойств сталей, применяемых в строительстве.

Твердость — способность стали сопротивляться вдавливанию в нее других, более твердых тел, например алмазного конуса или стального шарика.

Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее величина определяется количеством работы, необходимой для разрушения стального образца на маятниковом копре.

Среди химических свойств сталей наиболее важным является коррозионная стойкость, которая характеризует способность сталей сопротивляться разрушающему действию окружающей среды.

Технологические свойства показывают способность сталей к обработке давлением, резанием, литьем, сваркой и др.

Основное технологическое испытание стали — испытание ее образцов на загиб в холодном состоянии под воздействием равномерно возрастающей нагрузки. Различают следующие виды испытаний: загиб до определенного угла, загиб вокруг оправки до параллельности сторон, загиб до полного соприкосновения сторон (вплотную). Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие в нем после загиба трещин, расслоений или излома.

Испытание стали на растяжение с одновременной оценкой ее упругости производят на образцах в форме стержня круглого или прямоугольного сечения. Для этого используют разрывные машины, снабженные приспособлением для записи диаграммы растяжения образца.

Термическая обработка улучшает физико-механические свойства стали. Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, отпуск, отжиг, нормализацию.

1 Методика проведения испытаний сталей на определение их металлических свойств в учебнике не рассматривается, так как этому уделено много места в лабораторных практикумах.

Закалка заключается в нагреве стали до 800—900 °С и быстром охлаждении ее в воде или масле. Закалка увеличивает прочность и твердость стали, но снижает ударную вязкость. Отпуск закаленной стали — медленный ее нагрев до 200—350 °С, выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением на воздухе. При отпуске стали снижается твердость, но повышается вязкость. Отжиг — нагрев стали до определенной температуры, выдержка и медленное охлаждение в печи. Отжигают сталь для снижения твердости и повышения ее вязкости. Нормализация стали — разновидность отжига, состоящая из нагрева ее до температуры ниже температуры закалки, выдержки при этой температуре и охлаждения на воздухе. Нормализация повышает твердость, прочность и ударную вязкость стали. Для увеличения прочности и твердости поверхностных слоев стальных изделий производят поверхностную закалку токами высокой частоты, а также цементацию стали, т. е. насыщение углеродом ее поверхностного слоя при нагреве в углеродистой среде.

Поиск по сайту: