Конструкционные низколегированные стали

Низкоуглеродистые и низколегированные стали (табл. 1) содержат повышенное количество марганца и кремния, а также хром, никель, медь и некоторые другие элементы. Эти стали в горячекатаном состоянии или после нормализации (улучшения) применяют для сварных конструкций, магистральных нефте- и газопроводов, для армирования железобетонных конструкций и реже для изготовления деталей машин.

Таблица 1

Механические свойства и назначение некоторых

низколегированных сталей

Марка стали	sв кгс / мм^2	s0,2 кгс / мм^2	d,%	Назначение

Сталь для конструкций ГОСТ 19282-73

09Г2				Сварные конструкции
14Г2	47(54)	34(40)	21(18)	Сварные конструкции доменных печей, пылеуловителей, воздухонагревателей и т.д.
17ГС	52(54)	34-45 (40)	23(18)	Газопроводные трубы, корпусы аппаратных конструкций.
14ХГС				Сварные трубы магистральных газопроводов.
15ХСНД	50(60)	35(50)	21(17)	Строительные фермы, мосты, вагоны, рамы и т. д.

Сталь для армирования железобетонных конструкций ГОСТ 5781-75

35ГС				Периодические профили для армирования железобетонных конструкций.
25Г2С				Периодические профили для армирования железобетонных конструкций.

Во всех сталях присутствует 0,3 % Cu (Д), в скобках указаны механические свойства после закалки и отпуска.

Эти стали обычно не подвергаются термической обработке. Стали должны обладать высоким пределом текучести, достаточной пластичностью и высоким сопротивлением хрупкому разрушению.

Легирующие элементы, растворяясь в феррите, уменьшают размер зерна и, увеличивая склонность аустенита к переохлаждению, способствуют измельчению карбидной фазы.

Поэтому низколегированные стали по сравнению с углеродистой сталью обыкновенного качества (Ст2, Ст3, Ст4) имеют более высокое значение пределов прочности и текучести при сохранении хорошей пластичности, меньшей склонности к старению и хладноломкости. Применение низколегированных сталей, имеющих s_0,2 =35кгс/мм², взамен углеродистых позволяет сэкономить до 15% металла, а при s_0,2 =40кгс/мм² экономия достигает 25 – 30%.

Никель понижает порог хладноломкости. Это важно для строительных сталей, для которых при – 40°С ударная вязкость должна быть £4 кгс·м/см².

Низколегированные низкоуглеродистые стали хорошо свариваются. Это значит, что они не образуют при сварке холодных и горячих трещин, и свойства сварного соединения и участков, прилегающих к нему (зоны термического влияния), близки к свойствам основного металла. Стали, предназначенные для сварных конструкций, дополнительно раскисляют алюминием или титаном, чтобы предотвратить укрупнение зерна в околошовной зоне в процессе сварки. Введение меди, никеля или одновременно меди и фосфора увеличивает коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях (стали 10ХСНД 10ХНДП 15ХСНД).

Низколегированные стали нередко поставляют после нормализации (или нормализации и высокого отпуска). Нормализация несколько повышает пределы прочности и текучести, и, измельчая зерно, улучшает пластичность и вязкость, уменьшая склонность к хрупкому разрушению. Некоторые стали (14Г2, 17ГС, 15ХСНД) поступают после закалки и отпуска, что значительно повышает их прочность (см. табл. 1, цифры, приведенные в скобках), понижает порог хладноломкости и склонность к старению.

Применение в строительстве термически обработанных профилей и листов из низколегированной стали, имеющей s_0,2 =40¸50 кгс/мм², дает экономию металла до 50%.

Хорошее сочетание механических и технологических свойств достигается при легировании низкоуглеродистой стали 0,08 – 0,18% V и £ 0,02% N. При взаимодействии ванадия с азотом образуется нитрид ванадия, позволяющий получить сталь с очень мелким зерном (№ 10 – 12 балл) и низким порогом хладноломкости (– 80°С). На этом принципе разработаны и освоены низколегированные стали (14Г2АФ, 16Г2АФД, 12Г2АФ и др.) с пределом текучести до 45 кгс/мм² (после нормализации).

Высокопрочные арматурные стали (табл. 1) для предварительно напряженных железобетонных конструкций получают двумя способами: хорошо свариваемые – путем легирования элементами, образующими бейнитную структуру, и несвариваемые – термическим упрочнением (закалка и отпуск на специальных установках для электротермоупрочнения), относительно низколегированных сталей, содержащих повышенное количество углерода.

Учитывая массовый характер производства железобетонных изделий легирование арматурных сталей допускается лишь недефицитными элементами: свариваемых – марганцем и хромом (например, стали 10ХТ, имеющей s_0,2 =30 кгс/мм², или 20ХГ2 s_0,2 =80 кгс/мм²), а не свариваемых – кремнием (например 40С s_в =100 – 120кгс/мм²).

Дата добавления: 2014-12-23