Види сталей

Стали для будівельних конструкцій розділяють на види і маркірують умовними позначеннями, в яких відображається склад і призначення стали, механічні і хімічні властивості, способи виготовлення і розкислювання.

1.1.Маркірування сталей.

За стандартом марку вуглецевої сталі звичайної якості позначають буквами Ст і цифрами від 0 до 7. Якісні вуглецеві стали маркірують двозначними цифрами, що показуює вміст вуглецю у сотих частинах відсотка (0,8; 25 і т. д.). У позначенні марок киплячої сталі додають «кп», напівспокійної -«пс», спокійної -«сп», наприклад Ст3сп, Ст5пс, Ст2кп.

1.2.Вуглецеві стали.

Сталь вуглецева звичайної якості - сплав заліза з вуглецем. У її складі також присутні в невеликій кількості домішки: кремній, марганець, фосфор і сірка, кожна з яких робить певний вплив на механічні властивості стали. У сталях звичайної якості, які використовують у будівництві, вуглецю міститься 0,06-0,62 %. Стали з низьким вмістом вуглецю характеризуються високою пластичністю і ударною в'язкістю. Підвищений вміст вуглецю додає сталі крихкість і твердість.

Для підвищення якості будівельних сталей в сплави додають домішки - марганець і кремній. Вміст марганцю 0,25-0,9 %; він підвищує міцність стали без значного зниження її пластичності. Кремній, вміст якого в звичайних сталях не перевищує 0,35 %, не робить істотного впливу на властивості стали. Фосфор і сірка є шкідливими сумішами. Фосфор робить сталь крихкою (холодноламкою), у зв'язку з цим вміст його в будівельних сталях не повинно перевищувати 0,05%. Присутність сірки в кількості більше 0,07 % знижує її міцність і корозійну стійкість. Основні характеристики якості вуглецевої сталі - границі текучості і міцності при розтягуванні, а також величина відносного подовження.

Найбільш ширше в будівництві використовують сталь марки Ст3, яка йде на виготовлення металевих конструкцій цивільних і промислових будівель і споруд, опор лінії електропередач, резервуарів і трубопроводів, а також арматури залізобетону. Якісні конструкційні вуглецеві стали застосовують, як правило, в машинобудуванні, а інструментальні вуглецеві стали - для виготовлення різних ріжучих інструментів.

1.3. Леговані стали.

Низьколеговані стали найчастіше застосовують у будівництві. Вміст вуглецю в низьколегованих сталях не повинен перевищувати 0,2 %,так як з його зростанням знижуються пластичність і корозійна стійкість, а також погіршується звариваємість стали. Легуючі добавки впливають на властивості стали таким чином:

· марганець збільшує міцність, твердість і опір стали зносу;

· кремній і хром підвищують міцність і жаростійкість;

· мідь - стійкість сталі до атмосферної корозії;

· нікель сприяє поліпшенню в'язкості без зниження міцності.

Низьколеговані стали мають вищі механічні властивості, ніж маловуглецеві. Стали, що містять нікель, хром і мідь, високопластичні, добре зварюються, їх з успіхом використовують для зварних і клепаних конструкцій промислових і цивільних будівель, труб і т.д.

Средне- і високолеговані стали вживають у будівництві тільки тоді, коли потрібно забезпечити конструкціям високу корозійну стійкість. Для цього конструкції виготовляють із спеціальної неіржавіючої сталі.

2. Властивості сталей.

Серед фізичних властивостей сталей найбільше значення мають: істинна густина, температура плавлення, теплоємність, теплопровідність, коефіцієнт температурного розширення

Температура плавлення - температура, при якій сталь з твердого стану переходить в рідке. Температура плавлення заліза 1535°С, але при введенні до його складу вуглецю і інших елементів вона змінюється. Наприклад, чавун із вмістом 4,3 % вуглецю плавиться біля 1130°С.

Коефіцієнт температурного розширення - показник відносного подовження сталевого зразка при підвищенні температури на 1° рівний (11-11,9) 10^-6°С.

Механічні властивості сталей характеризуються межею міцності при розтягуванні, межею текучості, відносним подовженням, твердістю і ударною в'язкістю.

Випробування стали на розтягування з одночасною оцінкою її пружності виробляють на зразках у формі стрижня круглого або прямокутного перетину. Для цього використовують розривні машини, забезпечені пристосуванням для запису діаграми розтягування зразка.

По вертикальній осі діаграми відкладають розтягуюче навантаження, а по горизонтальній - відповідний приріст довжини зразка. На діаграмі розтягування пряма ділянка (від початку координат до крапки 1) показує, що подовження ∆ l випробовуваного зразка прямо пропорційно прикладеному навантаженню Р₁. Максимальна напруга, при якій зберігається пряма пропорційність між подовженням зразка і прикладеним Подовження навантаженням, називається межею пропорційності δ_пр. Деформації зразка, в якому напруги не перевищують межу пропорційності, є пружними, і при знятті навантаження відновлюється первинна довжина зразка. При незначному підвищені навантаження до Р₂ (крапка 2) зразок починає витягуватися (сталь «тече»), хоча навантаження залишається постійним, що відповідає горизонтальному майданчику на діаграмі. Напруження, при якому з'являється текучість стали, називається межею текучості ат. Зразок придбаває залишкові деформації, тобто деформації, що залишаються в зразку після зняття навантаження.

При подальшому збільшенні навантаження до Р наступає розрив зразка (крапка 3). Максимально досягнута при цьому напруга в зразку називається межею міцності стали δ_т, МПа.

Відносне подовження зразку при випробуванні на розрив характеризує пластичність стали, тобто здатність придбавати значні залишкові деформації без розривів і тріщин.

Випробування на розтягування є основним при оцінці механічних властивостей сталей, які використовують у будівництві.

Твердість - здатність стали чинити опір вдавлюванню в неї інших, твердіших тіл, наприклад алмазного конуса або сталевої кульки.

Ударна в'язкість - властивість стали протистояти динамічним (ударним) навантаженням.

Серед хімічних властивостей сталей найважливішим є корозійна стійкість, яка характеризує здатність сталей чинити опір руйнуючій дії навколишнього середовища.

Технологічні властивості показують здібність сталей до обробки тиском, різанням, литвом, зваркою і ін.

Термічна обробка покращує фізико-механічні властивості стали. Розрізняють наступні види термічної обробки стали:

· загартування,

· відпустку,

· відпал,

· нормалізацію.

Загартування полягає в нагріві стали до 800-900 °С і швидкому охолоджуванні її у воді або маслі. Загартування збільшує міцність і твердість стали, але знижує ударну в'язкість.

Відпустка загартованої сталі - повільний її нагрів до 200-350 ° С, витримка при цій температурі з подальшим повільним охолоджуванням на повітрі. При відпустці стали знижується твердість, але підвищується в'язкість.

Відпал - нагрів стали до певної температури, витримка і повільне охолоджування в печі. Відпалюють сталь для зниження твердості і підвищення її в'язкості.

Нормалізація стали - різновид відпалу, що складається з нагріву її до температури нижчої за температуру гарту, витримки при цій температурі і охолоджування на повітрі. Нормалізація підвищує твердість, міцність і ударну в'язкість стали.

Контрольні запитання

1. Яким чином маркіруються сталі.?

2. Назвіть основні властивості сталей.

3. Що називають коефіцієнтом температурного розширення?

4. Назвіть види термічної обробки сталі.

Література

1. Кривенко П.В., Пушкарьова К.К., Барановський В.Б. та інші - Будівельне матеріалознавство: Підручник.- К.: ТОВ УВПК “Ексоб”, 2004. – 704 с., с.

2. Кривенко П.В., Барановський В.Б., Безсмертний М.П. та інші - Будівельні матеріали: Підручник.- К.: Вища школа, 1993. – 389 с., с.

Дата добавления: 2014-01-07