Группы сталей по прочности. Выбор сталей для строительных конструкций. Сортамент для стальных конструкций

Улучшение механических свойств стали

Достигается термической обработкой.

Нормализация(разновидность отжига) нагрев проката свыше 910°С - 930°С с последующим охлаждением на воздухеЗакалказаключается в нагреве стали выше 910°С -930°С с последующим быстрым охлаждением. Отпускзаключается в нагреве проката до t=723°С с последующим медленным охлаждением для получения более однородного и устойчивого структурного строения сплава. При высоком отпуске(600 - 650°С) временное сопротивление стали снижается, а пластичность повышается.

Низкий отпуск (350 - 400°С) ухудшает показатели ударной вязкости.

Виды производства стали, применяемой
в металлических конструкциях

Сталь, применяемая в металлических конструкциях, производится двумя способами: в мартеновских печах и конверторах с продувкой кислородом сверху. Нераскисленные стали «кипят» при разливке в изложницы вследствие выделения газов: такая сталь носит название кипящей и оказывается более засоренной газами и менее однородной.

Раскисленные стали не кипят при разливке в изложницы, поэтому их называют спокойными.

Полуспокойная сталь по качеству является промежуточной между кипящей и спокойной. Она раскисляется меньшим количеством кремния, редко алюминием. Стали с одинаковым химическим составом и механическими свойствами составляют одну марку стали.

В зависимости от механических свойств (предела текучести) все стали, применяемые длястроительных конструкциях, в соответствии с СНиП 2-23-81* объединены в классы прочности (классы стали). Таких классов шестнадцатьВ зависимости от назначения и гарантируемых характеристик углеродистая сталь подразделяется на три группы:группа А—гарантируются механические свойства;группа Б — гарантируется химический состав;группа В — гарантируются механические свойства и отдельные требования по химическому составу.

В строительных конструкциях применяется преимущественно сталь группы В, так как для обеспечения прочности необходима гарантия механических свойств, а для свариваемости и высокого качества стали требуется соблюдение норм по химическому составу. Для второстепенных нерасчетных элементов конструкций иногда применяется сталь группы Б. Сталь группы А в строительных конструкциях, как правило, не применяется.

В зависимости от нормируемых показателей стали всех групп подразделяют на 6 категорий(химический состав, R_un, R_yn, изгиб в холодном состоянии, ударная вязкость при t=+20 °С и t=-20 °С, после механического старения). Обозначения марок углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 приняты буквенно-цифровыми. Буквы Ст означают слово «сталь», цифры 0, 1, 2, 3, 4 и .т, д. – условный порядковый номер марки в зависимости от химического состава стали и ее свойств. Для стали групп Б и В перед обозначением марки стали ставится буква Б или В. Степень раскисления стали обозначается индексами «сп» (спокойная), «пс» (полуспокойная) и «кп» (кипящая), добавляемыми к обозначению марки стали.

Сортамент для стальных конструкций

Сортаментом называют каталоги (ГОСТ) поставляемых металлургическими заводами листов и профилей с указанием их формы, размеров, геометрических характеристик, массы. Сортамент разработан на основе результатов многолетнего развития металлических конструкций и работ по теории сортамента.

В стальных конструкциях применяется листовая и профильная прокатная сталь. Профильная сталь разделяется на сортовую (круг, квадрат, полоса, уголки) и фасонную (двутавры, швеллеры, шпунтовые и другие фасонные профили). Кроме этого, широко применяется сортамент вторичных профилей:

– сварных, профиль которых образован соединением на сварке отдельных полос или листов;

– гнутых, образованных холодной гибкой стальных полос и листов.

Влияние различных факторов на свойства стали.

Влияние химического состава на механические свойства стали

Химический состав сталихарактеризуется процентным содержанием в ней различных компонентов и примесей.

Углерод (У) – повышает предел текучести и временное сопротивление стали, однако пластичность и свариваемость стали уменьшаются. Поэтому в строительных конструкциях применяют только низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,22 %.

Кремний (С) –раскисляет сталь, увеличивает предел текучести и временное сопротивление, ухудшает свариваемость, стойкость против коррозии и сильно снижает ударную вязкость.

Марганец (Г) – увеличивает предел текучести и временное сопротивление стали.

Медь (Д) – повышает прочность стали и увеличивает стойкость ее против коррозии. Избыточное (более 0,7 %) содержание меди способствует старению стали.

Алюминий (Ю) – хорошо раскисляет сталь, повышает ее ударную вязкость.

Азот (А) – увеличивает хрупкость стали, особенно при низких температурах, и способствует ее старению.

Никель (Н), хром (X), ванадий (Ф), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т), бор (Р)являются легирующими компонентами, улучшающими механические свойства стали; применение их для сталей, используемых в строительстве, ограничивается дефицитностью и высокой стоимостью.

Ряд примесей является вредным для сталей, сильно ухудшая ее конструкционные качества;

Фосфор (П) – резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, а также делает ее хладноломкой (хрупкой при отрицательных температурах),

Сера – несколько уменьшает прочностные характеристики стали и, главное, делает ее красноломкой (хрупкой и склонной к образованию трещин при температуре 800 – 1000°С), что влечет за собой появление сварочныхтрещин.

Кислород, водород и азот,которые могут попасть в расплавленный металл из воздуха и остаться там, ухудшают структуру стали и способствуют увеличению ее хрупкости.

Виды дефектов кристаллической решетки и механизм разрушения стали. Работа стали при неравномерном распределении напряжений.