Структура і класифікація конструктивних сталей

Лекція 2

І.  Структура  і  класифікація  конструктивних  сталей

Якість  сталі,  що  застосовується у  будівництві,  визначається:

механічними  властивостями  /тимчасовий  опір  і  межа  плинності, відносне  подовження при  розриві,  ударна  в"язкість,  тощо/;

зварюваністю,  яка  залежить  від хімічного  складу;

корозійною  стійкістю.

Щодо механічних  властивостей,  сталі  розподіляються  на  три  групи:

звичайної  міцності  /маловуглецеві/;

підвищеної  міцності*,

високої  міцності.

Основа  сталі - ферит,  тобто  чисте  залізо   Fe.   Він  має  малу міцність  і  дуже  пластичний,  тому  у  чистому  вигляді  не  застосовуєть­ся,  Міцність  фериту  в  сталях  підвищується  більш міцними  прошарками перліту.  Міцність  сталей  підвищують додаванням  вуглецю  /маловугле­цеві  сталі/,  легуванням  марганцем  /Г/,  кремнієм  /С/,  хромом  /X/, міддю  /Д/,  нікелем  /Н/,  азотом  /А/,  алюмінієм  /й/\  ванадієм  /Ф/, молібденом  /М/  та  ін.  /низьколеговані  сталі  підвищеної  міцності/і легуванням  і  термічним  зміцненням  /сталі  високої  міцності/.

ііікідливі  домішки  у  сталях  /фосфор,  сірка/  погіршують  якість сталей,  тому  їх  кількість  обмежується.  Шкідливо  впливають  і  гази,  що можуть потрапити  до  сталі  у  момент,  коли  вона  знаходиться у  розплав­леному  стані,  властивості  сталі  покращують  термічною  обробкою  /нор­малізація;  загартування  і  відпуск/.

Залежно  від  способу  виробництва  розрізнюють  сталі  киплячі  /кп/, напівспокійні  /пс/  і  спокійні  /сп/.  Якщо  під час  розливання у форми сталь  вирує  внаслідок  виділення  газів₉  то  така  сталь  називається киплячою;  вона найменш  однорідна.  Для  підвищення  якості  сталь  роз­кислюють  шляхом додавання  кремнію,  алюмінію  або  інших   ферросплавів. Такі  сталі  не  киплять  у  процесі  розливання  і  тому  називаються  спо­кійними»  вони  мають  найкращі  якості  /але  їх  вартість  найвища/;  за­стосовують  їх  у  разі  зведення  відповідальних  конструкцій.  Напівспо­кійні  сталі  мають  проміжні  властивості  між  киплячими  і  спокійними сталями,  але дешевші  від  спокійних. Сталі,  що  застосовують  у  будівництві,  мають  позначення  С235, С245  і  т.д.  відповідно до  ГОСТ 27772-88.  Цифровий  індекс  відповідає нормативному    значенню  межі  плинності тонкої листової сталі,  тобто для сталі С245 Ryn=245 МПа.

Сталі  С235-С275 -  це маловуглецеві  сталі марок СтЗ  і  СтЗГпс, Ry =  190 -280 МПа.  СтЗ   /кипляча,  спокійна, і  напівспонійна/  із вмістом  вуглецю до  0,22% поставляється  по  трьох  групах:  А -  за  меха­нічними  властивостями, Б -  за хімічним  складом;  В  -  за механічними властивостями  і  хімічним  складом,

У сталях  СтЗГпс  вміст  марганцю  підвищено.

В марці сталі  може  бути  вказано  її  категорію  за ударною в"язкістю,  залежно  від  температури  експлуатації,  наприклад: ВСтЗпс6.

Сталі  підвищеної  міцності  одержують  легуванням  або  за допомогою термообробки маловуглецевої  сталі,  наприклад:  сталь  С285  /ВСтЗГпс/.

Низьколеговані  сталі  С345-С390  відповідають  таким  маркам:

10Г2С:  0,10%  вуглецю,  до  2% марганцю,  до  1%  кремнію;

14Г2АФ:  0,14% вуглецю,  до 2% марганцю,  азоту  і  ванадію  -  кож­ного до1%;

15ХСНД:  0,15% вуглецю,  до  1% хрому,  кремнію,  нікелю,  міді.

Сталі  високої  міцності  С440-С590 мають  такі  позначення: 16Г2АФ,  12Г2СМФ,  12ГН2МФАЮ.

Застосування  сталей  високої  міцності  дає    економію матеріалів до  25...30%

У конструкціях,  на  які  може  вплинути  атмосферна  корозія,  засто­совують  сталі  з добавками хрому,  нікелю,  міді.  У мембранах  застосо­вують  неіржавіючі  сталі  з додаванням  фосфору.

Марку  сталі  вибирають  як  результат  варіантного  проектування  від­повідно до [8].  В  одній  конструкції  слід  застосовувати мінімальну кількість марок  сталі  й профілів.    На  вибір марки  сталі  впливають:

температура  середовища і характер  навантаження /статичні,  динамічні,  вібраційні  наван­таження/;

види напруженого  стану  /згин,  стиск/;