Стали для строительных конструкций. Структура стали. Химический состав стали. Механические свойства стали, страница 4

способ соединения элементов (сварка, болты, заклепки).

Наиболее высокие требования к стали предъявляются при проектировании сварных конструкций, работающих под воздействием динамических и вибрационных нагрузок, испытывающих сложное напряженное состояние, так как для них повышена опасность хрупкого разрушения. При прочих равных условиях конструкции, не имеющие сварных соединений, могут выполняться из стали более низкого качества.

Обычно нормы проектирования содержат рекомендации по выбору стали с учетом конкретных условий эксплуатации и требований, предъявляемых к конструкциям. Окончательное назначение марки стали для конструкции производится  по результатам технико-экономического анализа.

Вопросы для контроля

1. Какие стали используются в строительстве?

2. Назовите способы повышения прочности стали.

3. Назовите основные прочностные характеристики стали и дайте им определения.

4. Что является мерой пластичности стали?

5. Для чего производится термическая обработка стали?

6. Перечислите основные виды термообработок и дайте им краткую характеристику?

7. Какие параметры влияют на выбор марки стали для конструкций?

ЛЕКЦИЯ 3

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

В таблице Менделеева алюминий стоит под номером  13. Плотность 2,7 г/см³ (в три раза легче стали), температура плавления значительно ниже, чем у стали, и составляет 660 ⁰С. Алюминий пластичен  (удлинение при разрыве  составляет  40-50 %)  и малопрочен (= 60-70 МПа, =20-30 Мпа). Модуль упругости алюминия Е=71000 МПа, т.е. в три раза меньше, чем у стали. Алюминий химически активен; на воздухе быстро покрывается сплошной окисной пленкой, защищающей его от дальнейшего окисления. В земной коре алюминия больше, чем железа, а темпы роста производства алюминия значительно выше, чем стали.

Из-за низкой прочности технический алюминий в строительных конструкциях не используется. Значительного увеличения прочности алюминия достигают легированием  магнием, марганцем, медью, а также кремнием, цинком и некоторыми другими металлами. При этом легирующие добавки, повышая прочность, практически не увеличивают плотность и, таким образом, не влияют на массу. Модуль упругости  алюминиевых сплавов такой же как и у алюминия, поэтому они хорошо поддаются обработке (технологичны).

Конструкции из алюминиевых сплавов не нуждаются в защите от коррозии, однако естественная окисная пленка со временем становится неровной по фактуре и цвету. Для улучшения эстетических качеств конструкций на их поверхности создается искусственная окисная пленка путем электрохимического оксидирования. Окись алюминия - Аl₂О₃ - это корунд, прозрачные разновидности которого представляют собой драгоценные камни - рубины и сапфиры, поэтому искусственная пленка обладает прекрасными декоративными свойствами и высокой твердостью (девять по десятибалльной шкале).

С целью повышения прочности алюминиевых сплавов применяются различные приемы - термическое упрочнение, нагортовка (наклеп). Особенностью ряда многокомпонентных сплавов (Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg  и др.) является их способность к дальнейшему увеличению прочности в процессе старения после термической обработки: такие сплавы называются термически упрочняемыми.

Термическая обработка сплавов двойной композиции (Al-Mg, Al-Mn) к упрочнению не приводит. Такие сплавы получили название термически неупрочняемые. Повышение предела текучести этих сплавов в 1,5-2 раза может быть достигнуто холодной деформацией (нагортовкой).