Классификация сталей по прочности. Механические хар-ки сталей. Марки сталей для металлич-х констр-ций

Для строительных металлических конструкций используется в основном прокатная сталь и алюминиевые сплавы.

Основные недостатки стали — относительно низкая коррозионная стойкость и необходимость специальной защиты стальных конструкций от коррозии, снижение пластических свойств при низких температурах, малая огнестойкость.

К достоинствам алюминиевых сплавов относятся малая плотность (почти в 3 раза меньше, чем у стали) при относительно высокой прочности, повы­шенная стойкость против коррозии и сохранение высоких упругопластических свойств при низких температурах. Однако низкий модуль упругости приводит к повышенной деформативности алюминиевых конструкций и ухудшает их устойчивость, а падение прочностных свойств алюминиевых сплавов при температуре 300°С снижает огнестойкость.

Чугун хорошо работает на сжатие и обладает высокой коррозионной стойкостью, однако малая прочность при растяжении, хрупкость материала и плохая свариваемость привели к тому, что в настоящее время чугун практически не применяется для строительных конструкций. Чугунные кон­струкции можно встретить в зданиях и сооружениях, построенных в прошлом веке. В настоящее время из чугуна делаются тюбинги метро. Применяется он иногда в литых деталях опор тяжелых конструкций.

Стали обычной прочности (σ_у <29 кН/см2). К этой группе относятся низкоуглеродистые стали различной степени раскисления, постав­ляемые в горячекатаном состоянии (С235—С285).

Обладая относительно небольшой прочностью, эти стали очень пластичны: протяженность площадки текучести составляет 2,5% и больше. Хорошая свариваемость обеспечивается низким содержанием углерода (не более 0,22%) и кремния. Стали имеют среднюю коррозионную стойкость, поэтому конструкции, вы­полненные из сталей обычной прочности, следует защищать с помощью лакокрасочных и других покрытий. Недостаткам низкоуглеродистых сталей является склонность к хрупкому разрушению при низких температурах (осо­бенно для кипящей стали С235), поэтому их применение в конструкциях, эксплуатирующихся при отрицательной температуре, ограниченно.

Стали повышенной прочности (29 кН/см < σ_у < 40 кН/см). Стали повышенной прочности (С345—С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих добавок, в основном марганца и кремния, реже никеля и хрома, либо термоупрочнением низкоуглеродистой стали (С345Т).

Пластичность стали при этом несколько снижается, и протяженность пло­щадки текучести уменьшается до 1—1,5%.

Стали высокой прочности (σ_у > 40 кН/см). Прокат стали вы­сокой прочности (С440—С590) получают, как правило, путем легирования и термической обработки.

Для легирования используются нитридообразующие элементы, способст­вующие образованию мелкозернистой структуры.

Стали высокой прочности могут не иметь площадки текучести и их пластичность (относительное удлинение) снижается до 14% и ниже.

Подбор химического состава и режима термообработки позволяет значительно повысить сопротивление хрупкому разрушению и обеспечить высокую ударную вязкость при температуре до —70°С. Определенные труд­ности возникают при изготовлении конструкций. Высокая прочность и низкая пластичность требуют более мощного оборудования для резки, правки, свер­ления и других операций.

Атмосферостойкие стали. Для повышения коррозионной стойкости металлических конструкций применяют низколегированные стали, содержащие в небольшом количестве (доли процента) такие элементы, как хром, никель и медь.

В конструкциях, подвергающихся атмосферным воздействиям, весьма эффективны стали с добавкой фосфора (например, сталь С345К). На поверхности таких сталей образуется тонкая оксидная пленка, обладающая доста­точной прочностью и защищающая металл от развития коррозии. Однако свариваемость стали при наличии фосфора ухудшается. Кроме того, в прокате больших толщин металл обладает пониженной хладностойкостъю, поэтому применение стали С345К рекомендуется при толщинах не более 10 мм.

Дата добавления: 2015-09-06