Характеристика строительных сталей

Механические свойства строительных сталей зависят от толщины проката: чем больше толщина проката (начиная с 4 мм), тем меньше значение σ_В, σ_Т и KCU. Тем самым учитываются различия механических свойств из-за разных условий превращения переохлажденного аустенита.

Низколегированные строительные стали, разделяют на:

o стали с нормальной прочностью;

o стали повышенной прочности (285 £ σ_Т £ 440 МПа);

o высокопрочные стали (σ_Т ≥ 440 МПа).

Низкий порог хладноломкости (от -70 до -40 °С) этих сталей дает возможность использовать их в районах с низкими климатическими температурами (в Сибири, на Крайнем Севере), где из-за хладноломкости не применимы углеродистые стали.

Низколегированные стали содержат до 0,2 мас.% С, 2–3 % легирующих элементов (Si, Mn) и микродобавки V, Nb, Ti, Al, N.

Стали используют в основном в горячекатаном состоянии с ферритно-перлитной структурой. Особенность сталей с такой структурой состоит в том, что высокие прочностные свойства обеспечиваются на стадии производства.

По сравнению с углеродистой сталью Ст3 (сталь нормальной прочности σ_Т ≥ 234 МПа) прочность низколегирован­ных сталей выше благодаря суммарному вкладу следующих механизмов: твердорастворного упрочнения вследствие растворения в феррите Si и Мn, а также Ni, Сr, Сu; дисперсионного упрочнения в результате выделения в процессе охлаждения проката или при термической обработке частиц карбонитридов, карбидов, нитридов в сталях, содержащих малые добавки V, Ti, Nb, Al и повышенное (до 0,03 %) количество азота; зернограничного и субструктурного упрочнения благодаря получению структуры мелкозернистого феррита и образованию в нем малоугловых дислокационных границ.

Измельчение зерна является эффективным средством улучшения хладостойкости и понижения t₅₀.

Использование этих сталей вместо углеродистой Ст3 обеспечивает повышение предела текучести в 1,3–1,8 раза. Благодаря этому достигается снижение массы металлоконструкции и сокращение расхода металла на 30–50 %.

Дисперсные частицы избыточных фаз V(C, N), Nb(C, N), а также AlN упрочняют структуру низколегированных сталей не только в результате торможения дислокаций (собственный вклад), но и воздействуя на зерно-граничное упрочнение путем измельчения зерна (косвенное влияние).

Различают следующие основные группы сварных конструк­ций.

1. Сварные конструкции, работающие в особо тяжелых усло­виях и подвергающиеся воздействию дина­мических и вибрационных нагрузок (балки рабочих площадок глав­ных зданий мартеновских и конверторных цехов, элементы кон­струкции бункерных и разгрузочных эстакад, подкрановые балки и т. д.) 10Г2С1Д, 10Г2С1, 15ХСНД, 10ХСНД и термообработанная 10Г2С1.

2. Сварные конструкции, находящиеся под воздействием динамических и вибрационных нагрузок, кроме перечисленных в группе 1 (пролеты наклонных мостов доменных печей, пролетные строения и опоры транспортных галерей и т. п. 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФ, применяют высокопрочные стали 16Г2АФ, а также терми­чески упрочненные 15ХСНД, 15Г2СФ.

3. Сварные конструкции перекрытий и покрытий (фермы, ригели рам, главные балки перекрытий и т. д.) 14Г2, 14Г2АФ, 15Г2СФ и 16Г2АФ и термически упрочненными 15ХСНД и 15Г2СФ, применяют высокопроч­ные стали 12Г2СМФ.

4. Сварные конструкции, не подвергающиеся воздействию подвижных или вибрационных нагрузок (ко­лонны, стойки, опорные плиты, конструкции, поддерживающие технологическое оборудование и трубопроводы, бункера и т. п.) 16Г2АФ и термически упрочненную сталь 15Г2СФ и 12Г2СМФ и 14ГСМФР. После сварки низколегированные стали для снятия напряже­ний подвергают высокому отпуску при 630—700 °С.

ТО. Нормали­зация (или нормализация и высокого отпуска). Некоторые стали (14Г2, 17ГС, 15ХСНД) применяют после закалки и отпуска, что значительно повышает их прочность, понижает порог хладнолом­кости и склонность к старению.

Дата добавления: 2015-07-07