| Условные обозначения | Прокатная сталь | Алюминиевые сплавы | |
| Объемный вес | g кН/см3 | 7,7 × 10-5 | 2,65 × 10-5 |
| Плотность | r кг/м3 | 7,85 × 103 | 2,7 × 103 |
| Коэффициент линейного расширения | a см-1 | 0,12 × 10-4 | 0,23 × 10-4 |
| Модуль упругости | Е кН/см2 | 2,06 × 104 | 0,71 × 104 |
| Модуль сдвига | G кН/см2 | 0,78 × 104 | 0,27 × 104 |
| Коэффициент поперечной деформации (при упругой работе) | n | 0,3 | 0,3 |
Влияние различных факторов на свойства стали.
Термообработка.
Заключается в нагреве стали до определенных температур с последующим быстрым или медленным охлаждением. Под влиянием термической обработки уплотняется структура стали, изменяется величина зерна, растворимость легирующих элементов, поэтому термообработка приводит к изменению механических свойств.
Основные виды термической обработки ─ нормализация, закалка, отпуск.
Прокатка.
При прокатке в результате обжатия происходит размельчение зерен и различное их ориентирование вдоль и поперек проката. Чем толще прокат, тем меньше степень обжатия и скорость охлаждения. Поэтому с увеличением толщины проката прочностные характеристики снижаются.
Изменение химического состава.
Улучшение прочностных характеристик достигается введением тех или иных добавок. Марганец (Г), Никель (Н), хром (Х), ванадий (Ф), молибден (М), титан (Т), бор (Р) являются легирующими компонентами, улучшающими механические свойства стали. Их применение в строительстве ограничивается дефицитностью и высокой стоимостью. Медь (Д) – повышает прочность стали, и увеличивает стойкость её против коррозии.
Ряд примесей является вредными для сталей, сильно ухудшая её конструкционные качества;
Старение.
Старением называется изменение свойсв материалов во времени без существенного изменения его макроструктуры. Причина старения – постепенный переход металла в более устойчивую структуру. Сталь в целом становиться более прочной, но менее пластичной и более хрупкой.
Время старения весьма неопределенно – от нескольких дней до десятилетий. Оно зависит от структуры стали ( величины зерна), её загрязненности, температуры и механических воздействий. Старению наиболее подвержены кипящие стали.
В алюминиевых сплавах старение играет положительную роль, поскольку заметно увеличивает их прочность.
При расчетах металлоконструкций естественное старение стали не учитывается.
Наклеп.
Повторные загружения образца в предепах зоны упругих деформаций (до предела упругости) не изменяет вид диаграммы работы стали. Если образец загрузить до пластического состояния, а затем нагрузки снять, появиться остаточная деформация 
. При повторном загружении после отдыха материал работает упруго до уровня предыдущего загружения.
Повышение упругой работы материала в результате предшествующей пластической деформации называется наклепом.
В результате наклепа снижается пластичность, повышается опасность хрупкого разрушения (при холодной гибке, резке ножницами, пробивке отверстий).
Влияние температуры.
Механические свойства малоуглеродистой стали при нагревнии её до температуры t=200-250ºC сравнительно мало меняется, но уже при t=300-350ºC сталь в изломе получает крупнозернистое строение и становится более хрупкой. При температурах близких к 600ºС, несущая способность стали практически исчерпывается.. При проектировании стальных конструкций принимается, что до температуры 400ºС механические характеристики стали остаются постоянными.
При отрицательных температурах предел текучести стали несколько увеличивается,одноко пластичность уменьшается, и материал становится более хрупким.
Исходя из этого нормами проектирования предесмотрено применениеразличных сталей с учетом толщины проката и температуры, при которой будет эксплуатироваться сооружение.
Алюминиевые сплавы теряют несущую способность при нагреве до t=300ºC
Коррозия стали.
Коррозия может быть химической, вызванной непосредственным воздействием на металл агрессивных жидкостей или газов, и электрохимической, вызваноой воздействием влаги и атмосферы на поверхностный слой металла.
Коррозионная стойкость определяет долговечность стальных конструкций и зависит от химического состава. Мерой коррозионной стойкости служит скорость коррозии по толщине металла в мм/год.
Основными мероприятиями по борьбе с коррозией металлоконструкций являются:
1) проектирование металлических конструкций без узких щелей, пазух, с формой сечений элементов, хорошо обтекаемой воздушными струями, не удерживающих пыли, открытых для окраски;
2) высококачественная огрунтовка изготовленных конструкций и последующая их окраска правильно выбранными лакокрасочными покрытиями;
3) периодическая окраска металлических конструкций в процессе эксплуатации (обычно через 3-6 лет работы).
Нормирование сталей
Значения механических характеристик стали устанавливаются в государственных стандартах (ГОСТ) и технических условиях (ТУ).
Основным стандартом, регламентирующим характеристики сталей для строительных конструкций, является ГОСТ 27772-88.
По ГОСТ 27772-88 строительные стали обозначаются, например, С235, где С ─ сталь строительная, цифры ─ предел текучести Ryn в Мпа. Такое обозначение называют классом стали.
По ГОСТ 27772-88 выпускаются стали:
С 235, С 245, С 255, С 275, С 285 ─ стали обычной прочности. Это малоуглеродистые кипящие, полуспокойные и спокойные стали;
С 345, С 345 К (К ─ вариант химического состава), С345Т (Т ─ термически улучшенная), С 375, С 375К, С 375Т ─ стали повышенной прочности, получают введением легирующих добавок (в основном, Mn и Si), либо термоупрочнением низкоуглеродистой стали ( С345Т);
С 390, С390К, С 390Т, С 440, С 590, С 590К ─ стали высокой прочности.
Прокат поставляется партиями. Партия состоит из проката одного размера, одной плавки-ковша, одного режима термообработки. При проверке качества металла от партии отбираются случайным образом 2 пробы. Из каждой пробы изготавливают образцы для испытания на растяжение, изгиб и ударную вязкость.
Если результаты исследований не соответствуют требованиям ГОСТ, проводят повторные испытания на удвоенном числе образцов. Если опять неудовлетворительные результаты – партия бракуется.
Для проверки сплошности металла по требованию заказчика проводится ультразвуковой контроль.
Показатели прочности и др. свойств имеют определенный разброс. В стандартах приводятся показатели обеспеченностью не ниже 95%. При этом значительная часть металла (свыше 95%)имеет прочностные характеристики выше указанных в стандартах.
В соответствии с ГОСТ 277772-88 в целях более полного использования прочностных свойств стали и экономии металла для некоторых классов стали можно по результатам испытаний дифференцировать прокат из одной партии на несколько групп прочности.
В строительстве используется также стали по ГОСТ 380-88* «Сталь углеродистая обыкновенного качества», ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности» и др. Принципиальных различий между свойствами сталей, имеющих одинаковый химический состав, но поставляемых по разным стандартам, нет. Разница состоит в способах контроля и обозначениях .
по ГОСТ 380-88
Вст3кп2 Вст3пс6 Вст3сп5 Вст3Гпс5
 | |||||
| |||||
 | |||||
|
|
|
По ГОСТ 19281-73, 19282-73 в обозначении марок низколегированных сталей указывается содержание основных элементов:
первые цифры – количество углерода в сотых долях %.
Буквы – наличие легирующих элементов (если легирующего компонента < 0,3 %, он в обозначение марки не вводится).
Цифры после букв обозначают количество легирующего элемента в целых %, цифра «1» не ставится.
Так, низколегированная сталь марки 15Г2СФ расшифровывается так: содержение углерода 0,15%, марганца 2%, кремния и ванадия до 1%.
Работа стали под нагрузкой
Дата: 2018-11-18, просмотров: 566.
