Виды строительных изделий из черных металлов

Обновлено: 14.05.2024

Горячекатаные стали выпускают в виде равнополочного уголка (с полками шириной 20-250 мм); неравнополочного уголка; двутавровой балки; двутавровой широкополочной балки; швеллера. Для изготовления металлических строительных конструкций и сооружений используют прокатные стальные профили: равнополочный и неравнополочный уголки, швеллер, двутавр, и тавр. В качестве крепёжных изделий из стали применяют заклёпки, болты, гайки, винты и гвозди. При выполнении строительно-монтажных работ применяют различные способы обработки металлов: механическую, термическую, сварку. К основным способам производства металлических работ относится механическая горячая и холодная обработка металлов. При горячей обработке металлы нагревают до определённых температур, после чего им придают соответствующие формы и размеры в процессе проката, под воздействием ударов молота или давлении пресса. Холодную обработку металлов подразделяют на слесарную и обработку металлов резанием. Слесарная и обработка состоит из следующих технологических операций: разметки, рубки, резки, отливки, сверления, нарезки. Обработку металлов, резание осуществляют путём снятия металлической стружки режущим инструментом (точение, строгание, фрезерование). Её производят на металлорежущих станках. Для улучшения строительных качеств стальных изделий их подвергают термической обработке — закалке, отпуску, отжигу, нормализации и цементации. Закалка заключается в нагреве стальных изделий до температуры, несколько выше критической, некоторой выдержке их при этой температуре и в последующем быстром охлаждении их в воде, масле, масляной эмульсии. Температура нагрева при закалке зависит от содержания в стали углерода. При закалке увеличивается прочность и твёрдость стали.

Отпуск заключается в нагреве закалённых изделий до 150—670 °C (температура отпуска), выделке их при этой температуре (в зависимости от марки стали) и последующем медленном или быстром охлаждении в спокойном воздухе, воде или в масле. В процессе отпуска повышается вязкость стали, уменьшается внутреннее напряжение в ней и её хрупкость, улучшается её обрабатываемость.

Отжиг заключается в нагреве стальных изделий до определённой температуры (750—960 °C), выдержке их при этой температуре и последующем медленном охлаждении в печи. При отжиге стальных изделий понижается твёрдость стали, также улучшается её обрабатываемость. Нормализация — заключается в нагреве стальных изделий до температуры несколько более высокой, чем температура отжига, выдержке их при этой температуре и последующем охлаждении в спокойном воздухе. После нормализации получается сталь с более высокой твёрдостью и мелкозернистой структурой. Цементация — это процесс поверхностного науглероживания стали с целью получения у изделий высокой поверхностной твёрдости, износостойкости и повышенной прочности; при этом внутренняя часть стали сохраняет значительную вязкость.

Цветные металлы и сплавы

К ним относятся: алюминий и его сплавы — это лёгкий, технологичный, коррозионностойкий материал. В чистом виде его используют для изготовления фольги, отливки деталей. Для изготовления алюминиевых изделий используют алюминиевые сплавы — алюминиево-марганцевый, алюминиево-магниевый… Применяемые в строительстве алюминиевые сплавы при незначительной плотности (2,7-2,9 г/см³), имеют прочностные характеристики, которые близки к прочностным характеристикам строительных сталей. Изделия из алюминиевых сплавов характеризуются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, огне- и сейсмостойкостью, антимагнитностью, долговечностью. Такое сочетание строительно-технологических свойств у алюминиевых сплавов позволяет им конкурировать со сталью. Использование алюминиевых сплавов в ограждающих конструкциях позволяет уменьшить вес стен и кровли в 10-80 раз, сократить трудоёмкость монтажа. Медь и её сплавы. Медь — это тяжёлый цветной металл (плотностью 8,9 г/см³), мягкий и пластичный с высокой тепло- и электропроводностью. В чистом виде медь используют в электрических проводах. В основном медь применяют в сплавах различных видов. Сплав меди с оловом, алюминием, марганцем или никелем называют бронзой. Бронза — это коррозионностойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют её для изготовления санитарно-технической арматуры. Сплав меди с цинком (до 40 %) называют латунью. Она обладает высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью, хорошо поддаётся горячей и холодной обработке. Её применяют в виде изделий, листов, проволоки, труб. Цинк — это коррозионностойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов. Свинец — это тяжёлый, легкообрабатываемый, коррозионностойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб.

3. Классификация строительных материалов.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Строительные материалы и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на:[1]

Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:

неорганические (каменные материалы и изделия); органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).

Искусственные:

Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа):

неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);

органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);

полимерные (термопластичные и термореактивные);

комплексные:

смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);

компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);

комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).

Обжиговые — твердение из огненных расплавов:

шлаковые (по химической основности шлака);

керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);

стекломассовых (по показателю щелочности шихты);

каменное литье (по виду горной породы);

комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

Основные виды строительных материалов и изделий

каменные природные строительные материалы и изделия из них

вяжущие материалы неорганические и органические

лесные материалы и изделия из них металлические изделия

В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

Черный металлопрокат: понятие, разновидности, применение

Строительные материалы

Наименование «черный металлопрокат» напрямую связано с физическими свойствами железа. Для черной металлургии железо остается очень важным материалом — основным. На комбинатах черной металлургии производятся:

ферросплавы;
различные марки стали;
чугуны с разными свойствами.

В состав этих металлов, кроме железа, составляющего основу, еще входят:

марганец;
углерод;
медь;
никель;
молибден;
мышьяк;
хром;
сера (проводится десульфуризация – сера в основном убирается);
кремний;
фосфор.

Такие элементы позволяют улучшать качество ферросплавов. Металлы обретают повышенную устойчивость к коррозии, становятся более упругими, улучшают свою ковкость.

Разновидности черного металлопроката

Разрабатываются разные технологии и типы производства таких металлов. Есть несколько основных разновидностей продукции черного металлопроката.

Прокат листовой

Его производят в виде:

Листы из металла горячего проката принято подразделять на такие виды:

тонкие (до 4-х мм толщиной);
толстые (превышающие толщину 4 мм).

Такая продукция имеет листовой формат, также выпускается в форме лент из металлопроката и рулонов. На рынке предлагаются листы холоднокатанные, горячекатанные. Есть продукция оцинкованная и из чистой стали.

Листовой металлопрокат холодной прокатки

Его толщина определяется согласно требованиям ГОСТа 19904-90.

Металлопрокат сортовой простой черный

Этот продукт предлагается в виде:

кругов;
арматуры;
катанки;
квадратов;
полос.

Арматура строительная

Этим металлом армируют ЖБИ. Причем и обычные изделия, и с предварительным напряжением. Арматура применяется и при создании каркасов для монолитных конструкций. На металлургических заводах выпускают арматуру:

проволочную (холоднотянутую);
стержневую (горячего проката).

Нужно использовать для ЖБИ арматуру:

У арматуры есть две разновидности профилей:

гладкий (относится к классу А1);
периодический (относится к классам А2-А6).

Длина изделий — 6-12 м, а диаметр — 0,6-8 см — в зависимости от класса.

На изготовление арматуры идет сталь углеродистая или низколегированная. Эти составы выделяются:

устойчивостью к коррозии;
особой прочностью.

Стальной круг

У стального круга сечение круглое. Изделие имеет форму прута. Этот металлопрокат является заготовкой, что идет на изготовление труб, деталей для машиностроения.

Выпускаются стальные круги разных диаметров — минимум 0,5 см, максимум 27 см. Круг может быть изготовлен из стали нескольких разновидностей. Это и обыкновенная углеродистая сталь, и стали особых марок. Круг из простой стали может достигать длины 2-12 м, а материал из высоколегированной стали выпускается длиной 1-6 м.

Шестигранник г/к (квадрат г/к)

Обозначенные стальные изделия имеют размеры граней 6,3-20 см. Такой металлопрокат выпускается длиной 2-6 м. При производстве стальных шестигранников применяются различные подходящие марки стали. Производят стальные шестигранники:

горячекатанными;
кованными;
калиброванными.

Эта продукция разделяется по химическому составу, отмечаются значение добавки к стали. Так что выделяют шестигранники качественные и высококачественные.

Балка

Этот продукт должен обладать максимальной прочностью и наибольшим весом. Такие металлические изделия используют при возведении зданий и мостов. Применяются как перекрытия.

Есть два типа балок:

Указанные изделия стандартного производства выпускаются длиной 4-12 м. Учитывается определяющий размер балки. Это дистанция, что образуется между гранями внешних полок данного материала. К примеру, «балка 24М». Здесь 24 см — это длина отрезка, что отмерена между гранями внешних полок.

Катанка

Так называют металл горячей катки. Из него производят:

Рельсы

трамвайные;
железнодорожные;
крановые.

Это разновидность сортового черного металлопроката.

Фасонный прокат

У таких изделий поперечное сечение пересекается касательной хотя бы в какой-то одной точке. Разновидностями этого черного металлопроката могут считаться:

У швеллера имеется номер, что указывает на его высоту в сантиметрах. Длина швеллера стандартная — 2-12 м.

Трубный прокат

Среди наиболее распространенного проката черного металла особо выделяются трубы:

чугунные;
стальные;
сварные;
бесшовные.

Нужно отметить, что труба - менее прочное изделие, чем, к примеру, прут. Однако она имеет меньший вес, и металл на ее производство расходуется более экономично. Трубы выпускаются всевозможных диаметров - от 3 см до 128 см. Можно приобрести изделия от 4-х погонных метров до 20-ти. Сегодня на заводах выпускается и хорошо известные трубы круглые (профильные), и с переменным размером сечения, и с прямоугольным сечением, и с сечением овальной формы, и с квадратным.

Нержавеющий прокат

Конструкции и отдельные изделия производятся из высококачественной нержавейки. Это разнообразная продукция, включающая:

листы;
трубы;
сетки;
проволоку и пр.

Все обозначенные изделия обладают существенным свойством: они не ржавеют.

Художественный прокат

Такая разновидность металлопроката появилась на рынке и обрела популярность совсем недавно. Среди образцов этой продукции выделяются:

В каких сферах народного хозяйства применяется продукция черного металлопроката

Прокат черных металлов представляет собой изделия, без которых не способна обойтись ни одна отрасль народного хозяйства. Особенно эта продукция востребована:

при строительстве любых объектов;
для авиационной промышленности;
для машиностроения;
для судостроения;
в автомобильной отрасли.

Металлопрокат в строительстве

Все дома, сооружения и прочие объекты возводятся с использованием стальной и чугунной продукции. Чтобы возвести колонны, перекрытия многоэтажных зданий, мосты или опоры, потребуется использовать балки.

Без арматуры сейчас бетонные строительные конструкции не используют. Только с армирующими каркасами удается создавать ЖБИ достаточно долговечные и прочные. Но для этой цели используются не только арматурные прутья, но и швеллера.

При строительстве трубопроводов невозможно найти замену металлу. По таким трубам перемещаются под давлением и в огромных объёмах:

газ;
вода;
нефть;
искусственные химические составы.

Основные водопроводы и газопроводы создаются именно из металлических труб. Такие трубы идут на изготовление канализационных систем, трасс теплообеспечения, дымоходов, очистных сооружений. Полноценное жилое строение или офисное помещение невозможно представить без присутствия труб. В огромных количествах трубы проходят по территориям заводов, фабрик, отдельных промышленных цехов.

Цены на листовой прокат

Металлопрокат в машиностроении

Черный металлопрокат повсеместно применяется в таких отраслях, как автомобилестроение и машиностроение. Основные детали выпускаются с применением швеллеров и уголков. Также швеллера используют на этапе сборки автомобилей.

Обозначенный материал применяют при изготовлении подшипников, систем рулевой тяги. Здесь применим исключительно высококачественный состав. Марки составляют сплавы с особыми свойствами.

И бампер автомобиля, и кузов создаются из листового черного металлопроката. Для днища производится квадрат. Производители автомобилей выбирают для использования исключительно добротный материал, показатели которого должны соответствовать требованиям высоких мировых стандартов.

Металлопрокат в авиационной промышленности

Создание летательных аппаратов немыслимо без использования продукции черного металлопроката. Корпуса летательных аппаратов производят из листовой стали. А различные сплавы черного металлопроката используются при производстве моторов, деталей ходовой части.

Металлопрокат в судостроении

Строительство кораблей немыслимо без использования металлопроката в огромных объёмах. Используется уголок в качестве основы корпуса корабля, для изготовления несущих конструкций. А усиливающими элементами для конструктивной основы судна служат швеллера и балки. С помощью сварных труб формируются внутренние коммуникации. Через такие системы подаются энергоносители под высоким давлением. Это и газ, и топливо, и пар, и вода.

При этом черный металлопрокат, используемый в кораблестроении, требует особого способа сварки и последующей обработки.

Теперь продукция черного металлопроката активно используется и на предприятиях легкой, химической, пищевой промышленности, в вагоностроении, в приборостроении. Из проката изготавливают бытовую технику, элементы мебели и пр.

Особые качества и приоритеты

Металлопрокат черных металлов в экономике страны играет глобальную роль из-за своих приоритетных особенностей.

Эксплуатационные свойства такой продукции очень высокие. Эксплуатировать данный металлопрокат можно продолжительный период.

Изделия отличаются прочностью и надежностью. Черный металлопрокат хорошего качества практически не портится от коррозии. Другие негативные факторы также не могут существенно навредить этому металлу.
Продукция отличается значительной износостойкостью.

Изделия, поступающие с заводов, где готовят металлопрокат, используют в промышленном строительстве. Нет такой сферы экономики, что не имела бы отношение к этому производству.

Так что сегодня технологические процессы, связанные с производством черного металлопроката, продолжают стремительно развиваться. Производители металлопроката стремятся удовлетворить запросы предприятий, использующих продукцию с особыми свойствами. Поэтому ассортимент таких изделий систематически растет.

Характеристики и классификация строительной арматуры, читайте здесь.

Видео: Производство черных металлов. Сталь, чугун:

Виды строительных изделий из металла

Главная эксплуатационная характеристика материала – стойкость к нагрузкам постоянного и переменного характера. Дополнительными свойствами также могут быть устойчивость к коррозии и износостойкость. Такими особенностями часто обладают углеродистые марки конструкционной стали. Дополнить или усилить свойства материала можно за счет легирования с использованием различных химических элементов, таких как железо, медь, кремний и углерод. Последний является самым значимым, так как способен изменять прочность стали и обеспечивать ключевые свойства материала. Количество углерода в составе также влияет на такие параметры:

Устойчивость к производственным нагрузкам;

От количества в составе серы и фосфора зависит хладноломкость и красноломкость материала. По этому параметру углеродистая сталь делится на несколько классов:

Обыкновенного качества – до 0,05%;
Качественная – до 0,035%;
Высококачественная – до 0,025%;
Особо высококачественная – до 0,015%.

ГЛАВА 6. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ 6.1. МЕТАЛЛЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Металлы — относительно новый материал, применяемый в строительной технике, по сравнению с древесиной, камнем, керамикой.

Металлами называюх._в^хцествах обладающи^ металлическим блеском, высокой прочностью, пластичностью, электро- и теплопроводностью, ковкостью, свариваемостью. Такие^признаки металлов обусловлены их кристаллическим строением и электронными межатомными связями.

Кроме чистых металлов в технике чаще применяют металличе- — ские сплавы.

Сплавы металлов (или металлические сплавы) — это твердые системы, полученные сплавлением нескольких металлов.

В настоящее время в технике используют более 10 тыс. сплавов.

Свойства сплавов обычно резко отличаются от свойств чистых металлов и их можно регулировать.

Металлы и сплавы будем называть единым термином «металлы».

Из имеющих практическую ценность для современной техники металлов в земной коре в значительных количествах содержатся: алюминий— 8,8%, железо— 4,65, магний— 2,1, титан— 6,3%. Сотыми и тысячными долями процента определяются природные запасы меди, марганца, хрома, цинка, свинца, никеля и других ценных металлов.

Металл — один из самых распространенных материалов во всех отраслях промышленности, в том числе и в строительстве. Производство металлов в значительной степени определят уровень технического прогресса в любой стране. Применение их в строительстве разнообразно. Из металла строят каркасы, мосты, фермы, балки перекрытий, резервуары, изготовляют трубы, арматуру для железобетона, водопроводную, отопительную и вентиляционную арматуру, кровельную сталь, металлочерепицу и профнастил, различные металлические изделия, заклепки, болты, гвозди и др.

Широкому использованию металлов в строительстве способствует ряд ценных технических свойств. высокая. прдошзсть^^^ технологичность — способность ^обработки давлеш^ем, резани^му- сварив анием. ^Вместе с тем металлы имеют существенные недостатки: при действии различных газов и влаги сильно коррозируют, действие высоких температур вызывает значительные деформации.

В настоящее время широко используются алюминиевые сплавы, отличающиеся богатой пластикой, малой плотностью, сравнительно высокой прочностью, коррозионной стойкостью и другими ценными свойствами.

Современная техника позволяет окрашивать металлы в любой цвет, придавать различную фактуру^ что позволяет использовать металлические изделия как в городских ансамблях, мемориалах, внешней отделке зданий, так и в интерьерах (чеканки, светильники, бра, подвесные потолки, скульптурные панно, дверная и оконная арматура и т.д.).

Выплавка металла была известна человечеству еще за четыре- пять тысячелетий до нашей эры. В этот период чаще всего выплавляли медь, как наиболее легкоплавкий материал. В Азии из руды получали железо за 2000 лет до н.э., позже в Древнем Вавилоне и Египте железо применяли при постройке пирамид. В Индии, Греции, Риме знали способы литья сложных изделий из бронзы, способы золочения, серебрения.

В Западной Европе и Древней Руси чугун первоначально считали отходом процесса производства железа (об этом говорит его название «чушка»). В конце XIII—XIV в. чугун начали выплавлять как металл для отливки различных изделий и лишь с середины XVIII в. стали широко применять в строительных конструкциях. Чугунная колонна прочно господствовала на протяжении следующего столетия. Промышленное производство относится ко второй половине XIX в. В 1855 г. Г. Бессемер, а в 1864 г. П. Мартен предложили способы получения стали из чугуна. Бурное развитие машинного производства, прогресс техники, освоение железа и стали как новых строительных материалов, новые методы конструирования и расчета — способствовали развитию металлического строительства: осваиваются каркасные системы высотных домов, появляются большие пролеты новых типов общественных зданий, универсальных магазинов, крытых рынков, библиотек, аэропортов, вокзалов и т.п.

Научные основы процессов выплавки и обработки металлов были изложены М.В. Ломоносовым (1763). Основоположником современной металлургии и металловедения считают Д.К. Чернова (1868). Большой вклад в металловедение внесли П.П. Аносов, М.А. Павлов, А.А. Байков, Е.О. Патон, И.П. Бардин и др.

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

Черные металлы.^^эд^сплав железа с углеродом. Кроме того, черные металлы могут содержать в небольшом количестве марганец, серу, кремний, фосфор и другие химические элементы. Для улучшения свойств черных металлов к ним добавляют легирующие я ярту/гштаы

В зависимости от содержания в черных металлах углерода их подразделяют на чугун и сталь; на их долю приходится около 95% металлопродукции мирового производства. ,

Чугун — железоуглеродистый сплав, в котором углерода более 2% (2. 4,3%), содержащий постоянные примеси кремния, марганца, фосфора и серы. По назначению чугуны подразделяют ^ литейнъте, передельные и специальные (ферросплавы).

^JJu^s^Hbiu чугун* является конструкционным материалом, из него изготовляют отливки различных строительных деталей.

Передельный^чутун— промежуточный продукт, используемый для переработки в стальГ

Специальное чугуны с более высокими механическими свойствами применяют для изготовления чугунного литья специального назначения.

В зависимости от содержания примесей и формы, в которой углерод находится в чугуне, различают белый (передельный) и серый (литейный) чугуны. Эти названия соответствуют цвету чугуна.

В белом чугуне углерод^шмически связаьпс^^лезом (карбид железа — цементит ). Белый чугун имеет высокую твердость, весьма

В сером чугуне углерод находится в свободном состоянии в виде графита (мелкий и хрупкий компонент). Серый чугун в расплавленном состоянии хорошо «течет», заполняет формы, дает малую усадку при затвердевании, легко поддается механической обработке.

Разновидность серого чугуна — модифицированный. Его получают путем введения в жидкий сплав серого чугуна модификаторов. Этот чугун обладает высокими механическими свойствами.

При длительном отжиге белого чугуна получают ковкий чугун. В отличие от серых ковкие чугуны более прочные и пластичные, легче обрабатываются.

Маркировка чугунов. Серый и модифицированный чугуны маркируют буквами СЧ, например СЧ 120-280. Первая цифра марки показывает, предел прочности при растяжении (МПа), вторая — предел прочности при изгибе (МПа).

Сталь — железоуглеродистый сплав, в котором углерода менее 2%. От хрупкого чугуна сталь отличается пластичностью и упругостью.

По способу производства стали подразделяют на конверторные, мартеновские и электростали, по химическому составу их делят на углеродист

Углеродистые стали содержат примеси серы и фосфора и марганца (0,25…0,9%). Марганец повышает прочность стали, не изменяя ее пластичности. Кремний (0,35%) не оказывает существенного влияния на свойства стали. Фосфор и сера являются вредными примесями; фосфор делает сталь хрупкой (хладноломкой), его содержание не должно превышать 0,05%; сера (не более 0,07%) вызывает красноломкость, снижает прочность и коррозионную стойкость.

В зависимости от содержания углерода стали делят на малоуглеродистые (до 0,25%), среднеутлеродистые (0,25…0,6%) и~высокоуг- леродистые (более 0,6%).

Углеродистые стали бывают обыкновенного качества, качественные конструкционные (для ответственных строительных конструкций) и инструментальные (для изготовления деталей машин). ,

Сталь обыкновенного качества, в зависимости от ее свойств, делят на три группы А, Б и В. Углеродистую сталь, полученную различными способами, разделяют на спокойную (СП), полу спокойную (ПС) и кипящую (КП).

Легированньье стали— стали, в состав которых входят легирующие элементыГхром, «никель, вольфрам, титан, медь. Легирующие элементы значительно улучшают свойства сталей: повышается механическая прочность, закаливаемость, коррозионная стойкость.

Марганец увеличивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость; медь — стойкость к атмосферной коррозии; никель — вязкость без снижения прочности.

По суммарному содержанию добавок стали разделяют на низколегированные (до 2,5%), средне легированные (2,5… 10%) и высоколегированные (более 10%). В строительстве чаще используют низколегированные стали.

Маркировка сталей. Стали для строительных конструкций маркируют условными обозначениями. Марку углеродистой стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 7. Качественные конструкционные стали маркируют двузначными цифрами^ указывающими на содержание углерода в сотых долях процента (сталь 15— углерода 0,15%; сталь 40 — углерода 0,40%). Например, СтЗкп — сталь обыкновенного качества группы А, марка 3, кипящая; Ст5пс — сталь обыкновенного качества группы А, марка 5, полу стойкая. ,

В обозначение низколегированных сталей входят буквы и цифры. Буквы указывают наличие в стали легирующих добавок, цифры — их среднее содержание в процентах. Предшествующие буквам цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента.

Каждый легирующий элемент: обозначается определенной буквой: кремний — С; марганец — Г; xpojM — X; никель -— Н; вольфрам — В; кобальт — К; медь — Д. Если после легирующего элемента нет цифры, то это означает, что содержание легирующего элемента не превышает 1,0%.

Например, сталь кремнемарганцевая 25Г2С содержит углерода 0,25%, марганца 2%, кремния до 1%; сталь хромокремнемарганцевая 14 ХГС содержит углерода 0,14%, хрома, марганца и кремния до 1%. При маркировке высококачественной легированной стали (с низким содержанием .серы и фосфора) в конце ставится буква А, особо высококачественной — буква Ш.

Например, 30 ХМА — молибден-хромовая сталь высокого качества содержит 0,3% углерода, до 1% хрома и молибдена.

В табл. 6.1 приведены механические свойства углеродистой стали.

Цветные металлы. Подразделяются на легкие плотностью до 5 г/см3 и тяжелые плотностью свыше 5 г/см3. В чистом виде цветные металлы практически не используют, чаще применяют их сплавы.

Легкие металлы — это алюминий, магний и их сплавы. Наи- V

большее распространение получили алюминиево-кремнеземистыё, \ алюминиево-магниевые и сплавы типа дюралюминия и силумин.

Тяжелые металлы — медь и ее сплавы, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов применяют бронзу (сплав меди с оловом) и латунь (сплав меди с цинком).

Разновидности конструкционной стали

Согласно российской классификации выделяют марки, соответствующие различным ГОСТ:

ГОСТ 1050 – нелегированная углеродистая сталь;
ГОСТ 5058 – низколегированная конструкционная сталь с углеродом.
ГОСТ 4543 – среднелегированная сталь.
ГОСТ 14959 – качественная рессорно-пружинная сталь.
Специальные стали конструкционного типа. К ним относятся составы, обладающие высокой устойчивостью к коррозии и другими специальными характеристиками. Для их производства используются специальные ТУ, разработанные фирмами-изготовителями.

Отнесение стали к конструкционным выполняют на основе количества углерода в составе. И если с минимальным количеством вещества не возникает проблем, то определение максимального процента является затруднительным. Последний имеет плавающий характер и может составлять от 0,7 до 0,85%. Иногда такое количеств углерода может присутствовать и в составе инструментальной стали.

При определении максимальной концентрации углерода в составе определяют и другие параметры материала:

Диапазон текучести. Он характеризует деформацию сжатия, при которой не происходит разрушение материала. При увеличенном диапазоне текучести сталь относят к типу конструкционных.
Содержание примесей, включенных в состав при выплавке.

Согласно другой классификации конструкционные стали делят на:

углеродистые;
низколегированные;
легированные;
автоматные;
подшипниковые;
пружинные;
теплоустойчивые.

Представленные в классификации материалы делятся по свойствам и сферам применения.

В современном строительстве наиболее широко применяют черные металлы — сталь и чугун. Они представляют собой сплавы железа с углеродом. Различаются эти материалы между собой процентным содержанием углерода. Строительные стали содержат также множество легирующих добавок в виде цветных металлов. Они повышают прочность и улучшают технические характеристики материалов. В настоящее время все чаще стал применяться в строительстве алюминий.

В зависимости от вида добавок выделяют различные марки стали. В строительстве наиболее часто используют углеродистые стали Ст0 – Ст7. Они относятся к мало- и среднеуглеродистым сортам. Их предпочтение объясняется тем, что с увеличением количества углерода возрастает хрупкость материала.

Строительные изделия из металла в зависимости от способа получения делятся на следующие разновидности:

Прокатные профили разного сечения.
Трубы сварные и цельнотянутые.
Стержневые виды арматуры.
Сталь для армирования бетона.
Чугунное литье.
Стальные отливки.

Наибольшее распространение имеет металлопрокат простого профиля. Это одно- и двутавровые балки, швеллеры. Очень востребованы также трубы и листы. Арматурная сталь диаметром 3-9 мм поставляется в мотках.

Производство стальных труб предлагает продукцию диаметром от 5 мм до 1420 мм. При армировании бетона используют холоднокатанную проволоку и горячекатанную арматурную сталь. Путем литья из чугуна производят трубы, радиаторы, сантехнические изделия. Их ценным свойством является антикоррозионная устойчивость.

Широкое использование металла в строительстве объясняется наличием у него ценных эксплуатационных качеств. К основным достоинствам металлических изделий относятся прочность, легкость, надежность. Соединения из металла не имеют равных по прочности. Среди всех разновидностей несущих конструкций металлические — наиболее легкие.

Многие виды строительных изделий из черных металлов идут на изготовление более сложных металлоконструкций. На их основе производят мостовые и стропильные фермы, элементы покрытий, каркасы зданий.

Широко применяют металлопрокат при строительстве производственных зданий, насосных станций, мостов. При помощи балок соединяют перекрытия и колонны. Конструкционные и соединительные элементы из металла широко применяются при строительстве различных лестниц. Этот материал используют при создании арматурных каркасов ступеней, несущих балок, лестничных площадок.

Для защиты от коррозии конструкции из металла обрабатывают лакокрасочными материалами и специальными антикоррозионными покрытиями.

Применение конструкционной стали

Высокая функциональность материала обусловлена содержанием в нем оптимального количества углерода. Конструкционную легированную сталь используют в машиностроении и строительстве, а также в различных производственных циклах. Низколегированные составы востребованы при изготовлении локомотивов и вагонов, а также других видов жд транспорта, полевой и сельхоз техники, для строительства инженерных сооружений и т.д. Материал обладает высокой устойчивостью к неравномерным нагрузкам и перепадам температур.

Подшипниковая конструкционная сталь используется в производстве шариков, роликов и подшипников. Из пружинных марок производят рессоры и пружины, сильфоны и т.д.

Преимущества и недостатки

Достоинства материала проявляются только после его термической обработки, которая обеспечивает:

GardenWeb

В строительстве применяются преимущественно черные металлы (сталь и чугун) и в незначительном количестве цветные металлы.

Черные металлы представляют собою сплавы железа с углеродом.

По содержанию углерода различают следующие черные металлы:
а) чугун (углерода более 2%) и б) стали (углерода от 0,01 до 2%). В строительстве используют сталь с содержанием углерода от 0,09% и до 0,37%- Кроме углерода, который повышает предел прочности и снижает пластичность стали, строительная сталь содержит: марганец, кремний, серу и фосфор. Строительные стали содержат также легирующие добавки до 2,5%, повышающие прочность и устойчивость стали протиз коррозии. К легирующим добавкам относятся: хром, медь, никель и др. Строительные стали с указанным количеством легирующих добавок называются низколегированными.

Стали, выпускаемые металлургической промышленностью, различаются по техническим свойствам и назначению и имеют следующие марки: Ст.0; Ст.2; Ст.З; Ст.4; Ст.5 (ГОСТ 380 — 50). Кроме того, имеется сталь мостостроительная, сталь рельсовая, заклепочная, инструментальная и др. Наиболее широко используется в строительстве сталь марки Ст.З. Она пластична, хорошо сваривается, обладает достаточно высокими показателями прочности. Ее предел прочности при растяжении колеблется от 38 до 47 кг/мм2, а относительное удлинение от 2,1 до 2,5%.

Сталь применяют в строительстве в виде прокатных профилей (рис. 1) различного сечения:
а) балки двутавровые обычного профиля высотой от 100 до 600 мм, широкополочные высотой от 200 до 1000 мм и облегченные высотой от 160 до 300 мм;
б) швеллеры обыкновенного профиля высотой от 50 до 400 мм и облегченного профиля высотой от 160 до 300 мм;
в) угловая сталь равнобокая с полками от 20 X 20 до 230X230 мм, неравнобокая —от 30X20 до 200Х 150 мм;
г) сталь листовая — толстолистовая толщиной от 4 до 60 мм и шириной от 600 до 2500 мм, тонколистовая толщиной от 0,9 до 3,75 мм, шириной от 600 до 1400 мм; к тонколистовой стали относятся сталь кровельная черная и оцинкованная толщиной от 0,38 до 0,82 мм и размерами листов 710X1420 мм и 1000Х Х2000 мм; листовая сталь бывает плоской, рифленой, волнистой;
д) сталь полосовая шириной от 12 до 200 мм, толщиной от 4 до 60 мм;
е) сталь квадратная сечением от 6 X 6 до 200 X 200 мм\
ж) сталь круглая диаметром от 5 до 200 мм и периодического профиля от 5 до 90 мм;
з) трубы стальные бесшовные диаметром от 5 до 426 мм, тонкостенные и толстостенные обыкновенные и оцинкованные; трубы сварные диаметром до 1420 мм.

Рис. 2. Профили стали: 2 — двутавр; 2 — швеллер; 3 — уголок неравнобокий; 4 — уголок равнобокий; 5 — листовая; 6 — полосовая; 7 — круглая

Использование стали в строительстве чрезвычайно разнообразно. Значительное количество стали расходуется на изготовление арматуры для железобетонных конструкций. Сталь применяют для изготовления многочисленных изделий для строительства: гвоздей, шурупов, винтов, болтов, заклепок, оконных и дверных приборов, всевозможных поковок и т. п.

Чугун используется, в основном, в виде готовых изделий: водопроводных и канализационных труб, фасонных и соединительных частей к чугунным и стальным трубам, радиаторов отопления, секций котлов водяного и парового отопления, печных приборов (дверок, вьюшек, задвижек) и ряда других крупных и мелких изделий и деталей.

Существенным недостатком черных металлов, особенно стали, является их ржавление (коррозия). Помимо того, сталь при повышении температуры (при пожарах) теряет прочность, легко деформируется, что приводит к разрушению стальных конструкций. Для защиты от коррозии металлоконструкции следует периодически (через 2—3 года) окрашивать. Повышение огнестойкости металлоконструкций выполняется конструктивными мерами.

Цветные металлы в строительстве используются главным образом в виде сплавов: латуни (сплав меди с цинком), бронзы (сплав меди с оловом). В чистом виде используются медь, цинк, свинец. Они служат для изготовления изделий санитарно-техни-ческого назначения, приборов к столярным изделиям и др.

Наша страна добывает большое количество металла, потребление которого в строительстве с каждым годом возрастает. Однако использование металла должно быть экономным и целесообразным, поэтому его назначение в строительных конструкциях ограничивается специальным постановлением.

Читайте также: