Z свойства металла что это

Обновлено: 05.07.2024

С увеличением числа элементарных элементов электроны имеют тенденцию к увеличению, а в подгруппах — к уменьшению. Самые низкие значения электроотрицательности характерны для первого элемента в первой группе, а самые высокие — для элемента P в седьмой группе.

Периодичность свойств элементов

Все характеристики элементов, определяемые электронной оболочкой индивидуума, закономерно изменяются в циклах и группах циклических систем. Однако, поскольку многие элементы сходных электронных структур не идентичны и сходны только при переходе от одного элемента к другому элементу подгруппы, то не происходит простого повторения свойств, а происходят более или менее интенсивные периодические изменения свойств элемента.

Химические свойства элемента определяются его способностью отдавать или добавлять электроны. Количественно это определяется энергией ионизации, сродством к электрону и электронами и зависит от радиуса индивидуума.

Атомные и ионные радиусы

Вследствие волнообразного характера движения электронов невозможно измерить абсолютный размер индивида, так как не существует его определенного предела.

Концепция орбитальных лучей недавно была расширена. Радиус орбиты — это самое удаленное от ядра расстояние наибольшего распределения электронной плотности. Таким образом, человек в базовом состоянии может иметь только лоток торговца и лоток стимулированного состояния — многие значения r_Пули.. На практике мы имеем дело с лучами людей, связанных определенной химической связью. Этот радиус рассматривается как фактический радиус индивида, т.е. как выявленный в результате действия. Фактический луч определяется при изучении молекулярных и кристаллических структур.

По этой причине значения атомных лучей, приведенные в различных справочниках, иногда могут значительно отличаться. Однако, несмотря на различия в значениях отдельных лучей одного и того же элемента, общая закономерность сохраняется. Это отражает зависимость атомных лучей от ядерной загрузки Z с периодическими свойствами.

Зависимость орбитальных лучей элемента r (1 Å = 10-10 м) от числа Z:.

В этот же период наблюдается тенденция к уменьшению размеров особей по мере увеличения Z. Это объясняется притяжением электронов внешнего слоя к увеличению в ядре при увеличении нагрузки.

За последний период атомное излучение увеличилось, поскольку строительство новых энергетических уровней начинается дальше ядра. В результате, в пределах первичных подгрупп размер особей увеличивается с ростом ядерной нагрузки. Во вторичных подгруппах, особенно в четверговой и шестой переходных подгруппах d-металлов, размер особей изменяется в меньшей степени. Отдельные лучи почти не отличаются друг от друга. Это можно объяснить тем, что увеличение количества лучей относительно увеличения количества квантовых уровней при переходе от четвергового к шестому периоду компенсируется сокращением количества лантанидов (₅₇ла до₇₁Lu), вызванное заполнением уровня 4F. По этой причине элементы D пятого и шестого периодов имеют особенно схожие характеристики. Так, в подгруппе IIIB (TI-ZR-HF) последние два элемента имеют одинаковые лучи (0,145 нм) и поэтому похожи друг на друга по природным и химическим свойствам, существенно отличаясь от Титана, радиус которого составляет 0,132 нм.

Потеря атомом электронов приводит к уменьшению его фактического размера, а добавление избыточного количества электронов — к увеличению. Таким образом, радиус положительно заряженных ионов (катионов) всегда меньше, а радиус отрицательно заряженных ионов (анионов) всегда больше, чем радиус соответствующих электрически нейтральных атомов. Так, радиус атома калия составляет 0,236 нм, радиус иона калия K+ — 0,133 нм, радиус атома хлора и иона хлора SD — 0,099 нм и 0,181 нм соответственно.

Таким образом, радиус иона отличается от радиуса электрически нейтрального атома в той степени, в которой ион имеет больший заряд. Например, атомные радиусы хрома и ионов Cr2+ и Cr3+ составляют 0,127, 0,083 и 0,064 нм соответственно.

Внутри подгрупп лучи ионов с одинаковым зарядом увеличиваются с ростом заряда ядра. Эта закономерность объясняется увеличением числа электронных слоев и расстояния внешних электронов от ядра.

Энергия ионизации

Поскольку удаление электронов из невозбужденного атома и преобразование их в положительно заряженные ионы всегда является внутренним процессом (т.е. путем поглощения энергии), то для того, чтобы это произошло, необходимо выполнить какое-то действие.

Минимальная энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, называется энергией ионизации I

где E и E + обозначают соответственно нейтральный атом и положительно заряженный ион (катион) элемента, I — энергия ионизации, ē — электрон.

Энергия ионизации измеряется в кДж/моль или эВ/атом. 1 эВ (электронвольт) — это энергия, получаемая электроном в ускоряющем электрическом поле с разностью потенциалов 1 В (1 эВ = 1,6-10-19 Дж) при пересчете на 1 моль, что составляет 96,5 кДж/моль. Энергия ионизации может быть определена путем столкновения электронов, ускоренных в электрическом поле, с атомом.

Один, два или более электронов могут быть отсоединены от человека с большим количеством электронов. Отсоединение каждого электрона соответствует определенному значению энергии ионизации i₁, i₂, …, I_n так что это всегда я.₁ 2

Пример № 2. титан.

Периодическое изменение свойств элементов и их соединений (наглядно)

Деление элементов на металлы и неметаллы.

Нет четких ограничений. Некоторые элементы обладают свойствами перехода.

(c) Используются отрывки из учебников: «Химия» / Н.Е.-Москва, Эксмор (ЕГЭ. Экспресс-подготовка)» и «Химия: новый полный справочник для подготовки к ЕГЭ/Е.В.». Савинкина. -Москва, Издательство АСТ.

Рассматривали ли вы «Законы изменения свойств элементов и их соотношение по периодам и группам»? Выберите дальнейшие действия.

Преподавая химию, Менделеев обнаружил, что его ученикам трудно запомнить индивидуальные свойства каждого элемента. Он начал искать способы создания систематического способа облегчения запоминания свойств данных. В результате появились физические таблицы, которые позже были переименованы в периодические таблицы.

Фактчек

Таблица Менделеева состоит из «столбцов», т.е. групп и «строк», т.е. периодов;
Металлические свойства связаны со способностью отдавать электроны;
Радиус атома увеличивается при увеличении числа электронных оболочек;
Высшая валентность для большинства элементов равна номеру группы.

Задача 1.Какова максимальная прочность алюминия?

(Задание 2: Какое соединение водорода обладает наивысшими основными свойствами какого элемента?

(Задание 3: Из перечисленных элементов металлами являются

Задание 4: Какие элементы обладают наивысшими основными свойствами гидроксидов?

Введение

Настоящий стандарт разработан в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» № 184-ФЗ и предназначен для организаций, разрабатывающих проектную и технологическую документацию по проектированию, изготовлению и монтажу сварных конструкций производственных зданий и сооружений.

Основанием для разработки стандарта явилась проблема слоистого разрушения, часто возникающая при возведении сварных стальных конструкций, особенно при использовании низколегированной стали. Слоистые трещины образуются в элементах из горячекатаного листового проката под воздействием сварочных напряжений и деформаций. В зарубежной научно-технической литературе многочисленные примеры образования слоистых трещин приводятся с конца 60-х годов XX столетия. В период с 1980 г. такие дефекты в значительном количестве были обнаружены также в стальных конструкциях, сооружаемых по отечественным проектам.

Образование слоистых трещин связано с большой анизотропией пластичности рядового листового проката. Анизотропия выражается в понижении характеристик пластичности (относительного сужения y , относительного удлинения d ) при переходе от испытания в продольном направлении к испытанию в поперечном направлении и в резком снижении этих характеристик при испытании в направлении толщины ( z -направлении). Главной причиной анизотропии пластичности является присутствие в стали в большом количестве микроскопических сернистых и кислородных неметаллических включений. Горячая прокатка выстраивает эти включения плоскими группами, параллельными поверхности проката. Уже при малой пластической деформации растяжения в z -направлении вдоль плоских скоплений неметаллических включений, из-за их слабого сцепления с металлом, возникают небольшие трещины, которые, сливаясь, образуют слоистое разрушение.

В жестких сварных соединениях для образования слоистых трещин оказываются достаточными пластические деформации в направлении толщины проката, вызванные усадкой швов, а также сварочными термическими напряжениями. Наиболее часто слоистые трещины образуются в соединениях угловой, тавровой и крестообразной формы из листов толщиной более 25 мм, реже - в стыковых соединениях. В сварном соединении слоистые трещины появляются вблизи границы плавления шва в зоне его термического влияния или недалеко от нее. В поперечном сечении соединений слоистые трещины имеют характерное ступенчатое строение, в котором преобладают плоские участки, параллельные поверхности проката.

Опасность образования слоистых трещин увеличивается присутствующим в сварном соединении диффузионным водородом. Он попадает в металл шва при сварке в основном из окружающей среды, сварочных материалов и находящихся на поверхности деталей ржавчины и загрязнений. Водород способствует замедленному разрушению. Наблюдаемое самопроизвольное образование трещин, продолжающееся в течение нескольких часов и даже суток после окончания сварки, связывают с диффузией водорода.

Слоистые трещины являются дефектами сварных соединений, создающими наибольшие трудности. Располагаясь параллельно плоскости проката, они часто не выходят на его поверхность и, оставаясь необнаруженными, предопределяют опасность последующего хрупкого или циклического разрушения. Особенно опасны слоистые трещины в соединениях и узлах, передающих растяжение и (или) изгиб, действующие в конструкциях, в направлении толщины проката (узлы примыкания ригелей и ферм к колоннам в рамных конструкциях, узлы присоединения консолей подкрановых балок к колоннам, узлы крепления стержней решетки к поясам в конструкциях глубоководных опор морских стационарных платформ и др.).

Ущерб, причиняемый слоистыми трещинами, весьма велик. Во многом он обусловлен большим объемом поражаемого металла. Устранение слоистых трещин - дорогостоящее и часто неосуществимое мероприятие, что приводит к необходимости замены уже изготовленных и даже смонтированных конструкций.

В современной металлургической технологии изготовления стали разработаны способы уменьшения анизотропии пластичности листового проката. Они включают ограничение содержания серы уровнем не более 0,005-0,010% и специальную обработку жидкой стали, изменяющую состав, форму, размеры и распределение неметаллических включений. Пластичность проката в z -направлении при этом резко увеличивается. Разработаны технические условия на поставку и освоено примышленное производство проката строительных сталей с гарантированной величиной относительного сужения y _z при испытании на растяжение в направлении толщины.

Снижение вероятности слоистого разрушения сварных соединений и узлов может быть достигнуто также применением специальных приемов их конструирования и направленным изменением технологических процессов сварки. Положительное действие этих мероприятий обусловлено снижением сварочных деформаций и напряжений, действующих в направлении толщины, повышением равномерности их распределения, уменьшением жесткости соединений при изготовлении и монтаже, уменьшением начального содержания водорода в металле швов.

В настоящее время в практике отечественных строительных стальных конструкций отсутствуют нормы регулирования сопротивления слоистому разрушению. Предлагаемый стандарт является первой попыткой устранить этот пробел. Стандарт регламентирует правила выбора материала конструкций, формы соединений, технологии сварки, методов контроля, снижающих или исключающих вероятность образования слоистых трещин.

При разработке стандарта учтены накопленный производственный опыт и результаты многих зарубежных и отечественных исследований (в том числе проведенных в ЦНИИПСК им. Мельникова).

Стандарт может применяться организациями, выполняющими работы в области, установленной стандартом, если эти организации имеют сертификаты соответствия, выданные Органом по сертификации в системе добровольной сертификации, созданной организациями-разработчиками стандарта. Организация-разработчик не несет никакой ответственности за использование данного стандарта организациями, не имеющими сертификатов соответствия.

При разработке настоящего стандарта использованы нормативные документы, регламентирующие требования к стальному прокату и сварным соединениям на настоящий момент в части проектирования, изготовления и монтажа стальных строительных конструкций.

СЛОИСТОЕ РАЗРУШЕНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Требования при проектировании, изготовлении и монтаже

Утвержден и введен в действие Приказом ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» от 27 сентября 2007 г. № 237

Дата введения 2007-10-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования и рекомендации по выбору качества листового проката, формы соединений и технологии сварки, препятствующих образованию слоистых трещин. Стандарт предназначен для использования при проектировании, изготовлении и монтаже сварных строительных конструкций зданий и сооружений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 5520-79 Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия

ГОСТ 9467-75* Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы

ГОСТ 14637-89 Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия

ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 22727-88 Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля

ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 28870-90 Сталь. Методы испытаний на растяжение толстолистового проката в направлении толщины

СНиП II -23-81* Стальные конструкции. Нормы проектирования

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СП 53-101-98 Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций

СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций

ТУ 14-1-3602-83 Профили стальные фасонные горячепрессованные

ТУ 14-1-4329-87 Прокат толстолистовой из стали марок 09Г2С и 12ХГДАФ для сварных металлоконструкций морских стационарных платформ

ТУ 14-1-4431-88 Листы толстые и плиты с нормируемыми характеристиками механических свойств по сечению в направлении толщины

ТУ 14-1-5120-92 с Изменением № 6 Прокат толстолистовой высокого качества для мостостроения из низколегированной стали

ТУ 14-104-146-94 Прокат листовой из низколегированной стали марки 09Г2-У

ТУ 14-104-167-97 Прокат листовой из легированной стали марки 12ГН2МФАЮ-У (ВС-1-У)

ТУ 14-1-5507-2005 Прокат толстолистовой из низколегированной стали марок 16Г2АФ-Ш и 16Г2АФД-Ш для сварных конструкций

ТУ 5.961-11679-2005 Прокат толстолистовой свариваемый из стали нормальной, повышенной и высокой прочности

ТУ У 27.1-26416904-150:2005 Прокат листовой свариваемый из качественной стали классов прочности 355-590 для машиностроения

Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1989, 52 с.

3 Основные положения

3.1 Для повышения сопротивления слоистому разрушению стандартом предусмотрены три группы мероприятий, представляющих:

- выбор листового проката строительной стали необходимого качества;

- выбор оптимальной формы соединений и узлов;

- выбор технологических процессов сварки и методов дефектоскопического контроля при изготовлении и монтаже конструкций.

Повышают сопротивление слоистому разрушению мероприятия каждой из этих групп. Однако оптимальные результаты достигаются при их комплексном использовании.

4 Выбор листового проката

4.1 При выборе листового проката для элементов конструкций с жесткими сварными соединениями, особенно передающими растяжение и (или) изгиб в направлении толщины, для которых существует опасность образования слоистых трещин, следует руководствоваться требованиями главы СНиП II -23-81* и СП 53-102-2004 для данной группы конструкций с учетом температур эксплуатации, требованиями ГОСТ 27772, а также дополнительными требованиями настоящего стандарта. Эти дополнительные требования предусматривают гарантию механических свойств в направлении толщины и гарантию ограничения нарушений сплошности.

4.2 Листовой прокат стали с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины согласно ГОСТ 28870 по уровню относительного сужения y _z при испытании на растяжение в направлении толщины делится на три группы качества, имеющих обозначение Z 15, Z 25 и Z 35. Требования к величине y _z для каждой группы качества приведены в таблице 4.1.

Относительное сужение y _z , % не менее

среднее значение по результатам испытаний трех образцов

отдельное значение (из трех)

рекомендуемая область применения

Угловые и тавровые соединения с небольшой жесткостью, фланцы болтовых соединений

Умеренно жесткие тавровые и крестообразные соединения

Жесткие сварные узлы

При выборе группы качества проката стали по таблице 4.1 требуемый уровень y _z рекомендуется ориентировочно оценивать величиной суммарного «фактора риска» y _{z н}. Он определяется сложением отдельных составляющих, обусловленных влиянием следующих основных условий: формы соединения и расположения в нем сварных швов - y _{z ф}, толщины листа - y _{z т}, габаритных размеров шва - y _{z ш}, степени жесткости соединения - y _{z ж}, технологии сварки - y _{z с} по формуле

y _{z н} = y _{z ф} + y _{z т} + y _{z ш} + y _{z ж} + y _{z с}.

Значения отдельных составляющих суммарного фактора риска для разных соединений даны в таблице 4.2. В этой таблице значения составляющих, повышающих сопротивление слоистому разрушению, указаны со знаком «-», значения составляющих противоположного действия даны со знаком «+». Эти знаки следует соблюдать при определении суммарного фактора риска по приведенной формуле.

Группа качества проката выбирается на основании условия y _{z н} £ y _z , где y _z - среднее значение относительного сужения по таблице 4.1.

4.3 Для листового проката с гарантированным ограничением нарушений сплошности согласно ГОСТ 22727 установлено пять классов сплошности. Показатели сплошности, определяемые методами ультразвукового контроля, для каждого класса приведены в таблице 4.3. В этой таблице символом S ₁ обозначена минимальная учитываемая площадь несплошности (дефекта), S ₂ - максимальная допустимая площадь несплошности, S ₃ - условная площадь максимально допустимой зоны несплошностей, S - относительная условная площадь несплошностей, L - максимально допустимая условная протяженность несплошностей.

Выбор класса сплошности в каждом конкретном случае производится с учетом влияния максимальной величины допускаемых дефектов на прочность проектируемых соединений и узлов. Источниками необходимых данных могут служить опыт эксплуатации, расчеты на прочность с использованием прикладной механики разрушения, эксперименты по моделированию. Для соединения и узлов, подвергающихся циклическому нагружению, максимальную величину допускаемых дефектов следует выбирать с учетом их возможного подрастания до размеров, которые в течение всего ресурса не должны превышать размеры, являющиеся критическими при однократном нагружении.

Составляющие фактора риска y _z _н

Форма соединения и расположения сварного шва

Без напряжений в направлении Z

Угловое соединение с симметрично расположенным швом

Соединение с промежуточным наплавленным слоем

Обычное тавровое соединение с угловыми швами

Тавровое соединение с угловыми швами с полным или частичным проваром

Соединение с угловыми швами, расположенными вблизи свободного торца листа

Z свойства стали что это такое

В жестких сварных соединениях для образования слоистых трещин оказываются достаточными пластические деформации в направлении толщины проката, вызванные усадкой швов, а также сварочными термическими напряжениями. Наиболее часто слоистые трещины образуются в соединениях угловой, тавровой и крестообразной формы из листов толщиной более 25 мм, реже — в стыковых соединениях. В сварном соединении слоистые трещины появляются вблизи границы плавления шва в зоне его термического влияния или недалеко от нее. В поперечном сечении соединений слоистые трещины имеют характерное ступенчатое строение, в котором преобладают плоские участки, параллельные поверхности проката.

Ущерб, причиняемый слоистыми трещинами, весьма велик. Во многом он обусловлен большим объемом поражаемого металла. Устранение слоистых трещин — дорогостоящее и часто неосуществимое мероприятие, что приводит к необходимости замены уже изготовленных и даже смонтированных конструкций.

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Основные положения

— выбор листового проката строительной стали необходимого качества;

— выбор оптимальной формы соединений и узлов;

— выбор технологических процессов сварки и методов дефектоскопического контроля при изготовлении и монтаже конструкций.

Относительное сужение y _z , % не менее

При выборе группы качества проката стали по таблице 4.1 требуемый уровень y _z рекомендуется ориентировочно оценивать величиной суммарного «фактора риска» y _{z н}. Он определяется сложением отдельных составляющих, обусловленных влиянием следующих основных условий: формы соединения и расположения в нем сварных швов — y _{z ф}, толщины листа — y _{z т}, габаритных размеров шва — y _{z ш}, степени жесткости соединения — y _{z ж}, технологии сварки — y _{z с} по формуле

Группа качества проката выбирается на основании условия y _{z н} £ y _z , где y _z — среднее значение относительного сужения по таблице 4.1.

4.3 Для листового проката с гарантированным ограничением нарушений сплошности согласно ГОСТ 22727 установлено пять классов сплошности. Показатели сплошности, определяемые методами ультразвукового контроля, для каждого класса приведены в таблице 4.3. В этой таблице символом S ₁ обозначена минимальная учитываемая площадь несплошности (дефекта), S ₂ — максимальная допустимая площадь несплошности, S ₃ — условная площадь максимально допустимой зоны несплошностей, S — относительная условная площадь несплошностей, L — максимально допустимая условная протяженность несплошностей.

Низколегированные стали с высокими z -свойствами

Снижение механических свойств по толщине проката вызвано скоплениями неметаллических включений значительной протяженности.

Необходимость повышения эксплуатационных свойств проката по толщине особенно актуальна при использовании в конструкциях листов толщиной свыше 20 мм.

В работах исследована анизотропия механических свойств в сталях обычной чистоты. Оценка механических свойств образцов, вырезанных поперек проката (стандартное направление), и образцов, вырезанных в направлении толщины листа (z-направление), показала их существенное различие.

Аналогичные результаты получены в многочисленных отечественных и зарубежных работах, выполненных в большом объеме в 70-х гг. и обобщенных, например, в трудах ЦНИИСК им В. А. Кучеренко. Низкие свойства толстых листов в z-направлении могут привести к отказам при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций, прежде всего при воздействии нагрузок по толщине проката: во фланцевых соединениях, в узлах примыкания балок к колоннам, монтажных «рыбках» и целом ряде других. Наконец, при сварке толстых листов из-за низких z-свойств могут возникать трещины под влиянием действующих по толщине остаточных растягивающих напряжений, поскольку они соизмеримы с пределом текучести. В результате разрушения металла при растягивающих нагрузках в z-направлении образуется характерный излом, подробно описанный в литературе, в том числе в работах. Морфология такого излома резко отличается от излома «чашечкой», получающегося при испытаниях образца, вырезанного в стандартном направлении.

Аналогичные разрушения сварных соединений классифицируются как ламиллярные трещины или слоистое растрескивание. В некоторых работах отмечается, что слоистое растрескивание является основным дефектом сварных современных конструкций. Слоистое разрушение развивается с малой энергоемкостью по микровязкому «ямочному» механизму.

При электронномикроскопическом анализе на дне неглубоких ямок хорошо видны неметаллические включения, в первую очередь сульфиды марганца.

Причиной снижения свойств в z-направлении и слоистого разрушения на микроструктурном уровне является действие неметаллических включений, в первую очередь строчечных сульфидов, строчечных и точечных оксидов, а также силикатов. Крайним случаем снижения z-свойств толстых листов является расслой, вызванный, главным образом, скоплением крупных хрупких силикатов. Разумеется, неметаллические включения влияют не только на свойства в z-направлении. По мере снижения содержания серы протяженность и количество сульфидов уменьшается.

Проблема повышения чистоты стали на современном этапе решается с использованием ковшовой металлургии или Специальных агрегатов. Такое производство налажено на ряде отечественных металлургических комбинатах, где проводится десульфурация в ковше с помощью синтетических шлаков, продувка синтетическими порошками, вакуумирование стали, продувка аргоном, обеспечивающая удаление газов и перемешивание стали.

Особо эффективным является десульфурация синтетическими шлаками, имеющими обычно следующий состав: около 50—55% СаО; менее 7% MgO; 37-43 % Аl₂0₃; менее 7% SiO₂, — и температуру плавления 1300-1400° С. Рафинирование стали дает хорошие результаты при комплексном использовании синтетических шлаков, вдувании в ковш порошкообразных соединений кальция, а также обработке металла в ковше силикокальцием, ферросилицием, ферротитаном. Комплексное рафинирование и модифицирование неметаллических включений, проводимое на комбинате «Азовсталь» имеет, высокую эффективность.

Комплексное рафинирование особенно эффективно при обработке металла в ковше редкоземельными элементами, так как в этом случае особенно активно происходит глобулирование неметаллических включений.

Весьма перспективным способом уменьшения расслоения стали является применяемое на металлургическом комбинате «Азовсталь» вакуумирование металла в комплексе с понижением содержания кремния и продувкой аргоном. При этом резко снижается содержание крупных хрупких включений в осевой зоне листа.

При исследовании влияния вышеуказанных факторов на комбинате «Азовсталь» кремнемарганцовистую сталь С345 (ГОСТ 27772-88) подвергали различной обработке. В одной плавке было снижено содержание кремния с 0,60 % до 0,35 %, одну плавку вакуумировали. Все три плавки обрабатывали соединениями кальция и продували аргоном. Как показало исследование сплошности проката методом УЗК, вакуумирование является высокоэффективной операцией по устранению несплошности стали, в то время как снижение содержания кремния не дало ощутимых результатов. Таким образом, в результате применения новых металлургических технологических операций можно значительно улучшить эксплуатационные свойства толстого проката и в особенности повысить z-свойства стали. Кроме того, комплексное рафинирование в значительной степени устраняет появление в прокате расслоя металла в виде несплошностей.

В основе ГОСТ 28870-90, так же как и международного стандарта ISO 7773 «Стальной лист с заданными характеристиками по толщине», лежит нормирование требований по критерию ψ_z (сужение в z-направлении), оцененному при испытаниях цилиндрических образцов, вырезанных в z-направлении.

Теперь, после введения в действие отечественного стандарта, можно заказывать листовой прокат трех групп качества.

Таким образом, применение процессов десульфации и модифицирования неметаллических включений позволяет получить высокие z-свойства у толстых листов из сталей повышенной и высокой прочности, а вакуумирование металла снижает количество расслоев в прокатке.

Маркировка сталей в европейских странах

В связи с тем, что изданные и введенные в действие стандарты EN охватывают далеко не все стали, используемые в государствах ЕЭС, в европейских странах наряду с общеевропейской используются также и собственные системы маркировки сталей.

1. Система маркировки сталей в Германии

В Германии маркировка сталей осуществляется двумя способами. Первый способ – традиционный, с помощью букв и цифр, второй способ – с помощью пятизначных порядковых номеров.

Обозначение сталей с помощью букв и цифр

В настоящее время для маркировки сталей с помощью букв и цифр в основном применяется общеевропейская система обозначений в соответствии с EN 10027-1. Тем не менее, в ряде случаев используются и старые обозначения.

Стали обыкновенного качества. Маркировка указанных сталей осуществляется следующим образом. Вначале, если необходимо, ставятся одна или две буквы, определяющие способ раскисления стали (U – кипящая сталь, R – спокойная или полуспокойная) и ее специальные эксплуатационные свойства, связанные с последующим применением (Q – для отбортовки, Z – для волочения, K – для холодного формования). Затем ставятся буквы St, а за ними цифры. Первые две цифры характеризуют минимальный предел прочности (временное сопротивление разрыву) в кгс/мм 2 или H/9,8 мм 2 ; далее, если необходимо, ставится тире, а после него цифра, указывающая группу качества стали. Всего этих групп качества три, при этом 3-я группа отличается наиболее низким содержанием серы и фосфора. В конце наименования стали могут ставиться буквы U или N, указывающие на то, что сталь поставляется соответственно после прокатки или после нормализации.

St 37-2 – сталь обыкновенная с минимальным пределом прочности 37 кгс/мм 2 или 360 H/мм 2 второй группы качества;
USt 37-2 – кипящая сталь с минимальным пределом прочности 37 кгс/мм 2 или 360 H/мм 2 второй группы качества;
ZSt 37-2 – сталь с минимальным пределом прочности 37 кгс/мм 2 или 360 H/мм 2 второй группы качества, предназначенная для последующего холодного волочения;
KSt 52-3 N – сталь с минимальным пределом прочности 52 кгс/мм 2 или 510 H/мм 2 третьей группы качества, предназначенная для последующего холодного формования, поставляемая после нормализации;
QSt 44-3 U – сталь с минимальным пределом прочности 44 кгс/мм 2 или 430 H/мм 2 третьей группы качества, предназначенная для последующей холодной отбортовки (фланцевания), поставляемая после прокатки.

Качественные конструкционные стали. Основным признаком маркировки подобного типа сталей является то, что она начинается с заглавной буквы C. Затем может следовать одна из прописных букв: k (для улучшаемых сталей с содержанием S и P менее 0,035%), m (для сталей с гарантированным содержанием S 0,02–0,04% и содержанием P<0,035%) или f (для сталей с уменьшенным интервалом содержания углерода и содержанием S

C 45 – углеродистая качественная сталь с содержанием C 0,42–0,50%, P
Ck 45 – сталь с содержанием C 0,42–0,50%, P
Cm 45 – сталь с содержанием C 0,42–0,50%, P
Cf 45 – сталь с содержанием C 0,43–0,49%, P

Низколегированные стали. Низколегированными признаются стали с содержанием каждого легирующего элемента менее 5%. Такие стали маркируются в начале обозначения числом, соответствующим содержанию углерода в стали, умноженному на 100, далее указываются символы важнейших легирующих элементов, далее через пробел числа, соответствующие содержанию данных элементов, умноженному на коэффициент, приведенный в табл. 2. При этом числа, определяющие содержание легирующих элементов, отделяются друг от друга пробелом или тире.

11 CrMo 5-5 – сталь с содержанием C 0,09– 0,14%, Cr 1,05–1,25%, Mo 0,48–0,62%;
14 NiCr 14 – сталь с содержанием С 0,14– 0,20%, Ni 3,0–3,5%, Cr 0,6–0,9% (т.к. содержание Cr менее 1%, то в наименовании стали присутствует только обозначение этого элемента без указания его процентного содержания).

Высоколегированные стали. Высоколегированные – это стали с содержанием хотя бы одного легирующего элемента более 5%. Обозначения таких сталей начинаются с буквы X, затем следует число, соответствующее среднему содержанию углерода, умноженному на 100, далее в порядке убывания содержания следуют символы важнейших легирующих элементов и числа, отражающие их средние содержания. Как и при обозначении низколегированных сталей, наименования легирующих элементов и числа их содержания отделяются друг от друга пробелом. В случае, если указывается содержание в стали нескольких легирующих элементов, то числа, определяющие их содержание, отделяются друг от друга пробелами или тире.

X 12 CrMo 5 – высоколегированная сталь с содержанием C 0,08–0,15%, Cr 4,0–6,0%, Mo 0,45– 0,65% (менее 1%, поэтому содержание в наименовании стали не указывается);
X 2 CrNiMo 10 10 5 – сталь с содержанием C
X 5 CrNiCuNb 17-4-4 – сталь с содержанием C < 0,07%, Cr 15,0–17,5%, Ni 3,0–5,0%, Cu 3,0–5,0%,
Nb 0,15–0,45% (менее 1%, поэтому содержание в наименовании стали не указывается).

Литейные стали. Для их обозначения в начале марки ставятся буквы GS.

Обозначение сталей с помощью порядковых номеров

Система обозначений сталей с помощью порядковых номеров существовала в Германии задолго до принятия подобной общеевропейской системы и стала по существу ее прообразом (в Европе эта система определяется стандартом EN 10027-2). В соответствии с указанной системой порядковый номер стали представляется в виде 1.XXXX. Здесь 1. определяет, что материал является сталью (для чугунов используется символ 0., для жаропрочных никелевых и кобальтовых сплавов – 2., для цветных металлов – 3.). Далее следуют две цифры, которые идентифицируют номер группы сталей (см. табл. 1). Две последние цифры определяют порядковый номер стали в группе.

Таблица 4. Группы сталей

исключая группы 24, 25,

2. Система маркировки сталей во Франции

Стали обыкновенного качества. Для обозначения нелегированных конструкционных сталей обыкновенного качества в настоящее время во Франции используется общеевропейская система обозначений в соответствии с EN 10027-1.

Нелегированные конструкционные качественные стали. Наименования качественных конструкционных сталей в зависимости от предельного содержания углерода, серы и фосфора начинаются с букв C или XC, далее следуют цифры, соответствующие среднему содержанию углерода в стали, умноженному на 100. С буквы C начинаются наименования сталей с нормальным содержанием указанных элементов, с XC – с ограниченным.

Приведем примеры: C45 в соответствии со стандартом AFNOR NF A37-502 – это сталь с содержанием углерода 0,4–0,5% и предельным содержанием серы и фосфора по 0,04%, сталь XC45 в соответствии с тем же стандартом имеет содержание углерода 0,42–0,48%, максимальное содержание фосфора 0,035%, а серы – 0,025%.

Низколегированные стали. Как и в Германии, низколегированные стали – это стали с содержанием каждого легирующего элемента до 5%. Маркировка таких сталей во Франции в основном аналогична маркировке, принятой в Германии, хотя есть и некоторые отличия.

Наименования низколегированных сталей начинаются с числа, определяющего среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100. Затем следуют буквы, указывающие основные легирующие элементы, включенные в сталь (см. табл. 5). Далее записывается число, соответствующее содержанию основного легирующего элемента, умноженному на коэффициент, приведенный в табл. 2.

Таблица 5. Обозначения основных легирующих элементов во Франции

Литейные стали. Для их обозначения в конце марки добавляется буквы M.

3. Система маркировки сталей в Италии

Конструкционные стали обыкновенного качества. В Италии стали указанного типа маркируются по признакам их физических характеристик и делятся на две группы:

Стали с минимально гарантированным пределом прочности. В начале наименования указывается символ Fe, далее число, соответствующее минимально гарантированному пределу прочности (в H/мм 2 или кгс/мм 2 ).

Стали с минимально гарантированным пределом текучести. Наименования начинаются на Fe, далее ставится буква E, а после нее число, соответствующее минимально гарантированному пределу текучести (в H/мм 2 или кгс/мм 2 ).

Помимо указанных символов в наименования марок сталей может включаться и дополнительная информация:

склонность стали к свариванию – обозначается заглавными буквами A, B, C или D;
дополнительные показатели качества – обозначаются цифрами 1, 2, 3, следующими за значениями пределов прочности или текучести через тире;
признак интервала температур, при которых используется сталь (KG – при температуре окружающей среды, KT – при низких температурах, KW – при повышенных температурах).

Fe 330 – сталь с гарантированным пределом прочности 330 H/мм 2 ;
FeE 295 – сталь с гарантированным пределом текучести 295 H/мм 2 ;
Fe 510 B – сталь с гарантированным пределом прочности 510 H/мм 2 и склонностью к свариваемости B;
Fe 880-2 – сталь с гарантированным пределом прочности 880 Н/мм 2 и показателем качества 2;
Fe 510-1 KT – сталь с гарантированным пределом прочности 510 Н/мм 2 и показателем качества 1 для работы при низких температурах;
Fe E 315 KG – сталь с гарантированным пределом текучести 315 Н/мм 2 для работы при температуре окружающей среды.

Стали, предназначенные для холодной штамповки. Маркируются буквами Fe, после чего следует буква P, указывающая на принадлежность стали к данной группе, а затем двузначное число от 01 до 06, определяющее степень качества стали и её чистоты по S и P.

Литейные стали. Наименование начинается с букв Fe, затем следует буква G, после этого двузначное число – предел прочности в кгс/мм 2 . После предела прочности через тире может следовать цифра 1 или 2, характеризующая показатель качества стали.

Fe G 52 – литейная сталь с гарантированным пределом прочности 52 кгс/мм 2 ;
Fe G 74-1 – сталь с гарантированным пределом прочности 74 кгс/мм 2 1-ой группы качества.

Конструкционные качественные и легированные стали. Принципы обозначения конструкционных качественных и легированных сталей в Италии полностью соответствуют принципам обозначения указанных типов сталей в Германии (см. выше).

4. Система маркировки сталей в Швеции

Маркировка сталей в Швеции в соответствии со стандартом SS осуществляется четырехзначным числом. Первые две цифры указанного числа определяют группу, к которой принадлежит сталь (см. табл. 6), последние две – порядковый номер стали в группе. По маркировке различаются углеродистые стали (первая цифра наименования – и легированные (начинаются с цифры 2).

Таблица 6. Маркировка сталей в Швеции

1265 – углеродистая качественная сталь, по составу свойствам и назначению близка к российским сталям 08 и 10;
1957 – автоматная сталь, аналог – российская сталь А35;
2085 – сталь, легированная кремнием, российский аналог – 55С2;
2234 – легированная сталь, содержание Cr30ХМ;
2352 – нержавеющая сталь, легированная Cr≥10%, российский аналог – 03Х18Н11.

5. Системы маркировки сталей в США

В США используется несколько систем обозначения металлов и сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации. Наиболее известными организациями являются:

AISI – Американский Институт Чугуна и Стали;
ACI – Американский Институт Литья;
ANSI – Американский Национальный Институт Стандартизации;
AMS – Спецификация Аэрокосмических Материалов;
ASME – Американское Общество Инженеров – Механиков;
ASTM – Американское Общество Испытания Материалов;
AWS – Американское Общество Сварщиков;
SAE – Общество Инженеров – Автомобилистов.

Системы обозначений, используемые той или иной организацией, вытекают из их исторического развития, а также развития связанных с ними отраслей промышленности. Рассмотрим наиболее популярные системы обозначений сталей, используемые в США.

6. Система обозначений AISI

Углеродистые и легированные стали. В системе обозначений AISI углеродистые и легированные стали, как правило, обозначаются с помощью четырех цифр. Первые две цифры обозначают номер группы сталей (табл. 7), а две последние – среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100.

Так сталь 1045 относится к группе 10ХХ качественных конструкционных сталей (нересульфинированных с содержанием Mn менее 1%) и содержит углерода около 0,45%.

Сталь 4032 является легированной (группа 40ХХ), со средним содержанием 0,32% С и 0,2 или 0,25% Mo (реальный состав стали 4032: 0,30–0,35% С, 0,2–0,3% Mo).

Сталь 8625 также является легированной (группа 86ХХ) со средним содержанием: 0,25% С (реальные значения 0,23–0,28 %), 0,55% Ni (0,40–0,70%), 0,50% Cr (0,4–0,6%), 0,20% Mo (0,15– 0,25%).

Помимо четырех цифр в наименованиях сталей могут встречаться также и буквы. При этом буквы B и L, означающие, что сталь легирована соответственно бором (0,0005–0,03%) или свинцом (0,15–0,35%), ставятся между второй и третьей цифрой ее обозначения, например: 51B60 или 15L48. Буквы M и E ставят впереди наименования стали, это означает, что сталь предназначена для производства неответственного сортового проката (буква M) или выплавлена в электропечи (буква E). И наконец, в конце наименования стали может присутствовать буква H, означающая, что характерным признаком данной стали является прокаливаемость.

Таблица 7. Обозначения углеродистых и легированных сталей в системе AISI

Коррозионно-стойкие стали. Обозначения стандартных коррозионно-стойких сталей по AISI включают в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных коррозионно-стойких сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенситные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе. Значения букв, следующих за цифрами, даны в табл. 8.

Таблица 8. Дополнительные буквы и цифры, используемые для обозначения коррозионно-стойких сталей по AISI и UNS

Читайте также: