Какую сталь используют в производстве строительного и горнодобывающего оборудования

Обновлено: 06.05.2024

Конструкционные стали классифицируют на строительные (арматурные) и машиностроительные, а последние в свою очередь подразделяются на группы общего и специального назначения.

В качестве строительных сталей используют низкоуглеродистые (ГОСТ 380-2005) и низколегированные (ГОСТ 19281–89) стали.

Основным стандартом, регламентирующим характеристики сталей для строительных металлических конструкций, является ГОСТ 27772-88, согласно которому стали выпускаются марок С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345Д, С345К, С375, С375Д, С390, С390Д, С390К, С440, С440Д, С590, С590К.

Маркируются конструкционные строительные стали следующим образом. Буква С означает «строительная» сталь, цифра — предел текучести σт (МПа), буквы К — вариант химического состава, Д — повышенное содержание меди (0,15–0,3 % для повышения коррозионной стойкости), Т — упрочнение термообработкой.

Стали этой группы по химическому составу делятся на:

– низко- и среднеуглеродистые (ГОСТ 1050-88, ГОСТ 380-2005);

– низко- и среднелегированные (ГОСТ 4543-71),

а по способу упрочнения — стали без термической обработки, упрочняемые в поверхностном слое (цементуемые) и упрочняющие по всему объему (улучшаемые):

– без термической обработки: углеродистые 08кп, 10кп, 15кп, 08, Ст3 и легированные09Г2С, 09Г2. 16ГФР, 12ХМ и др.

– упрочняемые в поверхностном слое (цементуемые) (относятся нитроцементуемые, цементуемые, азотируемые, а также закаливаемые и с пониженной прокаливаемостью): углеродистые 15 и 20 и легированные12ХН3А, 12Х2Н4А,15Х, 15ХА, 15ХФ, 15ХР, 18Х2Н4В, 20Х, 20ХН, 20ХГР, 18ХГТ, 20ХГНР и др.

– упрочняемые по всему объему(улучшаемые): углеродистые 30, 35, 40, 45, 50, 55 и легированные 35Г2, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХС, 40ХФА, 25ХГСА; 30ХГТ, 30ХГС, 35ХГСА, 40ХН2МА, 30ХН3А, 30ХН2МФА, 38ХН3МФА.

По основному потребительскому свойству конструкционные машиностроительные стали специального назначения делятся на следующие группы: особо высокой прочности и вязкости (мартенситно-стареющие), коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, пружинные, автоматные, шарикоподшипниковые и литейные.

Стали особо высокой прочности и вязкости (мартенситно-стареющие)по химическому составу являются безуглеродистыми (менее 0,03% С) и высоколегированными (Ni, Со, Мо, Сr, Тi, Ве и др.): Н18К9М5, Н4Х12К15М4Т и др. Сочетание прочности и ударной вязкости — уникум.

Коррозионностойкие стали и сплавы (нержавеющие)(ГОСТ 5632–72) — стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др. Они обязательно имеют в своем составе более 12,5% Сr, роль которого состоит в образовании на поверхности изделия защитной (пассивной) оксидной пленки, прерывающей контакт с агрессивной средой.

Марочный состав: 20Х13, 10Х14Г14Н3, 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 06ХН28МДТ, 3Х21Н21М4ГБ и др.

Жаростойкие (окалиностойкие)сталии сплавы (ГОСТ 5632–72) — стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С и работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Эти стали и сплавы получают на базе системы Fe + Cr + Ni с небольшим количеством кремния.

Марочный состав: 30Х13Н7С2, 20Х20Н14С2, 12Х25Н16Г7АР, ХН60Ю, ХН78Т и др.

Жаропрочные стали и сплавы (ГОСТ 5632–72) — стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Жаропрочные стали и сплавы в своем составе обязательно содержат никель, который обеспечивает существенное увеличение предела длительной коррозионной прочности при незначительном увеличении предела текучести и временного сопротивления. Они могут дополнительно легироваться молибденом, вольфрамом, ниобием, титаном, бором, йодом и др.

Марочный состав: 11Х11Н2В2МФ, 12Х25Н16Г7АР и др.

Криогенные машиностроительные стали и сплавы (ГОСТ 5632–72) 08Х18Н10, 12Х18Н10Т и др. Основными потребительскими свойствами этих сталей являются пластичность и вязкость, которые с понижением температуры (от 20 до –196°С) либо не меняются, либо мало уменьшаются, т.е. не происходит резкого снижения вязкости, характерного при хладноломкости.

Износостойкие стали (ГОСТ 5632–72). Основное потребительское свойство этих сталей — высокая стойкость деталей при кавитационной коррозии и механическом изнашивании при значительных ударных нагрузках. Эти стали 12Х18Н9Т, 30Х10Г10, Г13, 110Г13ХБР применяют чаще в литом или кованом (катанном) состоянии, т. к. их общее технологическое свойство — пониженная обрабатываемость резанием.

Пружинные стали и сплавы(ГОСТ 14959–79) — стали, обладающие высокими механическими свойствами, в первую очередь высокими пределами упругости и прочности при достаточной вязкости и пластичности. Пружинные стали 65, 70…85, 60Г, 65Г, 55ХГР, 50ХФА, 51ХФА, 50ХГФА, 70C2XA и др.

Автоматные стали (сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резаньем) (ГОСТ 1414–75) повышенное содержание серы (0,05–0,3%), фосфора (0,05–0,16%) и часто марганца (0,6–1,55%). Автоматные стали получили свое наименование в связи с их обработкой на станках-автоматах с повышенной скоростью резания.

Марочный состав А11, А40Г, АС40, АС35Г2, АС12ХН, АС40ХГНМ, А35Е, А40ХЕ, АЦ20, АЦ30ХН.

В обозначении марки первая буква А указывает, что сталь автоматная; цифры в ней показывают содержание углерода в сотых долях процента (например, А11). Присутствие свинца обозначается буквой С (например, АС35Г2), кальция — буквой Ц (АЦ40 и др.), селена — буквой Е (А35Е).

Подшипниковые стали(ГОСТ 801–78 и 21022–75). Основные потребительские свойства этих сталей — повышенные твердость (61–65 HRC), износостойкость и сопротивление контактной усталости.

Марки: ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ (ГОСТ 801–78), ШХ15-ШД (ГОСТ 21022–75). Буква «Ш» в начале маркировки означает — шарикоподшипниковая, содержание хрома в данной стали приведено в десятых долях процента. В конце марки может быть указан способ производства: Ш — сталь, полученная методом электрошлакового переплава (ШХ15Ш), В — сталь, полученная вакуумированием (ШХ15В), ШД — вакуумно-дуговой переплав стали электрошлакового переплава.

Литейные стали(ГОСТ 977–88) содержат до 0,9% Мn, до 0,52% Si и не более 0,06% S и 0,08% Р. Литейные свойства сталей значительно хуже, чем чугунов и большинства литейных цветных сплавов.

Многие литейные стали имеют ту же марку, что и деформируемые, отличаясь лишь буквой Л в конце марки. Однако немало легированных сталей разработано специально в качестве литейных и не имеет аналога среди деформируемых (например, сталь 20ФЛ, 08ГДНФЛ).

Для изготовления отливок согласно ГОСТ 977–88 предусмотрены следующие марки сталей: 15Л, 20Л…50Л, 30ГСЛ, 20ФЛ, 35ХГСЛ, 40Х9С2Л35Х23Н7СЛ, 110Г13Л, 90Х4М4Ф2В6Л (Р6М4Ф2Л)

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014


ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛЕЙ ДЛЯ ГОРНОШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1 Юргинский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Стальные конструкции – конструкции, изготавливаемые из сталей различных марок и состояний. Основными достоинствами стальных конструкций, определяющими область их применения, являются: относительная легкость, достигаемая в результате использования сталей с высокими прочностными характеристиками; разнообразие конструктивных форм; широкая возможность типизации и унификации, высокая степень механизации изготовления и монтажа; возможность сочетания с другими материалами (железобетоном, алюминием и т. д.), а также выполнения сборно-разборных конструкций. Основные недостатки стальных конструкций – подверженность коррозии (особенно в некоторых агрессивных средах) и снижение прочности при высоких температурах [1]. Стальные конструкции и оборудование, изготовленное из стали (механизированные крепи, проходческие и очистные комбайны, конвейеры, перегружатели, дробилки угля и др.), широко применяются в горношахтной промышленности. К сталям, используемым для их изготовления, предъявляются определённые требования: применяются высокопрочные, мелкозернистые стали с пределом текучести 600 – 1000 МПа, которые обеспечивают повышенную износостойкость и надежность при эксплуатации.

Стали, применяемые для изготовления стальных конструкций, разделяются на малоуглеродистые (стали с содержанием углерода более 0,3 % С) и легированные (содержит кроме углерода и обычных примесей, другие элементы, улучшающие ее свойства). Они должны обладать высокой прочностью, вязкостью и хорошей свариваемостью. Углеродистые стали представляют собой сплавы железа и углерода. Постоянными примесями в них являются марганец, кремний, сера и фосфор. Для получения более качественных и легированных сталей вводят специальные легирующие добавки (присадки) – хром, никель, марганец, ванадий и др. Легированные стали более прочны и обладают высокими механическими свойствами. Механические свойства стали зависят в основном от количества углерода и легирующих добавок, содержащихся в стали, так как чистое железо (феррит) обладает низкими механическими свойствами. Прочность стали возрастает с увеличением процента содержания углерода. Однако увеличение процента содержания углерода снижает пластичность стали, увеличивает хрупкость и ухудшает свариваемость. Содержание углерода в сталях, применяемых в горношахтном оборудовании (ГШО), не должно превышать 0,22 %. Существенно увеличивает прочность стали без заметного снижения пластичности марганец, который является полезной примесью и всегда присутствует в сталях, используемых для ГШО, в количестве от 0,4 до 0,05 %. Кремний также повышает прочность стали, но ухудшает свариваемость и стойкость против коррозии, поэтому содержание кремния в таких сталях ограничивается 0,3 %. Наконец, очень полезной, но более дорогой добавкой является медь, которая повышает прочность стали в меньшей мере, чем марганец и кремний, но значительно улучшает стойкость стали против коррозии.

Наряду с указанными полезными добавками сталь содержит и вредные примеси: фосфор, серу, азот и кислород. Фосфор делает сталь хладноломкой (хрупкой при пониженных температурах), а сера – красноломкой (трещиноватой при температурах 800-1000°). Во время ковки такая сталь дает трещины, а при значительном содержании серы даже разрушается. Повышенное содержание фосфора недопустимо для сталей, используемых для изготовления ГШО, поэтому процент содержания фосфора и серы в них ограничивается 0,05 %. Весьма вредными примесями являются кислород и азот, которые попадают в сталь из воздуха при ее выплавке. Азот делает сталь хрупкой и хладноломкой. Кислород действует, как сера, но в более сильной степени. Для ответственных сварных конструкций в ГШО, воспринимающих динамическую нагрузку, применяют спокойную мартеновскую сталь (сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями – кремнием, марганцем, алюминием, которые, соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды, всплывают на поверхность массы стали и легко удаляются.

В производстве горношахтного оборудования, изготавливаемого на Юргинском машиностроительном заводе, используют в основном стали марок 35Л, 45Л, 110Г13Л, 35ХГСЛ, 30ХГСА, а также в последние годы стали использовать сталь 14ХГ2САФД и «Weldox 900D». Для деталей, не находящихся под нагрузкой, применяют сталь марки Ст.3 с содержанием углерода – 0,14-0,22 %, кремния – 0,05-0,17 %, марганца – 0,4-0,65 %, никеля, меди, хрома – до 0,3 % , мышьяка до 0,08 %, серы и фосфора – до 0,05 и 0,04 % соответственно.). Марку легированной стали, так же как и углеродистой, обозначают буквами и цифрами. Буквы показывают, какие легирующие элементы введены в сталь, и обозначают, например: Г - марганец, С - кремний, X - хром, Н - никель, М - молибден, Д - медь. Цифры, стоящие перед буквами, указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, а цифры, следующие за буквами, - на среднее содержание соответствующего легирующего элемента. В тех случаях, когда среднее содержание легирующих элементов менее 2%, после буквы, обозначающей этот элемент, цифра не ставится. Наряду с большой прочностью легированные стали обладают высокой ударной вязкостью при пониженных температурах и хорошей коррозийной стойкостью. Хотя стоимость легированной стали примерно на 25% выше стоимости стали Ст. 3, применение её позволяет увеличить срок использования ГШО на 25-30 %, что является экономически целесообразным.

Сталь марки 35Л используется для изготовления деталей, работающих под действием средних статических и динамических нагрузок, и имеет следующий химический состав: углерод – 0,32-0,4 %, кремний – 0,2-0,52 % , марганец – 0,4-0,9 %, никель – до 0,3 %, сера – до 0,045 %, фосфор – до 0,04 %, хром и медь – до 0,3 % (ГОСТ 977-88).

Нелегированная сталь 45Л применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающих под действием статических и динамических нагрузок. Химический состав (в %) стали 45Л (ГОСТ 977-88): углерод – 0,42-0,5 %, кремний – 0,2-0,52 % , марганец – 0,45-0,9 %, сера и фосфор – до 0,06 %.

Легированная сталь марки 35ХГСЛ используется для изготовления ответственных детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости. Химический состав материала 35ХГСЛ в процентном соотношении: углерод – 0,3-0,4 %, кремний – 0,6-0,8 % , марганец – 1-1,3 %, сера – до 0,04 %, фосфор – до 0,04 %, хром – до 0,6-0,9 %.

Сталь марки 30ХГСА относится к среднелегированном конструкционном сталям. Её можно отнести к одному из достижений отечественной науки. В свое время сплав разрабатывался для нужд авиации, хотя сейчас используется в самых разных отраслях, в том числе и в горном машиностроении. Сталь 30ХГСА имеет и другое название – «хромансиль». Это также сокращение, полученное от названий материалов, легирующих эту сталь – хрома, марганца, кремния (Silicium). В аббревиатуре 30ХГСА буква «Х» означает хром, «С» – кремний, «Г» – марганец. Первая цифра указывает на количество углерода, входящего в состав стали (в сотых долях процента), т.е. 0,3 %. Буква «А» указывает на то, что сталь относится к категории высококачественных. В сталь 30ХГСА входят следующие легирующие элементы: хром, марганец, кремний порядка 1%), сера – менее 0,025 %, а углерода – около 0,3 %. Хром повышает твердость и устойчивость к коррозии, кремний улучшает температурный запас вязкости и ударную вязкость, марганец увеличивает устойчивость к ударным нагрузкам и твердость. Преимущества стали 30ХГСА по сравнению с другими марками: высокая прочностью, отличная свариваемость, относительная дешевизна, поскольку в ее составе нет дорогих легирующих элементов.

Легированная высокопрочная износостойкая сталь марки 14ХГ2САФД применяется для конструкций крепей шахт. «Weldox 900D» – высокопрочная сталь с минимальным пределом текучести 900 МПа, что обеспечивает уникальное сочетание прочности и вязкости, при этом сталь легко обрабатывается.

Таким образом, для изготовления горношахтного оборудования должны использоваться стали с особыми свойствами: высокопрочные, износо- и коррозионностойкие, что достигается определённым химическим составом.

Ю.А. Брусенцов, В.А. Пручкин, Филатов И.С. Маркировка материалов электронной техники. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006. – 80 с.

Марочник сталей и сплавов / под ред. А.А. Зубченко. – М.: Машиностроение, 2011. – 784 с.

Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей

Строительные стали (СТС) применяются при создании различного вида конструкций, используемых в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах, мостах, вагонах, резервуарах.

Учитывая условия эксплуатации, материалы должны выдерживать:

  • статические и динамические нагрузки при различных температурах,
  • сопротивляться образованию трещин,
  • сохранять структуру и механические свойства,
  • иметь высокие прочность,
  • свариваемость,
  • сопротивление вязкому разрушению.

Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры – предел текучести материала, Н/мм 2 , далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.

Наиболее действенным средством снижения металлоёмкости и стоимости конструкций является повышение прочности сталей. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструкций, а следовательно, и их масса существенно зависят от предела текучести и временного сопротивления (предела прочности) материалов.

Поэтому в СНГ установлены 7 основных типов прочности, которым соответствуют пределы текучести: не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 Н/мм 2 . Стали первого типа условно принято называть сталями нормальной прочности, трёх следующих – повышенной прочности, а трёх остальных – высокой прочности.

СТС, свойства которых описаны далее, входят во все три раздела:

  • С235, С245, С255, С275 относятся к первому типу прочности;
  • С285, С345, С345Т, С345К, С375, С375Т, С390, С390Т, С390К –ко второму;
  • С440, С590, С590К – к третьему.

Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.

Как следует из табл. 1, для СТС в качестве легирующих используются вещества, упрочняющие материал, такие как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства СТС находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.

Основные механические характеристики проката из СТС приведены в табл. 2 и 3.

СТС являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах, при этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.

В табл. 4 дается перечень иностранных марок материалов, близких по химическому составу к отечественным СТС.

Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивляемостью слоистому разрушению) в качестве критерия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не менее 15– 30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленному воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005– 0,010%.

Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9% при углероде не более 0,1%. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σв ≥ 630 Н/мм 2 , σ0,2 ≥ 470 Н/мм 2 , δ ≥ 15–20%.

Основные виды и марки сталей, применяемых в строительстве

В строительстве в основном применяют углеродистые стали обыкновенного качества, качественные конструкционные углеродистые стали и низколегированные конструкционные стали.

Углеродистые стали обыкновенного качества содержат углерод в количестве 0,06 – 0,62 %, а также примеси кремния и марганца в нормальных концентрациях. При обозначении марок стали могут быть указаны: группы поставки (А – по механическим свойствам, Б – химическому составу,
В – механическим свойствам с дополнительными требованиями по химическому составу); метод производства (М – мартеновский, Б – бессемеровский, К – кислородно-конверторный); дополнительные индексы (сп – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь, кп – кипящая сталь). В группе А обозначение способа производства часто опускается, однако имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии дополнительного индекса подразумевается сталь спокойная.

Углеродистую сталь обыкновенного качества группы А изготавливают марок: Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4, Ст 5, Ст 6, Ст 7; сталь группы Б – тех же марок, что и сталь группы А, но перед маркой стали ставят букву Б (например, Б Ст 0, Б Ст 1 кп); сталь группы В – В Ст 2, В Ст 3, В Ст 4 и В Ст 5. По мере увеличения номера повышаются содержание углерода в стали, ее прочность и твердость, но снижаются пластичность и ударная вязкость.

Качественная конструкционная углеродистая сталь поставляется по химическому составу и механическим свойствам и выплавляется в мартенах и кислородных конверторах. Установлены марки этой стали: 05 кп, 08 кп, 08 пс, 10 кп, 10 пс, 15 кп, 15 пс, 15, 20 кп, 20 пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60. Две цифры в марках показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

В маркировке легированной сталиуказывают названия легирующих добавок и их содержание. Приняты буквенные обозначения легирующих элементов: С – кремний (при концентрации выше нормальной), Г – марганец (концентрации выше нормальной), Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Т – титан и др. Первые две цифры марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра в начале марки обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1 % и выше. Цифры, следующие за буквами, показывают среднее содержание данного элемента в процентах; если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1 %. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше серы и фосфора. Например, 35 Х Н 3 М А – это легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода 0,35 %, хрома и молибдена – около 1 %, никеля – 3 %; Г 13 – это легированная сталь с содержанием углерода 1 % и выше, марганца – 13 %.

Низкоуглеродистые и низколегированные стали широко применяют для изготовления металлических конструкций мостов, опор, транспортных галерей, элементов каркаса зданий и сооружений, армирования железобетонных конструкций и др. Элементы металлических конструкций получают в горячем или холодном состоянии различными способами: прокатом, ковкой, волочением, штамповкой, прессованием (металлических порошков). После этого часто производят термическую или механическую обработку стали с целью ее упрочнения.

К термической обработке стали относят: а) закалку, б) отпуск, в) отжиг, г) нормализацию, д) обработку холодом, е) химико-термическую обработку (цементацию, азотирование, хромирование). Для низкоуглеродистых сталей термическая обработка повышает предел прочности на 20- 25 %, что снижает расход стали на 13-18 %. Экономическую эффективность металлических конструкций повышают, применяя высокопрочные стали (600-1000 МПа). Для этого их легируют карбидообразующими элементами (например, хромом, молибденом, вольфрамом, ниобием).

Соединение элементов в конструкцию производят с помощью сварки, клепки, болтов. Сваркой называют процесс получения неразъемных соединений металлических изделий с применением местного нагрева. По виду энергии различают сварку химическую (газовую, термитную) и электрическую (дуговую, контактную); по состоянию металла в зоне сварки – пластическую (нагрев металла до пластического состояния) и сварку плавлением; по способу подачи металла и осуществления сварки – ручную, полуавтоматическую и автоматическую. В строительстве наиболее распространены электродуговая сварка плавлением и электроконтактная сварка в пластическом состоянии (стыковая, точечная, шовная или роликовая). Газовая сварка применяется для соединения элементов из чугуна, цветных металлов, строительных деталей малой толщины.

Строительные стали

1. По химическому составу: 1 — углеродистые; 2 — легированные.

Углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,3%; среднеуглеродистые (0,3-0,65) С% и высокоуглеродистые с содержанием углерода от 0,7 до 1,4%.

Легированные стали — стали, в состав которых входят различ­ные элементы, придающие сталям требуемые свойства. Сущность процесса легирования заключается во введении в сплав компонен­тов, которые изменяют структуру сплава и, следовательно, придают ему требуемые свойства. В зависимости от количества легиру­ющих компонентов в сплаве различают:

Например: сталь 1X18Н9Т содержит 0,01 % углерода, 18% хрома, 9% никеля и около 1% титана

По назначению — стали подразделяются на конструкци­онные и инструментальные. Конструкционные стали должны обладать запасом пластично­сти, так как большинство строительных конструкций работает в области нестатических нагрузок, а в этом случае пластические ха­рактеристики должны быть на высоком уровне. В отличие от конструкционных инструментальные стали дол­жны быть твердыми и прочными. В качестве инструментальных сталей, как правило, применяют высокоуглеродистые или специ­альные легированные стали.

В России и в странах СНГ принята разработанная раннее в СССР буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где согласно ГОСТу, буквами условно обозначаются названия элементов и способов выплавки стали, а цифрами - содержание элементов. Буквенные обозначения применяются также для указания способа раскисления стали "КП - кипящая сталь, ПС - полуспокойная сталь, СП - спокойная сталь".

Существуют определенные особенности обозначения для разных групп сталей конструкционных, строительных, инструментальных, нержавеющих и др. Общими для всех обозначениями являются буквенные обозначения легирующих элементов: Н - никель, Х - хром, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний.

Конструкционные стали обыкновенного качества нелегированные (ГОСТ 380-94) обозначают буквами СТ., например СТ. 3. Цифра стоящая после букв, условно обозначает, процентное содержание углерода стали.

Конструкционные нелегированные качественные стали (ГОСТ 1050-88) обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали (например, СТ. 10).

Качественные стали для производства котлов и сосудов высокого давления согласно (ГОСТ 5520-79) обозначают как конструкционные нелегированные стали, но с добавлением буквы К (например, 20К).

Конструкционные легированные стали, согласно ГОСТ 4543-71, обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится. Качественные дополнительные показатели пониженное содержание примесей типа серы и фосфата обозначаются буквой - А или Ш, в конце обозначения, например (12 Х НЗА, 18ХГ-Ш) и т. п. Литейные конструкционные стали, согласно ГОСТ 977-88, обозначаются как качественные и легированные, но в конце наименования ставят букву Л.

Стали строительные, согласно ГОСТ 27772-88, обозначают буквой С и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Дополнительно применяют обозначения: Т - термоупрочненный прокат, К - повышенная коррозионная стойкость, (например, С 345 Т, С 390 К и т. п.). Аналогично буквой Д обозначают повышенное содержание меди.

Стали подшипниковые, согласно ГОСТ 801-78, обозначаются также как и легированные, но с буквой Ш в конце наименования. Следует заметить, что для сталей электрошлакового переплава буква Ш обозначается через тире, (например, ШХ 15, ШХ4-Ш).

Стали инструментальные нелегированные, согласно ГОСТ 1435-90 делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У7, У8, У10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У8А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные, согласно ГОСТ 5950-73, обозначаются также как и конструкционные легированные (например, 4Х2В5МФ и т. п.).

Стали быстрорежущие в своем обозначении имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама, а затем буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. Не указывают содержание хрома, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, буква Ф и цифра указываются, (например, стали Р6М5 и Р6 М5Ф3).

Стали нержавеющие стандартные, согласно ГОСТ 5632-72, маркируют буквами и цифрами по принципу, принятому для конструкционных легированных сталей (например, 08Х18Н10Т или 16Х18Н12С4ТЮЛ).

Стали нержавеющие, нестандартные опытных партий обозначают буквами - индексами завода производителя и порядковыми номерами. Буквы ЭИ, ЭП, или ЭК присваивают сталям, впервые выплавленным заводом "Электросталь", ЧС - сталям выплавки Челябинского завода "Мечел", ДИ - сталям выплавки завода "Днепроспецсталь", например, ЭИ-435, ЧС-43 и др. Для обозначения способа выплавки доводки названия ряда сталей дополняют буквами (например, 13Х18Н10-ВИ), что означает вакуумно-индукционная выплавка.

В связи с тем что подавляющее большинство элементов строительных конструкций соединяют сваркой, основным требо­ванием к строительным сталям является их хорошая сваривае­мость, поэтому содержание углерода в них не должно превышать 0,25%. Более высокое содержание углерода может привести к об­разованию закалочных структур, возникновению внутренних на­пряжений и даже образованию трещин.

Для изготовления несущих сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей: мартеновскую — марок ВМСтЗкс( п ), низколегированную — марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД, 15ХСНД, а также кислородно-конвертерную марок ВКСтЗс)|(пс . Стали марок Ст4 и Ст5 рекомендуют для несварных конструкций.

Сталь для конструкций, работающих на динамические и виб­рационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в ус­ловиях низких температур, должна проверяться на ударную вяз­кость при отрицательных температурах. К сталям для мостовых конструкций предъявляют специальные требования (ГОСТ 6713-75) по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам.

Для армирования железобетонных конструкций сталь при­меняют в виде стержней, проволоки, сварных сеток, каркасов. Арматурная сталь может быть горячекатаная (стержневая) и хо­лоднокатаная (проволочная). По форме стержни могут быть круг­лыми или периодическими (рис. 5.31) для улучшения сцепления с бетоном. В ряде случаев для повышения механических свойств (увеличения предела текучести) сталь подвергают деформирова­нию (наклеп) либо термообработке.

Диаграмма состояния железо – цементит (fe – Fe3C)

Читайте также: