Содержание
Семейство конструкционных сталей — основа машиностроения и строительства
Конструкционная сталь — материал особой прочности и пластичности, что обеспечивает высокую сопротивляемость к разрушению изготовленных из нее конструкций. Представляет собой сплав, определенные характеристики которого позволяют использовать многопрофильный материал для изготовления промышленных механизмов и строительных конструкций.
Что такое конструкционная сталь
К механизмам и конструкциям, используемым на предприятиях обрабатывающей промышленности и строительстве, предъявляются высокие требования по качеству и стойкости. По этой причине металл для их производства должен обладать особыми технологическими свойствами для обеспечения безаварийной эксплуатации в различных условиях окружающей среды. Этим требованиям соответствует группа конструкционных сталей, представители которой наделены заданными параметрами химических, физических и механических свойств.
Состав конструкционных сплавов содержит набор полезных добавок – железо, марганец, медь, кремний и другие элементы, но основным параметром, определяющим все свойства стального проката, является углерод. Увеличение содержания углерода в сплаве повышает прочность металла и порог его хладноломкости, что позволяет стальным конструкциям выдерживать суровые климатические условия, а также высокие промышленные нагрузки.
- сталь углеродистая качественная;
- легированная качественная.
- фосфор (P) наделяет металлопрокат способностью к растрескиванию и поломкам по ходу механической обработки (холодной);
- сера (S) способствует трещинообразованию под действием высокого давления во время горячей обработки (спектр красного каления).
Применение деталей из углеродистого металла с высоким содержанием фосфора и серы оправдано при необходимости повышения степени обрабатываемости изделия методом резания (автоматные виды сталей).
Маркировка
- конгломераты обыкновенного качества, содержащие до 0,05 % вредных добавок, маркируют обозначением «Ст»;
- качественный металл, содержащий максимум 0,035% серно-фосфорных примесей, имеет маркировку «Сталь»;
- высококачественное металлическое сырье, содержащее до 0,025 % примесей, снабжают завершающей буквой «А»;
- особовысококачественные с 0,015 % фосфора и серы маркируют конечной буквой «Ш».
Исходя из сферы применения металлопроката, он бывает строительным (в основном низкоуглеродистый тип) и машиностроительным (средняя и низкоуглеродистая категория). Среднеуглеродистую конструкционную сталь (0,25-0,55 % серы) используют в машиностроении благодаря хорошему сочетанию механических свойств после термической обработки. Металл с низким содержанием углерода применяют для строительных работ по причине хорошей степени свариваемости, низкой склонности к старению.
Углеродистая конструкционная сталь
Качество металлопроката этого типа может быть обыкновенным и высоким. Материал обыкновенного качества более дешевый за счет меньшей очистки от вредных компонентов, отличается большим количеством неметаллических примесей.
Градация по качественному показателю
- А – сплавы этой группы не требуют дальнейшей термической обработки, что способствует сохранению заводских свойств исходного металла. Маркировка стандартная – буквы «Ст» плюс цифры, обозначающие степень прочности и пластичности – Ст1, Ст3 и т.п.
- Б – гарантированный химический состав материала этой группы поддается раскислению. Маркировка содержит букву «Б» с указанием степени раскисления в конце – БСТ3сп (спокойная), БСт1кп (кипящая). Числом обозначают процент углерода.
- В – группа сталей повышенного качества с гарантированным химическим составом выдерживает механическую обработку. Маркируется буквами ВСт1, ВСт3 и т.д. Для производства изделий из металла этой группы потребуется дополнительная обработка, преимущественно сваркой.
Металлопрокат обыкновенного качественного состава применяют для изготовления деталей, требующих сварки, необходимых для работы в условиях небольших нагрузок. Конструкционную сталь этого типа в основном используют в автомобильной промышленности, а также в строительном деле для конструкций массового предназначения.
Металл обыкновенного типа соответствующих марок используют для производства гвоздей, проволоки, заклепок. Из конструкционного материала выпускают оси и валы, работающие под слабой нагрузкой, различные виды крепежных деталей, используют для получения фасонного проката.
Качественный тип углеродистых сплавов должен соответствовать ГОСТу 1050—88, получение сплавов требует строгого соответствия параметрам состава, плавки, а также разливки. Требования к характеристикам химического состава предусматривают обязательное содержание вредных добавок – по 0,04 % серы и фосфора. Маркировка улучшенных конструкционных материалов расположена в диапазоне чисел 08-85 (Сталь08, Сталь15, Сталь80 и т.д.).
Ограничения
Содержание углерода, обозначаемое цифровым индексом, накладывает определенные ограничения на качество, область применения стальных изделий.
Наименование Свойства изделий, сферы применения Низкоуглеродистые Малонагружаемые детали из этого материала отличаются небольшой прочностью при высокой пластичности и уровне свариваемости. Изделия пригодны для штамповки холодным способом, исключив термическую обработку. Из металлического сплава производят сложные детали для автомобилей, ответственные сварные конструкции Среднеуглеродистые Среднеуглеродистой конструкционная сталь становится после улучшения методом закалки и горячего отпуска (до 650°С). Эти показатели повышают прочность стальных деталей, но понижают пластичность, что допускает обработку резанием. Улучшенный закалкой материал высокой прочности применяют в машиностроении Высокоуглеродистые Для высокоуглеродистых материалов характерен высокий процент марганца. Из такого вида металла производят изделия, которым требуется повышенная упругость, износостойкость (рессоры, пружины). После отжига материал хорошо поддается обработке резанием Качественные Конструкционный материал этой категории содержит увеличенную долю примесей – серно-фосфорных, свинцовых добавок. Качественный металл применяют для выпуска деталей, подвергающихся повышенной обработке, не вредящей металлорежущему инструменту. Это класс автоматных сталей, обогащенных серой, фосфором, свинцом, предназначенных для работы на станках-автоматах Для повышения износостойкости металлоизделий применяют графитизацию, наклеп, наплавку. Подобные методы улучшения параметров конструкционной стали позволяют добиться повышения твердости материала, устойчивости его к износу.
Область применения
Конкретную область применения углеродистого металлопроката определяют его характеристики.
Конструкционные сплавы Свойства сталей, области применения Машиностроительный Применяют для производства автомобилей благодаря высоким механическим свойствам, распространяющимся на весь материал. Детали машин отличаются надежностью, хорошо сопротивляются большим нагрузкам, ударному воздействию, сохраняя повышенную прочность Строительный Из углеродистых сплавов изготавливают мостовые конструкции , фермы, оборудование нефте- и газопроводов. Основное требование к сталям конструкционным этого типа – хороший показатель свариваемости при небольшом объеме легирующих компонентов. Повышению прочности способствует легирование кремнием, а также марганцем Арматурный Арматурой из стального материала армируют железобетонные конструкции, что способствует повышению их прочности при воздействии нагрузок. Этот тип металла представлен прутками (гладкими, профилированными) и проволокой. В зависимости от требований прочности к конструкциям (предварительно напряженные либо ненапряженные) стальную арматуру упрочняют термической обработкой Пружинный Свойства упругости используют для изготовления пружинной стали. Основное требование к металлу конструкционного типа – повышенная текучесть, которая достигается методом закалки с отпуском в температурном режиме до 400°С. Такой уровень температуры обеспечивает наивысшее значение предела упругости. Конструкционные стали для особо нагружаемых пружин усиливают добавкой ванадия и хрома Шарикоподшипниковый К изделиям предъявляется требование особой твердости из-за высоких локальных нагрузок. По этой причине для получения металлопроката выбирают высокоуглеродистую сталь. Легкость закалки при низких температурах и применении масла обеспечивают легированием хромом, для улучшения прокаливания вводят кремниево-марганцевые элементы Цементуемый Этот вид содержит 0,1-0,25 % углерода, что позволяет использовать их для производства изделий, подвергающихся цементированию. Детали цементуемого и цианируемого класса (болты, шестерни, гайки и т.д.) имеют небольшие размеры при повышенной прочности благодаря введению полезных добавок Котельная разновидность углеродистых сплавов производится в виде котельных листов двух типов – толстолистовой материал толщиной свыше 4 мм и тонколистовая основа меньше 4 мм толщиной. Из котельного типа стали изготавливают паровые котлы (водогрейные), а также сосуды (паропроводы, коллекторы, трубы), способные выдерживать повышенные температуры (до 450 o С) при высоком давлении пара. Качественный металлопрокат обладает хорошей свариваемостью, маркируются буквой «К» на конце (12К, 16К, 22К и т.д.).
Особенности легированных сплавов
Наряду с углеродистыми качественными сталями, для конструкций в строительстве, а также для деталей машиностроения и приборостроения применяют легированную сталь. Легирование металла (обогащение основного состава полезными добавками) наделяет готовые изделия рядом специальных свойств, улучшает технологические, прочностные, физико-химические качества.
- до 2,5-5 % примесей – материал низколегированный;
- до 10 % добавок – металл среднелегированный;
- свыше 10 % примесей – высоколегированный прокат.
Легированная конструкционная сталь применяется для самых ответственных узлов механизмов, подвергаемых особо тяжелым нагрузкам. Для обеспечения высокой конструктивной прочности такие детали обязательно проходят окончательную термическую обработку для гарантии повышенной прочности.
- начинается с двух цифр, обозначающий процентный состав углерода;
- русской буквой прописывают конкретный элемент легирования;
- следующая за буквой цифра указывает процентное содержание этой присадки;
- завершающая буква «А» сообщает, что сталь высококачественная.
Преимущества добавок
- повысить прочность, не подвергая изделия термической обработке;
- усилить твердость, ударную вязкость, уровень прокаливаемости;
- обогатить особыми свойствами (жаропрочность, стойкость к коррозии).
Разные виды добавок улучшают определенные показатели конструкционной стали. Введение никеля способствует повышению ударной вязкости, а в содружестве с хромом обеспечивает способность к глубокому прокаливанию. Подобное сочетание примесей гарантирует равномерное улучшение свойств конгломерата по всей площади сечения.
Недостатки
К недостаткам хромоникелевого улучшения можно отнести вероятность хрупкости после отпускного процесса. Недостаток устраняют путем введения молибдена (0,2-0,4 %). Область применения легированного материала этого вида – крупные цементируемые изделия (валы, шестерни, шатуны) улучшенной прочности, износостойкости, пластичности. Для существенного усиления этих свойств молибден заменяют присадкой вольфрама, которая устраняет также отпускную хрупкость.
Наиболее распространенный дефект конструкционных сплавов – появление флокенов. Это трещины (белые пятна) внутри стальной детали, которые можно заметить на изломах. Флокены снижают усиление механических свойств, превращая сталь в непригодный для использования материал.
Появление тонких нитеобразных дефектов (волосовины) связано со скоплением неметаллических примесей, представляющих собой продукты раскисления. Их направленность отражает текучесть металла под действием давления во время горячей обработки. Преимущественный состав волосовин – силикатные включения.
Изделия из легированных сплавов малоуглеродистого вида часто страдают от межкристаллических трещин. Причина образующихся дефектов связана усадкой, их расположение обычно совпадает с осью слитка. На поверхность трещины не выходят в отличие от волосовин, с целью их устранения поверхность заготовки подвергают зачистке. Для защиты от появления дефектов, ухудшающих качество металла, разработан ряд специальных мероприятий.
Конструкционная сталь – ее классификация и особые свойства
Для производства разнообразных механизмов и изделий для строительных и машиностроительных конструкций используется специальная сталь – конструкционная, обладающая набором особых химических, физических и механических характеристик.
1 Конструкционные стали – что они собой представляют?
Под такими сталями понимают особые сплавы с заданным набором особых технологических свойств, обеспечивающих их безаварийную эксплуатацию в определенных условиях.
Требуемые потребительские, физические и химические характеристики подобных сталей достигаются за счет грамотного и максимально точного подбора их химсостава, выполнения операции поверхностного упрочнения и специальных видов термообработки, а также путем повышения их металлургического качества.
Существующая классификация делит конструкционные стали на:
- машиностроительные;
- арматурные (иначе их называют строительными), сварка коих отличается простотой и надежностью.
Кроме того, марки таких сплавов причисляются к одной из двух групп – стали специального или общего назначения.
В состав конструкционных сплавов входит множество химических элементов и примесей, включая и те, которые причисляют к категории вредных. Наиболее небезопасными из них признаются фосфор и сера, которые делают готовую продукцию ломкой (сварка таких составов вызывает серьезные трудности). В зависимости от содержания серы и фосфора все марки сплавов подразделяют на особовысоко- и высококачественные, качественные и обыкновенные.
В особовысококачественных сплавах (маркировка – литера «Ш») указанных вредных элементов должно быть не более 0,015 %, в высококачественных («А») – не более 0,025 %, в качественных («Сталь») – не более 0,035 %, в обыкновенных («Ст») – не более 0,05 %.
Классификация описываемых составов ведется и по другим признакам, о которых мы будем рассказывать далее, рассматривая конструкционные машиностроительные и строительные стали.
2 Сталь конструкционная машиностроительная общего назначения
Сплавы для машиностроительной отрасли делят с учетом их химсостава на две подгруппы:
- средне- и низколегированные;
- средне- и малоуглеродистые.
Машиностроительная сортовая продукция всегда имеет специальный набор механических характеристик. Они проверяются на соответствие требованиям по следующим показателям:
- ударная вязкость:
- пластичность;
- прочность.
Большая часть средне- и низколегированных сплавов, изготавливаемых метпредприятиями для машиностроителей, причисляются к доэвтектоидным перлитным сталям (распространенные марки – 40ХН2СМА, 25Х2ГНТРА, ЗОХГСН2А, ЗОХ2ГСН2ВМ). В них вводится молибден и никель, которые увеличивают вязкость.
Предусматривается еще одна классификация рассматриваемых машиностроительных сталей, которая учитывает метод их упрочнения. В соответствии с ней сортовая сталь может быть:
- с упрочнением верхнего слоя;
- без обработки;
- с упрочнением по всему объему.
Многие марки конструкционных машиностроительных металлов (например, Ст3, 15кп, 08кп и другие) применяются без термообработки, они производятся и отпускаются потребителям в листах. К такой продукции предъявляют одно основное требование – малое количество кремния и углерода. Незначительное содержание указанных элементов обеспечивает материалу отличную вытяжку (то есть сортовая сталь легко деформируется) в холодном виде. Также в этом случае отмечается качественная сварка изделий из машиностроительных сталей.
В тех случаях, когда выпускается качественная сортовая сталь конструкционная, она обязательно проходит один из далее указанных вариантов термообработки:
- закалка (поверхностного типа), после которой может иногда проводиться отпуск;
- стандартная закалка металла с обязательным отпуском (обеспечивается эффективная сварка готовых изделий);
- нормализация.
3 Машиностроительные конструкционные стали спецназначения – их марки и особенности
Такие сплавы делят на классы, ориентируясь на их главный составляющий компонент. Специальные стали могут изготавливаться на никелевой либо на железоникелевой основе. Кроме того, распространена их классификация на такие категории:
- литейные;
- автоматные;
- износостойкие;
- коррозионностойкие;
- шарикоподшипниковые;
- пружинные;
- жаростойкие;
- криогенные;
- жаропрочные.
В жаростойких составах, которые эксплуатируются при высоких (более 550 градусов) температурах, присутствует незначительное количество кремния. Они не боятся науглероживающих и окислительных сред, газовой коррозии, но под действием сильных нагрузок у них иногда проявляется ползучесть. Популярные марки жаростойких сплавов – 20Х20Н14С2, 12Х17, 15Х6СМ, 15Х28, 15Х5, ЗОХ13Н7С2. Из них производят:
- емкости для цементации стали;
- элементы поршневых двигателей;
- трубы.
Криогенная сортовая высоколегированная сталь и низкоуглеродистые сплавы отличаются хорошей вязкостью и пластичностью. Они имеют улучшаемые характеристики (повышение ползучести при снижении температуры их эксплуатации, а также при добавочной обработке сплавов нормализацией и последующим отпуском). Маркировка таких сталей в соответствии с Госстандартом 5632 следующая – ОЗХ13АГ19, ОН9А, 08Х18Н10.
Для жаропрочных сталей важна повышенная ползучесть в сочетании с хорошей сопротивляемостью к химическому ржавлению. Жаропрочные сплавы идеальны для выпуска различных элементов газо- и паротурбинного оборудования, труб, работающих при температурах от 400 до 650 градусов. Востребованные марки таких сплавов – ХН62МВКЮ, ХН70Ю, 45Х14Н14В2М, 40Х10С2М, 25Х2М1Ф, ХН77ТЮР, 12Х18Н9Т, 15Х5М, 15ХМ.
Коррозионностойкие материалы имеют свыше 12,5 процентов хрома в своем составе, что дает возможность использовать их для производства изделий, функционирующих в коррозионных средах (трубы, карбюраторные валы, иглы, компоненты гидравлической аппаратуры, лопатки турбин и пр.). По структуре коррозионностойкая сортовая сталь бывает разной. Классификация ее следующая:
- мартенситно-стареющей (марки – 09Х15Н8Ю, 10Х17Н13МЗТ);
- мартенситной (95Х18, 30Х13, 12Х13, 20Х17Н2);
- аустенитной и ферритной (маркировка соответственно –12Х18Н10Т и сортовая сталь 15Х28).
Сварка указанных видов стали требует их дополнительного отпуска. Кроме того, стоит добавить, что описанные выше жаростойкие и жаропрочные, а также криогенные сплавы являются разновидностями коррозионностойкой продукции (классификация предусматривает именно такое положение вещей, несмотря на множественные различия в характеристиках таких сталей).
4 Другие виды и марки специальных машиностроительных сталей – краткая информация, классификация
Износостойкие сплавы бывают высоколегированными с малым содержанием углерода и высокоуглеродистыми (сварка последних выполняется только после подогрева металла). Их применяют для производства траков, дробилок, лопастей насосного оборудования. Они характеризуются замечательной стойкостью против механического изнашивания (ОХ14АГ12М, ОХ14АГ12) и коррозии кавитационного типа (сортовая сталь Г13, 12Х18Н9Т).
Автоматные сплавы (качественная конструкционная сталь) включают в свой состав от 0,6 до 1,5 % марганца, от 0,05 до 0,16 % фосфора, от 0,05 до 0,3 % серы и до 0,45 % углерода. Эти улучшаемые сплавы обретают новые свойства (лучшая обрабатываемость и другие) при дополнительном легировании их селеном, свинцом и кальцием (АЦ40Г2, А40Г, АЦ45Х). Как правило, из-за сравнительно малых прочностных показателей описываемая сортовая продукция используется для изготовления автомобильных деталей (шпилек, болтов, шайб).
Пружинные стали характеризуются повышенным пределом прочности и упругости, хорошей пластичностью и вязкостью. Они бывают низколегированными и среднеуглеродистыми (до 0,8 процентов углерода, минимум – 0,6). Из названия понятно, что подобная сортовая продукция идет на изготовление рессор и пружин. Сварка таких сталей нередко сопровождается появлением трещин. Известные марки пружинных сталей – 70С2ХА, 60С2ХФА, 55С2, 65ГЮ, 50ХФА, 70.
Низколегированные и высокоуглеродистые (до 1,05 процента углерода) улучшаемые сплавы имеют мартенситную мелкоигольчатую структуру, малую пористость и рыхлость. В них отсутствует карбидная ликвация и сетка, а также неметаллические добавки. Главные достоинства таких сталей – повышенная стойкость к износу и твердость (по шкале HRC до 65 единиц). Их маркировка всегда начинается с литеры «Ш» (ШХ15Ш, ШХ15СГ, ШХ4).
5 Сталь строительная – особенности и общая характеристика
Такие стали имеют хорошую ковкость, высокий показатель жидкотекучести, их сварка не вызывает обычно никаких проблем. К основным механическим свойствам строительных сплавов причисляют вязкость (ударную), твердость, относительное удлинение и прочностной предел.
Стали для строительных конструкций (строительные стали) – это сплавы с малым уровнем легирования (в незначительных количествах добавляется хром, марганец, кремний) и углеродистые (углерода не более 0,2 процентов, минимум – 0,1). Сварка данных сталей выполняется всеми известными способами. Для строительной отрасли это очень важно.
Легируют описываемую продукцию с целью увеличения ее закаливаемости. За счет такого процесса они впоследствии получают высокий предел текучести. В тех случаях, когда строительные сплавы делают не из углеродистого, а из низколегированного металла, экономится до 30 процентов сырья.
К популярным маркам строительных сталей относят следующие сплавы:
- 35ГС;
- 15ХСНД;
- 18Г2;
- 25Г2С;
- 14ХГС;
- 14Г2;
- 18Г2С;
- 10Г2С1.
Сварка этих стальных композиций выполняется очень легко, а потребители получают их в виде проката (сортовая сталь), полос большой ширины, прутков и в листах.
Строительные и специальные стали
По своему химическому составу стали делятся на углеродистые (нелегированные), низколегированные и высоколегированные.
Все стали, в том числе и нелегированные, кроме углерода содержат другие элементы (легирующие добавки и примеси), количество которых в основном определяет свойства стали. В сталях для изготовления сварных конструкций особенно важно ограниченное содержание углерода.
Влияние химического состава стали и технологии производства на ее свойства хорошо изучено. Количество углерода и легирующих добавок возможно регулировать в очень узких пределах, благодаря чему однородность структуры и механические свойства стали гарантируются металлургическими заводами. Поэтому строительные правила допускают использование прочностных свойств стали при сравнительно небольшом коэффициенте безопасности против отказа.
Марки строительной стали
Кроме того, в строительстве применяют атмосферостойкие стали, нержавеющие стали и высокопрочные стали.
Физические свойства
- плотность (объемный вес) ?=7,85 кг/дм 3
- коэффициент линейного расширения ?t=12·10 -6 1/°C
- модуль упругости Е=2,1·10 6 кгс/см 2
Сортамент
Обычные строительные стали
Для применения строительных сталей важно знать их механические и технологические свойства.
Механические свойства
Диаграмма 1. О механических свойствах строительных сталей дает представление диаграмма ?—? , получаемая при испытании образца на растяжение.
Зона упругой работы: известно, что до предела упругости ?E относительное удлинение очень мало и пропорционально напряжению ?. Модуль упругости Е=?/? в этой зоне постоянен. До предела упругости $?E деформации обратимы, т. е. образец после разгрузки вновь принимает исходную длину. Выше предела упругости к упругому удлинению добавляется еще остаточное удлинение (результат пластических деформаций).
Под пределом текучести ?T при растяжении понимают то напряжение, при котором начинают проявляться пластические деформации. Если на диаграмме предел текучести выражен не отчетливо, что характерно для высокопрочных строительных сталей, то вместо него условно принимают напряжение, при котором остаточное относительное удлинение составляет 0,2%.
Зона пластической работы: если образец нагружать выше ?T то в нем появляются остаточные деформации, связанные с изменением объема. После разгрузки испытанный образец имеет длину, несколько большую, чем до первого нагружения, но прочность и упругость стали при этом не изменяются. Повторные нагружения выше предела текучести позволяют расширить зону упругой работы материала. При напряжении, значительно превышающем предел текучести, деформации нарастают при незначительном увеличении усилия до момента разрушения образца.
Относительное удлинение при разрыве очень велико. Оно составляет более 20% (см. табл. 1) и служит важнейшим критерием для оценки качества стали. Это свойство стали повышает надежность стальных конструкций. Большие деформации своевременно указывают на наличие чрезмерных напряжений. Следует также отметить, что некоторая перегрузка, или дополнительное воздействие, связанное с изменением температуры (в статически неопределимых системах), не приводит к появлению напряжений, существенно превышающих предел текучести, благодаря развитию пластических деформаций в отдельных сечениях элементов конструкции.
Допускаемые напряжения [?] устанавливают по величине предела текучести, т. е. напряжения, при котором возникают остаточные деформации. Для обеспечения необходимой при эксплуатации безопасности допускаемые напряжения принимают несколько меньшими предела текучести. Коэффициент безопасности по нормам ФРГ для элементов конструкций, работающих на растяжение и изгиб:
при действии основных нагрузок
при действии основных и дополнительных нагрузок
Расчет на прочность: пластические свойства стали, проявляющиеся при напряжении выше предела текучести, в некоторых случаях определяют дополнительные резервы несущей способности конструкций.
Они используются при расчете на прочность. При этом разрушение несущей конструкции рассматривается как граница отказа, который наступает тогда, когда пластические деформации пронизывают всю площадь поперечного сечения в одном или нескольких сечениях элемента (например, в неразрезных балках поперечные сечения над опорами и в середине пролетов). Чтобы избежать разрушения, необходимо соблюдать установленный нормами интервал безопасности, величина которого для различных случаев нагрузки различна.
Технологические свойства
Обозначение марок строительных сталей (табл. 1)
Эти обозначения качества необходимы для оценки пригодности применения стали в сварных конструкциях и для элементов, работающих на динамические нагрузки. Ответственность за выбор стали лежит на инженере-проектировщике, а также на предприятии, изготовляющем стальные конструкции.
Допускаемые напряжения
Специальные стали
Атмосферостойкие стали (WT-стали)
Диаграмма 2. Образование защитного слоя протекает в зависимости от климатических условий, в которых эксплуатируются стальные конструкции, от двух до четырех лет. Развитию ржавчины способствует смена сухости и влажности, а также и удаление окалины. В закрытых, не доступных наружному воздуху объемах этот процесс протекает медленно. Поэтому в закрытых помещениях, как правило, атмосферостойкая сталь не применяется. В очень агрессивной среде, как, например, в непосредственной близости от моря или в некоторых промышленных зонах, атмосферостойкая сталь ведет себя, как обычная сталь, и защитный слой на ней не образуется. В процессе коррозии с поверхности стали отделяются пластинки ржавчины — наиболее интенсивно в первый год, как это показывает диаграмма 2. Ржавчина смывается дождем, что может привести к окрашиванию конструкций из некоторых строительных материалов, например бетона, кирпичной кладки, естественного камня. На других материалах, например на стекле, пластмассе, образуется крепко удерживающийся налет. С большинства строительных материалов следы ржавчины удаляют соответствующими химикатами (по указанию завода-изготовителя). Уже при конструировании следует учитывать возможность коррозии стали.
Атмосферостойкие строительные стали применяются как для несущих конструкций, так и для фасадов. Они могут быть использованы для тех же конструкций, что и обычные строительные стали. Под плотно прилегающими, пластичными или упругими искусственными материалами, такими, как шпаклевка для швов или под уплотняющими профилями, сталь не ржавеет.
Атмосферостойкие стали имеют обозначение WT 37-2, WT 37-3 и WT 52-3. Они обладают теми же прочностными свойствами, что и обычные стали соответствующих марок. Для сварки используют электроды из атмосферостойкой стали.
Разница в ценах атмосферостойкой и обычной строительной стали приблизительно равна стоимости антикоррозионной защиты с двух сторон листа толщиной 10 мм путем окраски по двум слоям грунтового покрытия. Применение WT-стали в конструкциях из толстостенных профилей дороже, чем из тонкостенных.
Атмосферостойкие стали не требуют ухода. Повреждение защитных слоев восстанавливается само собой. Сталь в зависимости от состава легирующих элементов имеет цвета от темно-коричиевого до фиолетового, что дает возможность добиться отличного цветового воздействия.
Нержавеющие стали
Из-за высокой стоимости нержавеющие стали находят применение в строительстве лишь в ограниченном количестве: в качестве закладных деталей в наружных стенах, в местах, недоступных для осмотра и восстановления противокоррозионной защиты, а также в виде тонких листов и профилей на фасадах, для окон, дверей, поручней перил и т. д.
Высокопрочные строительные стали (мелкозернистые строительные стали)
Повышенные пределы текучести этих высокопрочных сталей используются только в элементах, работающих на растяжение, или в сжатых малой длины. Во всех случаях, когда расчет на устойчивость является решающим, применение дорогой высокопрочной стали для сжатых элементов оказывается невыгодным. Поэтому при проектировании в одной конструкции иногда применяют несколько различных марок стали. В высоких зданиях, например, часто применяют для колонн нижних этажей высокопрочные стали, а для колонн верхних этажей — обычные строительные стали.
Источник https://martensit.ru/stal/konstrukcionnaya-stal/
Источник https://tutmet.ru/stal-kachestvennaja-konstrukcionnaja-stroitelnaja-marki-klassifikacija.html
Источник https://stroim-domik.ru/index.php/article/153-stroimaterialy-stal-i-metally/stroitelnye-i-specialnye-stali