7, 8 Характеристики сталей

Сталью называют сплав железа с углеродом, содержащий легирующие добавки, которые необходимы для улучшения качества металла, и вредные примеси, которые попадают в металл из руды или образуются в процессе выплавки.

Качество стали определяется по:

- механическим характеристикам;

- показателю свариваемости;

- коррозионной стойкости.

К основным механическим свойствам металлов относятся следующие характеристики.

Прочность – характеризуется сопротивлением материала внешним силовым воздействиям без разрушения.

Основными прочностными характеристиками металлов являются:

- временное сопротивление – напряжение в образце, возникающее при его разрушении;

- предел текучести - напряжение, которое возникает в момент начала развития пластических деформаций, т.е. в момент когда длина образца увеличивается без увеличения нагрузки.

Упругость – свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузок.

Упругие свойства материала характеризуются:

- модулем упругости ;

- пределом упругости - напряжение, после снятия которого остаточные деформации отсутствуют.

Пластичность – свойство материала сохранять несущую способность в процессе деформирования.

Мерой пластичности материала служит относительное остаточное удлинение при разрыве .

Хрупкость – склонность к разрушению при малых деформациях. Оценивается по результатам испытаний на ударную вязкость – комплексный показатель, характеризующий состояние материала, сопротивление динамическим нагрузкам.

Ползучесть – свойство материала непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки. Проявляется при высоких температурах. Оценку проводят по результатам длительных испытаний на растяжение.

Твердость - свойство поверхностного слоя металла сопротивляться разрушению при внедрении в него более твердого материала.

Механические свойства стали зависят от:

- химического состава материала;

- термической обработки;

- технологии изготовления.

Оценку свариваемости производят по химическому составу.

Мерой коррозионной стойкости служит скорость коррозии по толщине металла. Измеряется в мм/год.

9 Классификация сталей

По прочностным свойствам стали делятся на три группы:

- обычной прочности или малоуглеродистые ;

- повышенной прочности ;

- высокой прочности .

Основным материалом стали является феррит. Он имеет малую прочность и очень пластичен. В чистом виде в строительных конструкциях почти не применяется.

Для повышения прочности в сплавы вводят:

- углерод – малоуглеродистые стали обычной прочности;

- легирующие добавки – низколегированные стали повышенной прочности;

- легируют и термически упрочняют – стали высокой прочности.

Углерод повышая прочность стали, снижает ее пластичность и ухудшает свариваемость. Поэтому применяются низгоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,22%.

В состав легированных сталей помимо железа и углерода входят легирующие добавки, которые улучшают качество сталей. В качестве легирующих добавок применяют марганец, кремний, ванадий, хром, медь, никель, молибден, алюминий, азот. Так как большинство легирующих добавок ухудшают свариваемость стали, то применяют низколегированные стали с общим содержанием легирующих добавок не более 5%.

Термическая обработка сталей значительно повышает прочностные характеристики материала.

По степени раскисления стали могут быть:

- кипящими;

- полуспокойными;

- спокойными.

Нераскисленные стали кипят при разливке, соответственно называются кипящими. У этих сталей высокие показатели по пределу текучести и временному сопротивлению, но они плохо сопротивляются хрупкому разрушению.

Чтобы повысить качества сталей в них добавляют разкислители в виде кремния 0,12-0,3% или алюминия до 0,1%. Раскисленные стали не кипят при разливке и называются спокойными. Они более однородны, лучше свариваются и сопротивляются динамическим воздействиям и хрупкому разрушению. Применяются при изготовлении ответственных конструкций, подвергающихся статическим и динамическим воздействиям. Они дороже кипящих сталей.

Полуспокойные стали по качеству являются средними между кипящими и спокойными.

Основным стандартом, регламентирующим характеристики сталей для строительных конструкций является ГОСТ 27772-88.

Стали делятся в зависимости от предела текучести. С235, С245, С255, С275, С285, С345, С375, С390, С440

Буква С в наименовании сталей обозначает сталь строительная.

В зависимости от значения малоуглеродистые стали поставляются по трем группам:

А – завод гарантирует механические свойства стали;

Б – завод гарантирует химический состав стали;

А – завод гарантирует механические свойства и химический состав стали.

Степень раскисления обозначается буквами:

кп – кипящая;

сп – спокойная;

пс – полуспокойная.