3 Хімічний склад маловуглецевих сталей

Маловуглецева сталь Ст3, яка має поширене застосування у будівництві, містить як основні компоненти залізо (більш 99%),та вуглець (0,22%). Залізо (ферит)– матеріал неміцний і дуже пластичний. При сполученні вуглецю з залізом виникають з'єднання, які зміцнюють залізо, але водночас знижується пластичність та зварюваність сталі. Невеликий вміст вуглецю у будівельних сталях забезпечує їх добру зварюваність і високу пластичність. Вуглець перебуває у хімічній сполуці зі залізом, створюючи карбід заліза, який називають також цементитом. Ферит – матеріал дуже м'який і пластичний, цементит, навпаки, дуже твердий і крихкий. При кімнатній температурі залізо перебуває у вигляді зерен фериту – чистого заліза, між якими знаходяться у вигляді прошарків перлит – суміш частинок цементиту і фериту. Чім вище зміст вуглецю, тим більше перлиту, тим міцніше сталь.

Крім того маловуглецева сталь містить добавки, які додають з метою поліпшення якості, та домішки, які надходять з рудою та паливом. Так при виплавленні в сталь вводять розкисники -- порошки кремнію, марганцю або алюмінію. До складу сталі входять також шкідливі домішки,як сірка і фосфор. Вони роблять сталь крихкою, схильною до утворення тріщин відповідно при високих і низьких температурах, тобто сірка робить сталь красноламкою, а фосфор – хладоламкою. Зміст сірки та фосфору в сталі обмежується. Так у сталі Ст3 сірки повинно бути не більше 0,05% і фосфору – 0,04%. Гази у вільному стані також зумовлюють крихкість стали, при чому кисень діє як сірка, вільний азот – як фосфор. Азот у хімічно зв'язаному стані зміцнює сталь, створює нітриди (нітридне зміцнення).

4 Хімічний склад легованих сталей

Леговані сталі містять вуглецю менше, ніж сталі маловуглецеві. Їх зміцнюють леговані компоненти. Хімічний склад легованих сталей відображено у позначках марок. Літери, що утворюють марку, є умовними позначками назви компонентів сталі, які прийняті у металургії. Наприклад: У – вуглець, який підвищує міцність, зніжує пластичність і зварюваність; С – кремній, впиває подібно вуглецю, але слабше; Г – марганець підвищує міцність, але знижує корозійну стійкість; Д – мідь, підвищує корозійну стійкість та міцність, дещо знижує пластичність; Ю – алюміній, нейтралізує дію фосфору, підвищує ударну в'язкість; А – азот, у хімічно незв'язаному стані шкідливий, у зв'язаному стані, створює нітриди, покращує механічні властивості, зміцнює сталь; Н – нікель, Х – хром, Ф – ванадій, В – вольфрам, М – молібден, Т – титан, Р – бор – легуючі компоненти,що поліпшують механічні властивості сталей та, у більшості випадків, підвищують стійкість до корозії. Літера П означає шкідливу домішку фосфор, який в зв'язку з мідію (Д) дає підвищену стійкість до корозії ( наприклад сталь 10ХНДП).

Марки легованих сталей складається таким чином: дві перші цифри позначають вміст вуглецю у сотих частках процента, а цифри після умовних позначок елементів – їхній вміст у процентах, вміст до 1% цифрою не позначається. Наприклад, сталь 15Г2СФ має такій склад: вуглецю – 0,15%, марганцю – у межах 2%, кремнію та ванадію - у межах до 1% кожного.

Для будівельних конструкцій рекомендують такі леговані стали:

• 09Г2, 14Г2 (марганцеві);

• 09Г2С, 10Г2С, 10Г2С1 (марганцево-кремнієві);

• 15ГФ, 15Г2СФ ( сталі з марганцем, ванадієм і кремнієм);

• 15ХСНД, 10ХСНДП, 12Г2СМФ, 12ГН2МФАЮ, 12Г2СМФ та інші високоміцні складнолегованні сталі.

Структура легованих сталей подібна структури сталей маловуглецевих. Легуючі компоненти, з’єднаюсь з феритом, створюють карбіди і нитріди, які збільшують прошарки перлиту, зміцнюючи сталь.