Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Глава 1. Сведения о конструкционных материалах
Требования к свойствам конструкционных материалов
Успех в создании конструкций - возможность их индустриального изготовления, надежность и долговечность в эксплуатации, технико-экономическая эффективность во многом зависит от правильного выбора материала. В последние десятилетия благодаря совместным усилиям металлургов, металловедов и специалистов-сварщиков улучшены существующие и разработаны новые эффективные марки стали и виды проката, значительно расширившие возможности проектирования. При этом были сформулированы определенные требования к стальному прокату (основному конструкционному материалу) для металлоконструкций. Накопленный опыт проектирования и длительной эксплуатации эффективных по уровню воспринимаемых нагрузок и архитектурному оформлению конструкций позволяет выделить пять основных служебных свойств, которыми в той или иной мере должны обладать конструкционные материалы: · прочность, · свариваемость, · сопротивление хрупкому разрушению, · сопротивление вязкому разрушению, · технико-экономическая эффективность.
Прочность Эффективность повышения прочности стали проявляется в снижении массы металлической конструкции. Если за основу (нижний уровень прочности) принять наименее прочную углеродистую сталь обыкновенного качества с пределом текучести σт=230 МПа и временным сопротивлением σв=380 МПа, то анализируя опыт создания металлоконструкций с пределом текучести до 1000 МПа можно сделать вывод, что особенно интенсивное снижение массы конструкции наблюдается при относительном повышении прочности - до двух, - трехкратного уровня. При этом максимальное снижение массы достигается в сооружениях, в которых значительная часть несущей способности конструкции расходуется на поддержание собственного веса, например, в элементах тяжелого пролетного строения; хорошие результаты дает использование высокопрочной стали в элементах, испытывающих растяжение, несколько худшее в конструкциях, включающих сжато-изогнутые элементы. Не удается получить снижение массы при повышении прочности стали в элементах с малой жесткостью. Не достигается оно и в элементах сварных конструкций, испытывающих интенсивные переменные силовые воздействия с большим числом циклов нагружения и малой асимметрией циклов.
Из этого следует, что наиболее эффективными в части снижения массы (и стоимости) могут оказаться комбинированные конструкции, включающие элементы из сталей разных уровней прочности (бистальные), которые выбираются исходя из условий нагружения и конструктивных особенностей элементов. На основании приведенных представлений для проката строительных сталей были выбраны семь основных унифицированных уровней прочности, которым соответствует: σт - предел текучести не менее: 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 МПа; σв - временное сопротивление разрыву не менее: 375, 430, 450, 510, 590, 685 и 830 МПа.
Свариваемость Традиционный способ повышения прочности стали состоит в увеличении содержания углерода и легирующих элементов. Установлено, однако, что при этом возрастает опасность появления в околошовной зоне закалочных микроструктур, хрупких холодных трещин и трещин задержанного хрупкого разрушения. Действие углерода в этом отношении особенно отрицательно. Влияние легирующих элементов и примеси выражают количественно сравнением с влиянием углерода. По формуле Международного института сварки:
Сэ = С + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15.
По свариваемости стали делят на четыре группы: хорошая: Сэ <= 0,25 Углеродистые стали: Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, 08,10, 15, 20, 25; Конструкционные низколегир.:15Г, 20Г, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХМ, 20ХГСА, 10ХСНД, 10ХГСНД, 15ХСНД Эти стали при обычных способах сварки не дают трещин. Сварка таких сталей выполняется без предварительного и сопутствующего подогрева, без последующей термообработки. удовлетворительна я: Сэ = 0,25 - 0,35 Углеродистые стали: Ст5, 30, 35; Конструкционные низколегир.: 12ХН2, 12ХН3А, 20ХН3А, 20ХН, 20ХГСА, 30Х, 30ХМ, 25ХГСА; Такие стали допускают сварку без образования трещин только в нормальных производственных условиях, когда температура окружающей среды выше 0º С и отсутствует ветер или сквозняки. ограниченная: Сэ = 0,35 - 0,45 Углеродистые стали: Ст6, 40, 45, 50; Конструкционные низколегир.: 35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХМФА, 40ХН, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХМ, 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 4ХС: Эти стали в обычных условиях сварки склонны к образованию трещин. Как правило, сварка таких сталей производится по специальной технологии, регламентирующей режимы предварительной термообработки, подогрева и тепловой обработки после сварки.
плохая: Сэ > 0,45 Углеродистые стали: 65, 70, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У12; Конструкционные низколегир.: 50Г, 50Г2, 50Х, 50ХН, 45ХН3МФА, ХГС, 6ХС, 7Х3. Эти стали склонны к образованию трещин. Сварка их выполняется с обязательной предварительной термообработкой подогревом в процессе сварки и с последующей термообработкой. Кроме эквивалента углерода, образование закалочных микроструктур и связанных с ними трещин зависит от скорости охлаждения металла шва и околошовной зоны, на которую влияют тепловые параметры сварки (тепловложение, начальная температура) и конструктивные особенности соединения (форма, толщина). При сварке стали с одним и тем же углеродным эквивалентом с возрастанием скорости охлаждения вероятность образования закалочных микроструктур увеличивается, что находит отражение в монотонном росте максимальной твердости в околошовной зоне. Поэтому ограничение максимальной твердости некоторой критической величиной может служить хорошим критерием для выбора стали и условий ее применения. Так, в японских стандартах на сталь для сварных конструкций, помимо ограничений по эквиваленту углерода с 70-х годов введено ограничение по максимальной твердости в околошовной зоне: не свыше 350 HV. Предложено много способов экспериментальной оценки свариваемости, включая механизированные способы испытаний в условиях имитированных термодеформационных циклов сварки. Однако их применение необходимо только при разработке новых сталей или при использовании существующей стали в той области, в которой она ранее не применялась. Для проката традиционных свариваемых сталей при их обычном использовании достаточной гарантией свариваемости является соответствие химического состава и механических свойств нормам технических условий и стандартов. Склонность к образованию горячих трещин для класса хромоникелевых сталей может быть оценена по хромоникелевому эквиваленту (Crэкв/Ni экв):
Cr экв =Сr + 1,5 Si + Mo +0,8 V + 0,5 Nb + W + 3,5 Al + 4 Ti; Ni экв = Ni + 0,5 Mn + 0,5 Cu + 30 C +30 N;
К = (Cr экв)/(Ni экв) =1,6 - 1,3 сваривается без ограничений; К = (Cr экв)/(Ni экв) = 1,3 - 1,0 ограниченно свариваемая; К = (Cr экв)/(Ni экв) <1 трудно свариваемая.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.216.27.91 (0.01 с.) |