Коррозионная стойкость- способность металла сопротивляться воздействию агрессивных сред.

Свариваемость - способность стали свариваться без возникновения холодных или горячих трещин. Причем, свойства металла, прилегающего к сварному шву в зоне термического влияния, не должны значительно отличаться от свойств основного металла.

Старение. В ничтожных количествах углерод растворен в феррите. С течением времени при благоприятных условиях углерод выделяется и располагается между зернами феррита. Это приводит к повышению s_т и s_ври уменьшению пластичности и сопротивления хрупкому разрушению. Кроме углерода выделяется азот и карбиды других элементов. Эта перестройка структуры происходит в течение достаточно длительного времени и называется старением.

 

 

 

Рис. 1.1. Диаграмма растяжения пластичной стали.

 

 

Для оценки стали к деформационному старению пластины, из которых вырезают образцы, предварительно деформируют на 10% остаточного удлинения, а затем оставляют в печи при t=250 С. Этот процесс называется механическимстарением.

Механические свойства стали и ее свариваемость зависят от химического состава и структуры стали. По механическим свойствам стали делятся на три группы: обычной прочности (малоуглеродистая), повышенной прочности, высокой прочности.

Повышение прочности стали достигается:

1) добавками углерода (получают малоуглеродистые стали обыкновенного качества);

2) легированием марганцем, ванадием, хромом, никелем, титаном и др. элементами (получают низколегированные стали повышенной прочности);

3) легированием и термическим упрочнением (получают стали высокой прочности).

Структура стали, охлажденной до комнатной температуры, состоит из двух фаз – цементита и феррита.

Цементит – карбид железа Fe₃С (содержит 6.72% углерода);

Обладает высокой твердостью (HB=800), хрупкий, имеет t_пл=1550⁰С и сложную кристаллическую решетку.

Феррит – почти чистое железо (имеет растворимость углерода 0.008%), весьма пластичен и мало прочен, имеет объемно центрированную кристаллическую решетку.

Металл состоит из большого числа кристаллов, обладает поликристаллическим строением. Величина зерен феррита и перлита оказывают существенное влияние на механические свойства стали (чем меньше зерна, тем выше качество стали). Высококачественная сталь – мелкозернистая.

Углеродистая сталь обыкновенного качества состоит из железа и углерода, с некоторой добавкой кремния или алюминия, марганца, меди, никеля, хрома, мышьяка. Кроме того сталь включает в свой состав серу и фосфор.

При обозначении марки стали каждому химическому элементу присвоена буква русского алфавита / 1,c.26…28 /.

Углерод (У) повышает прочность стали, снижает пластичность, ухудшает свариваемость. Сталь хорошо сваривается при 0.22%.

Кремний (С) повышает прочность стали, но ухудшает свариваемость и стойкость против коррозии. В малоуглеродистых сталях кремния содержится до 0.3%; в низколегированных – до 1.1%. Кремний добавляют как раскислитель (0.12¸0.3%).

Алюминий (Ю) – хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость.

Марганец (Г) – хороший раскислитель, снижает вредное влияние серы, повышает прочность стали, понижает ударную вязкость, стойкость против коррозии, увеличивает склонность к хрупкому разрушению при Г 1%.

В малоуглеродистых сталях содержится Г до 0.65%, в низколегированных – до 1.5%.

Медь (Д) повышает прочность стали и стойкость против коррозии. При содержании Д>0.7% способствует старению стали.

Азот (А) в химически связанном состоянии улучшает механические свойства. В несвязанном состоянии способствует старению и делает ее хрупкой, особенно при низких температурах.

Обозначения других полезных (легирующих) добавок:

Х – хром; Ф – ванадий; В – вольфрам; М – молибден; Т – титан; Н – никель; А – азот; П – фосфор.

Вредные примеси:

Фосфор повышает хрупкость стали при пониженных температурах (хладноломкость) и снижает пластичность при повышенных.

Сера делает сталь красноломкой, т.е. склонной к образованию трещин при t -800¸1000⁰C. В углеродистой стали содержится серы £ 0.05%; £ 0.04%.

Термическая обработка стали. Простейшим видом термической обработки является нормализация: прокат нагревают до t»910¸950⁰С, затем охлаждают на воздухе. При этом структура стали принимает более упорядоченный вид, снимаются внутренние напряжения.

При быстром остывании стали получается закалка: прочность стали повышается, пластичность снижается, склонность к хрупкому разрушению увеличивается. Для улучшения ее механических свойств производится ее отпуск: нагревают до температуры, при которой происходит желательное структурное превращение, выдерживают при этой t-ре и медленно охлаждают.

По способу выплавки сталь разделяется на мартеновскую, кислородно –конверторную и электросталь. Элетросталь отличается повышенной чистотой по содержанию серы и фосфора. Перспективна сталь, выплавленная из железа путем прямого восстановления.

По степени раскисления стали могут быть кипящими (кп), полуспокойными (пс), спокойными (сп). Нераскисленные стали кипят при разливе – кипящие стали. Они более засорены газами, менее однородны, плохо сопротивляются хрупкому разрушению и старению, имея достаточно хорошие показатели по Ryп и Ruп.

Основные раскислители: кремний (С), марганец (Г), алюминий (Ю).

Основные марки строительной стали. Согласно СНиП П-23-81* в строительных конструкциях применяют сталь, у которой величина временного сопротивления изменяется в пределах: Ruп=360…685 Мпа, величина предела текучести: Ryп=185…590 Мпа.

Марки стали имеют условный номер: 0,1,2,3,4,5,6. Они ставятся в зависимости от химического состава стали и ее свойств.

В соответствии с ГОСТом 27772-88 введены новые обозначения марок сталей:

С 235: ВСт3кп2, ВСт3кп2-1, 18кп;

С 245: ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс;

С 255: ВСт3сп5, ВСт3Гпс5, ВСт3пс6, ВСт3сп5-1, ВСт3Гпс5-1, 18Гпс, 18сп.

Другие обозначения марок сталей: С275, С285, С345, С345К, С375, С375Т и др. Цифра- значение предела текучести Ryп в Мпа для наиболее тонкого прокатного профиля.

Сталь поставляется по трем группам:

1) Гр. А - гарантируются механические свойства (кроме ударной вязкости и содержания серы и фосфора) – для сварных конструкций не применяется;

2) Гр. Б – гарантируется химический состав - для строительных конструкций не применяется;

3) Гр. В – гарантируются механические свойства и химический состав – применяется для сварных строительных конструкций, имеет 6 категорий.

Для конкретных условий проектирования марку стали необходимо назначать на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа с учетом рекомендаций СНиП П-23-81* (табл. 50, с. 60).