Хімічний склад легованих сталей
Запитання ККР з дисципліни БК (розділ МК)
Механічні характеристики сталей
Якість сталі оцінюють за механічними характеристиками та за хімічнім складом. Механічних характеристик п'ять. Три з них визначаються діаграмою розтягнення стандартних зразків сталі: 1 -- межа текучості σт; 2 – межа тимчасового опору (міцності) σм; 3 – відносне видовження ε. Дві перші характеризують міцність сталі – чім вони вищі, тім міцніше сталь. У високоміцних сталей долинка текучості не виявляється. В цьому випадку відзначають умовну межу текучості σ02. Тобто за межу текучості приймають напруження, при якому відносне видовження ε дорівнює 0,2%.
Відносне видовження характеризує пластичні властивості матеріалу, чім вищі цей показник, тім пластичніше сталь, тім нижче її міцність. Цій показник змінюється у широких межах від 20…25% для м'яких маловуглецевих сталей звичайної міцності, до 8…10% -- для високоміцних.
Схильність сталі до крихкого руйнування оцінюється за ударною в'язкістю α. Ця характеристика вимірювається роботою, необхідною для руйнування стандартного надрізаного зразка ударним вигином. Чім більша робота, яка потрібна для руйнування зразка, тим вища ударна в’язкість і краще сталь. Для будівельних сталей ця характеристика повинна бути не нижче 30 МДж/см2.. Ударна в’язкість залежить від температури. При температурі нижче 0º С її значення різко змещуються, тому ударну в’язкість визначають при температурі +20º С, -20º С та після механічного старіння (механічної дії з виникненням пластичних деформацій).
|
|
|
П’ята механічна характеристика – це вигин стрічкового зразка навколо круглої оправки d, характеризує здатність сталі пластично деформуватися при звичайних температурах без утворення тріщин. Цей показник не повинен бути більшим за дві товщини зразка.
Стали, що використовуються у будівництві
Сталь – це сплав заліза з вуглецем. Вуглецеву сталь поділяють на маловуглецеву (вуглецю до 0,25%), середньовуглецеву (вуглецю 0,25…0,6%), високовуглецеву (вуглецю 0,6…2,0%). У будівництві найчастіше застосовують маловуглецеву сталь з позначкою Ст3, яка вуглецю містить 0,22%. Сталі середньовуглецеві (конструкційні) та високовуглецеві ( інструментальні) застосовують у будівництві дуже рідко.
Міцність стали досягається також легуючими компонентами, такі стали носять назву легованих. Леговані стали поділяються на низьколеговані ( легуючих компонентів до 2,5%), середньолеговані (легуючих компонентів до 2,5…10,0%), високолеговані (легуючих компонентів понад 10,0%). У будівництві застосовують найчастіше низьколеговані сталі. Леговані сталі міцніші і дорожчі, чім маловуглецеві сталі. Більшість з них має підвищену корозійну стійкість
|
|
|
За міцністю сталі поділяються на три групи:
1 – маловуглецеві сталі звичайної міцності (сталі марок С235, С245, С255, С275, С285),
2 – сталі підвищеної міцності – леговані та термічно оброблені (С345, С345К, С245Т, С375, С275Т, С390, С390Т, 390К),
3 – сталі високої міцності також леговані та термічно оброблені (С440, С590, С590К).
Надані позначки сталей відповідають ГОСТ 27772—88. У назві марок «С» означає слово сталь, а цифри вказують на найбільше значення нормативного опору сталі, що дорівнює межі текучості при розтягу у мегапаскалях. Літера «К» означає, що сталь корозієстійка, літера «Т» -- що сталь термічно оброблена.
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).
|
|
|
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:
ü 09Г2, 14Г2 (марганцеві);
ü 09Г2С, 10Г2С, 10Г2С1 (марганцево-кремнієві);
ü 15ГФ, 15Г2СФ ( сталі з марганцем, ванадієм і кремнієм);
ü 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.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!