Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

цементационного слоя изделия подвергают в дальнейшем термичес­ кой обработке — закалке и отпуску. Задача цементации — получить твердую поверхность при вязкой сердцевине.

Упругая и пластическая деформация стали. Сталь под воздей­ ствием внешних усилий изменяет свою первоначальную форму (деформируется), приобретая новые свойства. Деформация сталь­ ного образца будет упругой, если после удаления внешних усилий он принимает первоначальную форму, и пластической, или оста­ точной, если форма его при тех же условиях не восстанавливается. При этом в местах деформации сталь упрочняется, но теряет пла­ стичность.

Одним из видов упрочнения стали под воздействием внешних сил в холодном состоянии является наклеп. Повышение прочности наклепанной стали объясняется образованием уплотненных поверх­ ностей сдвига, а также дроблением кристаллов, повышающих сопротивление деформации стали. При дальнейшем повышении деформирующих усилий, превышающих предел прочности, сталь разрушается. Наклеп используют для улучшения свойств ста­ лей с пониженным пределом текучести; отжигом наклеп ликви­ дируется.

Изменение свойств металла во времени вследствие внутренних процессов, обычно протекающих замедленно при комнатной темпе­ ратуре и более интенсивно при повышенной, называется старением металла.

В обычной углеродистой стали процесс старения происходит медленно и выявляется лишь в таких сооружениях, как мостовые фермы через 70—100 лет. Добавляя в металлический сплав алю­ миний, ванадий, титан, хром и другие вещества, процесс старения можно замедлить.

Изготовление стальных изделий давлением. Для изготовления стальных изделий давлением используют способность металла изменять форму при пластических деформациях. При этом изме­ няется не только форма металла, но и его структура, а значит, и свойства.

Форму металла изменяют прокаткой, волочением, ковкой, штам­ повкой, прессованием, гибкой, взрывом.

Подготовка стальных слитков к изготовлению сортовой стали заключается в предварительном нагревании их в методических пе­ чах или нагревательных колодцах.

Прокатка основана на пластическом свойстве стали изменять свою форму без разрушения под действием внешнего давления. Применяют горячую и холодную прокатку. Углеродистые стали прокатывают в интервале температур 800—1200° С на прокатных станах между вращающимися валками.

Из сталей различного качества и состава изготовляют профили, являющиеся элементами сварных или клепаных строительных кон­ струкций.

В строительных конструкциях наибольшее применение имеют листовая, сортовая, фасонная стали.

■ 1

Рис. 30. Сортамент сталей:

К числу сортовых сталей относят круглую, квадратную, поло­ совую, широкополосную, тонколистовую, толстолистовую, волни­ стую, угловую, двутавровую, швеллер, периодического профиля (арматурная сталь) и др. (рис. 30).

Прокаткой и штамповкой изготовляют также специальные про­ фили, применяемые для оборудования подвижного транспорта, оконные профили для промышленного строительства и др. Для строительной промышленности особое значение имеет изготовление рациональных облегченных профилей (рис. 31).

Волочение — это протягивание холодного металла через гла­ зок протяжного стана. Холодное волочение снижает вязкость ме­ талла и его пластичность. Для повышения пластичности тянутый металл подвергают отжигу, а для снятия окалины травят серной кислотой с последующей промывкой в щелочном растворе.

Волочением получают калиброванные и некалиброванные ме­ таллические стержни и проволоку с круглой или другой формой сечения, которые служат готовыми деталями в строительстве и

машиностроении или ма­ териалом для изготовле­ ния арматуры, гвоздей, болтов, шурупов и др.

Ковка — это придание требуемой формы сталь­ ному слитку или заготов­ ке из проката деформиро­ ванием нагретого метал­ ла. Ковкой также изменя­ ют структуру металла, улучшая его свойства.

Штамповка произво­ дится в формах-штампах, что обеспечивает точное соблюдение размеров из­ делия.

Сущность метода

штампования взрывом за­ ключается в том, что энер­ гия взрывчатых веществ мгновенно воздействует

на заготовку либо подвижную часть инструмента, деформирующе­ го металл. Этот метод чрезвычайно производителен, так как про­ изводительность цикла формообразования сводится к долям секун­ ды. Штампование этим способом обычно производят в специальных колодцах под водой.

§ 31. Характеристика и марки стали

Для металлических строительных конструкций применяют в ос­ новном стали: углеродистую обыкновенного качества; углероди­ стую обыкновенного качества конвертерную; углеродистую горячекатанную; углеродистую толстолистовую и широкополосную термически обработанную; низколегированную конструкционную; углеродистую.

Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют в мар­ теновских печах и бессемеровских конвертерах. По способу рас­ кисления различают мартеновскую (М) спокойную, кипящую (кп) и полуспокойную (пс) стали, бессемеровскую (Б) — спокойную и кипящую.

В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь подразделяют на группы: А-— поставляемую по механиче­ ским свойствам, Б — поставляемую по химическим свойствам, В — поставляемую по механическим свойствам и с дополнительными требованиями по химическому составу.

Наибольшее распространение для строительных конструкций получили горячекатаная углеродистая сталь и низколегированная сталь повышенной прочности.

Сталь углеродистую качественную конструкционную в зависи­ мости от химического состава подразделяют на группы с нормаль­ ным и с повышенным содержанием марганца.

Ударная вязкость мартеновской стали меняется при изменении температуры. Например, при —40° С мартеновская сталь марки МСт. становится хрупкой, максимальная ударная вязкость наблю­ дается в интервале температуры 100—300° С.

Ударная вязкость кипящей стали понижается различно в зави­ симости от температуры. Кипящая сталь становится хрупкой при —10°С.

При наклепе предел текучести мартеновской стали приближает­ ся к величине предела прочности. Ударная вязкость конвертерной стали сильно снижается при низких температурах. Она становится хрупкой при температуре —20° С.

В конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, при­ меняют спокойную мартеновскую или низколегированную стали, а для конструкций, не подвергающихся таким нагрузкам,— обычную кипящую сталь.

Распространенная в строительстве сталь ВСт.З имеет сущест­ венные недостатки. Она обладает относительно невысокой прочно­ стью. Спокойная сталь в меньшей степени, чем кипящая, склонна к старению и хрупкости. К отрицательным свойствам этой стали можно также отнести низкую вибрационную прочность и сравни­ тельно малую стойкость против коррозии.

Экономичное использование металла в строительных сварных конструкциях вызывает необходимость расширения производства и применения сталей повышенной прочности с пределом текучести (350-^-400)9,8- ІО5 н/лг2, а также высокопрочных сталей с пределом текучести (600-г- 800)9,8- ІО5 н/м2.

Наибольший эффект дает использование указанных сталей в тех элементах конструкций, где большая часть обусловливается собственным весом. При особо больших пролетах и нагрузках, а также динамических воздействиях переход на более прочную сталь становится настоятельной необходимостью.

Как известно, за пятилетие в строительстве, согласно решениям XXIV съезда КПСС, намечено сэкономить 9—11% металлопрока­ та. Наиболее эффективный путь выполнения этой задачи — при­ менение стали повышенной и высокой прочности.

Основная масса стальных строительных конструкций в настоя­ щее время изготовляется из малоуглеродистой и низколегирован­ ной стали. Применение только низколегированных сталей экономит до 20% металла.

Использование высокопрочных сталей могло бы дать экономию до 40% металла при применении трубчатых профилей.

Свойства стали улучшают введением в ее состав легирующих добавок. Такие стали носят название легированных.

Разные легирующие элементы действуют на сталь различно: хром — повышает жаростойкость, износоустойчивость и сопро­

тивляемость коррозии;

За последние годы в строительстве все чаще применяют тон­ колистовую сталь, плакированную пластмассами с одной или двух сторон. Для большей атмосфероустойчивости стальные листы пе­ ред плакированием оцинковывают. Плакированная сталь приме­ няется в промышленном строительстве в виде штампованного на­ стила, волнистых листов для кровельных и стеновых ограждений, в качестве обшивок трехслойных панелей. Она отличается хорошим внешним видом, обладает химической и атмосферной устойчи-

-востью, способностью к штамповке и глубокой вытяжке.

Впоследние годы стали применять оцинкованный стальной про­ филированный настил для покрытий промышленных зданий. Зда­ ния с металлическим каркасом из эффективных профилей метал­

лопроката и эффективных марок сталей, с покрытием из профили­ рованного настила и стенами из эффективных панелей примерно в 8 раз легче зданий, возводимых из обычных железобетонных конструкций; трудоемкость монтажа и стоимость строительства таких зданий значительно снижаются. Широко применяются сан­ технические стальные штампованные изделия (отопительные ра­ диаторы, ванны, мойки и др.), успешно заменяющие аналогичные изделия из чугуна.