Файл: Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование).pdf

небольших толщин из указанной стали рекомендуется для применения в конструкциях из труб и гнутых профилей. В отли­ чие от предыдущих, сложнолегированная сталь 15ХГ2СМФР, об­ ладая бейнитіюй структурой уже в горячекатанном состоянии, после прокатки относится к классу С70/60, а после термической обработки приближается'к классу С85/75. Возможность получе­ ния высоких механических свойств без термической обработки для ряда конструкций может представлять известный практиче­ ский интерес.

Гарантированные механические характеристики Стали 15ХГ2СМФР в горячекатанном состоянии при толщинах 4—20 мм следующие: сгпч — не ниже 80; сгт — не ниже 60 кг/мм2, 65= 13% и а , при —40°С — 3 кгм/см2. Угол изгиба в холодном состоянии 90° при оправке, равной трем толщинам проката. Как видно, пластические свойства этой стали в горячекатаном состоянии не очень высоки, что показывают испытания на холодный изгиб.

Упрочнение стали 15ХГ2СМФР производилось не только путем закалки с последующим отпуском, но и нормализацией. Гаранти­ руемые механические свойства стали 15ХГ2СМФР толщиной 8— 32 мм после закалки от 930°С и высокого отпуска при темпера­ туре 640° составляют: а пч — не ниже 85, от — не ниже 70 кг/мм2, 65= 14%, ая при — 40°С — 3,6 кгм/см2. Указанные механические характеристики предусмотрены временными техническими усло­ виями 1389—65 и подлежат уточнению. Химический состав см. в табл. II. 11.

В работе [9] для класса С70/60 рекомендуется прокат толщи­ ной до 10 мм из стали 15ХГ2СМФР поставлять в нормализован­ ном состоянии с отпуском, а при толщинах более 10 мм — после закалка и отпуска при 650°С. Очевидно, сталь 15ХГ2СМФР после соответствующих исследований сможет применяться в ме­ таллических конструкциях как в горячекатаном, так н в терми­ чески упрочненном состоянии.

Стали 14Х2ГМР и 14ХМНДФР. Стали 14Х2ГМР и 14ХМНДФР, относящиеся к классу прочноти С70/60, не вошли в перечень марок, рекомендуемых как СН—347—66, так и СНиП ІІ-В.З—72. Вместе с тем эти марки сложнолегированных термически упрочненных сталей высокой прочности .уже доста­ точно широко используются в ответственных сварных металличе­ ских конструкциях горного оборудования, химической промыш­ ленности и машиностроения.

После закалки и высокого отпуска стали обладают норматив­

Поставляются стали по ЧМТУ 1—645—69, нормативный химиче­ ский состав их дан в табл. II. 14.

Сталь 14ХМНДФР является сталью мартенситного класса, 14ХГ2МР — бейнитного. Обе стали обладают высокими прочно­ стными характеристиками, высокой ударной вязкостью и весьма

45

46

низким порогом хладноломкости. По своей структуре стали мел козернисты и пластичны. Свариваются вполне удовлетворитель­ но и практически после сварки не разупрочняются. Для сварных металлических конструкций более перспективна сталь 14Х2ГМРГ как более дешевая, чем сталь 14ХМНДФР, поскольку в стали Л4Х2ГМР отсутствуют такие дефицитные элементы, как никель и

ческих конструкциях, в том числе эксплуатируемых при низких температурах и работающих на динамические нагрузки. Следует иметь ввиду, что после наладки массового изготовления сталей, в первую очередь стали 14Х2ГМР, их стоимость должна сни­ зиться.

Впервые эти стали были выплавлены на Коммунарском метал­ лургическом заводе. Исследование сталей и применение их в сварных металлических конструкциях (оборудование шахт и карьеров угольной промышленности) проводилось Институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР и кафедрой металли­ ческих и деревянных конструкций Киевского инженерно-строи­ тельного института совместно с рядом организаций и предприя­ тий угольной промышленности и тяжелого машиностроения. Опыт изготовления и эксплуатации конструкций показал полную пригодность сталей для широкого применения в сварных метал­ лических конструкциях. Всего на конец 1970 г. было изготовлено овыше 2000 т листового проката. В настоящее время листовой прокат марки 14Х2ГМР может выпускаться также на Ороко-Ха- лилавском металлургическом комбинате и Нижнетагильском ме­ таллургическом заводе.

Сталь І4ХГН2МД (138ИЗ). Термически упрочненная сталь 14ХГН2МД относится к классу прочности С70/60 и выпускается по ТУ 24—1—11—503—67. Оптимальной термической обработкой стали является закалка в воду при температуре 935—950°С и вы­ сокий отпуск при температуре 630°С. После этого сталь приобре­ тает следующие механические свойства: чт> 60, <тпч>66 кг/мм2, б5>18%, относительное сужение равно ф=55% и при —60°С

47

а н= 5 кгм/см2. Химический состав стали приведен в табл. II. 14. Сталь 14ХГН2МД является высококачественным металлом.

В строительных конструкциях сталь была применена в Киевской телебашне. Вместе с тем, вследствие наличия в стали дорогосто­ ящих элементов (никеля и молибдена), стоимость ее высокая и применение может быть оправдано только для тяжелонагруженных уникальных сооружений.

§ 9. Термически упрочненные стали высокой прочности, применяемые за рубежом

В зарубежной практике новые термически упрочненные ста­ ли высокой прочности широко распространены в США, Англии и Японии. За последние годы за рубежом с применением таких сталей были сооружены мосты под автомобильные дороги, со­ суды высокого давления, шаровые и цилиндрические резервуары, напорные трубопроводы, различные гражданские и промышлен­ ные здания, спиральные турбинные камеры, мощные экскаваторы для открытых горных работ, рамы и кузовы большегрузных авто­ машин и самосвалов, металлические конструкции подъемных кранов и многие другие конструкции. Использование новых высо­ копрочных сталей позволило не только значительно сократить затраты металла, но и получить также экономию в денежных средствах,

В табл. II. 16 приведены механические свойства некоторых за­ рубежных марок термически упрочненных низколегированных сталей высокой прочности. В табл. II. 17 дан химический состав этих сталей.

Наиболее распространена за рубежом высокопрочная сталь Т-1 (США) с мартенситной структурой, применяемая для изго­ товления самых различных сварных стальных конструкций. Эта сталь выпускается в листах толщиной 5—150 мм. Высокий предел текучести (сгт = 63 кг/мм2) сталь приобретает в результате закалки с охлаждением в воде (900—927°С) и последующего от­ пуска при 620—680°С. Благодаря высокой пластичности она хоро­ шо обрабатывается, сохраняя свои свойства и не нуждается в до­ полнительной последующей термообработке. Сталь выпускается в различных модификациях (Т-1, Т-1А, Т-1Б), которые разли­ чаются между собой в основном количеством содержания мо­ либдена (см. табл. II. 17). К мартенситным сталям можно также отнести английскую сталь QT-42 (термическая обработка: за­ калка в воду от 880°С и отпуск при температуре 670—690°С).

Наиболее характерными представителями бейнитных сталей являются стали Фортивелд (Англия), термическая обработка ко­ торых состоит в нормализации при 930—980°С. Содержание в них хрома, марганца, молибдена относительно невелико. Указан­ ные бейнитные стали при малом содержании углерода обладают высокой прочностью в сочетании с хорошей пластичностью и

48