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

12

вышать предела текучести, необходимо назначать предел теку­ чести как одну конкретную величину для данной марки стали, являющейся низшим браковочным пределом.

Важность установления уровня механических свойств сталей вынуждает производить систематические испытания, количество которых весьма велико, со статистической обработкой получае­

Весьма важной характеристикой стали является ударная вяз­ кость, которая для стали группы В марок ВСтЗ, ВСтЗГ и ВСт4 должна соответствовать нормам, указанным в табл. I. 4.

Химический состав углеродистых сталей нормируется для ста­ лей группы Б как поставляемых по химическому составу и опре­ деляется по плавочному анализу ковшевой пробы (табл. 1.5). Для стали группы В химический состав должен соответствовать нормам, указанным для группы Б; химический состав стали груп­ пы Ане регламентируется, но указывается в'сертификате.

Содержание отдельных элементов в сталях оказывает значи­ тельное влияние на их свойства.

Углерод, являющийся основным компонентом, повышая проч­ ность стали, вместе с тем снижает ее пластичность, ухудшает свариваемость, повышает хладноломкость и чувствительность к старению. В сварных соединениях повышение содержания угле­ рода увеличивает хрупкость околошовной зоны. В особенности указанные свойства углерода отрицательно сказываются на ки­ пящей стали. Таким образом, при применении углеродистых ста­ лей для сварных строительных металлических конструкций не­ обходимо ограничивать верхний предел содержания углерода в них. Обычно в мартеновской и конверторной сталях содержание углерода составляет 0,14—0,22%, в -бессемеровской — менее

0,12%.

13

Т а б л и ц а 1.4

~

Наличие марганца положительно влияет на качество стали.

без снижения пластичности и понижает температуру порога хлад­ ноломкости. По данным исследования [6], при повышении со­ держания марганца от 0,44 до 1,15% в стали СтЗмост порог хладноломкости снижается от —45° до —60°С. Увеличение от­ ношения содержания марганца к углероду также ведет к сни­ жению температуры хрупкости. Обычно содержание марганца в

14

П р и м е ч а н и е . Содержание хрома, никеля и меди должно быть не более 0,30%, а мышьяка — 0,08%.

строительных углеродистых сталях составляет 0,25—0,8% и с повышением углерода увеличивается.

Кремний, являясь сильным раскислителем, повышает прочно­ стные характеристики стали.(0,1% кремния, например, повышает предел текучести на 0,5—0,8 кг/мм2, предел прочности на 1 кг/мм2), уменьшая ее пластичность. Присутствие кремния в углеродистых сталях незначительно — до 0,35%.

К числу химических элементов, отрицательно влияющих на ка­ чество углеродистых сталей, относятся сера, фосфор, кислород, азот и водород.

Сера способствует красноломкости при температуре 800— 1000°С, что опасно для сварных конструкций вследствие образо­ вания трещин при сварке. Содержание серы в углеродистых ста­ лях составляет около 0,05%, распространение ее в стали весьма •неоднородно. Сёра снижает ударную вязкость стали. Отрица-

15

тельное влияние ее увеличивается с повышением состава угле­ рода.

Фосфор повышает склонность стали к хладноломкости при од­ новременном упрочнении ее. Вредное влияние фосфора также увеличивается с повышением в стали углерода. В мартеновских и конверторных сталях содержание фосфора составляет около 0,04%, 'в бессемеровских — около 0,08%. Хорошее раскисление стали алюминием может нейтрализовать отрицательное действие фосфора.

Строительные углеродистые стали могут содержать мышьяк, являющийся вредной примесью и загрязняющий металл, а также остаточные примеси никеля, меди и хрома, которые довольно существенно влияют на прочность стали. Примером тому служит сталь СтЗ, выплавленная на базе природнолегированных руд Орско-Халиловского металлургического комбината с содержани­ ем остаточного никеля до 0,7%, у которой предел текучести выше на 3—4 кгімм2 по сравнению с обычной сталью без остаточного никеля.

Наличие в малоуглеродистых сталях остаточной меди (более 0,18%) увеличивает чувствительность стали к старению, и порог хладноломкости перемещается в область положительных темпе­ ратур. Отрицательное влияние меди может быть ликвидировано путем повышения концентрации марганца. Остаточные примеси никеля,'меди и хрома несколько повышают прочность малоугле­ родистых сталей. Так, при добавлении 0,01%) каждого из этих элементов предел прочности возрастает соответственно на 0,028; 0,056, и 0,042—0,14 кгімм2 [4].

Наличие в сталях газов оказывает отрицательное влияние на физические и механические свойства сталей и зависит от спосо­ ба выплавки стали. Повышение содержания в стали кислорода ведет к снижению предела прочности и ударной вязкости и уве­ личению склонности к хрупкости, вызывает крупнозернистость стали. На рис. I. 2 показано влияние кислорода на механические характеристики малоуглеродистых сталей. Содержание кисло­ рода в мартеновской стали составляет 0,01—0,02%, в бессемеров­ ской— 0,03—0,04%). После раскисления содержание кислорода в спокойной стали составляет около 0,005, а полуспокойной — око­ ло 0,015%,.

Азот влияет на механические свойства сталей аналогично фос­ фору. С увеличением содержания азота предел прочности и пре­ дел текучести стали возрастают, а пластические свойства и ударная вязкость понижаются (рис. 1.3). Содержание азота в мартеновской и конверторной сталях составляет до 0,008, в бес­ семеровской— до 0,01—0,04%). В конверторной стали при повы­ шенной чистоте выдуваемого кислорода количество газов зна­ чительно меньше по сравнению с мартеновской сталью. Так, при повышении чистоты кислорода от 98,5 до 99,1 % содержание азо­ та понижается до 0,005%).

16