2. Материалы металлических конструкций

В строительстве в основном используется: малоуглеродистая сталь; алюминиевые сплавы.

Сталь – это сплав железа с углеродом (углерода до 2 %) и незначительным количеством примесей и легирующих компонентов (которые вводятся для улучшения свойств стали).

Структура стали

Различают объемно-центрированную (ОЦК) и гранецентрированную (ГЦК) кубические кристаллические решетки.

Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и прокатки.

- при остывании образуется твердый раствор углерода в железе - аустенит, в котором атомы углерода располагаются в центре ГЦК решетки

- при t ниже 910С часть аустенита распадается на феррит (чистое железо) и углерод

- при t = 723C образуется перлит, который является смесью феррита и карбида железа (цементита).

Работу стали под нагрузкой и её пластические свойства: упругая стадия – работа решетки из перлита; площадка текучести – разрушение решетки из перлита и включение в работу феррита.

Классификация сталей.

1.По прочностным свойствам:

Обычной прочности(σ_y<29кН/см²); Повышенной прочности (σ_y=29-40кН/см²); Высокой прочности (σ_y≥40кН/см²). Повышение прочности достигается легированием и термической обработкой.

2.По химическому составу.

2.1.Углеродистые: малоуглеродистые, среднеуглеродистые, высокоуглеродистые

2.2.Легированные

3.В зависимости от вида поставки: горячекатаные, термически обработанные

4.В зависимости от способа производства: в мартеновских печах, в конвертерах с продувкой кислородом, в электропечах путем электрошлакового переплава (ЭШП).

5.По степени раскисления: кипящие кп (не раскисленные); полуспокойные пс, раскисляются кремнием Si 0,05-0,15%; спокойные сп, раскисляются алюминием Al (до 0.1%) или кремнием Si (0.12-0.3%)

Механические свойства стали

Механические свойства материалов:

Прочность – сопротивляемость материала внешним силовым воздействиям без разрушения.

Упругость – свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия внешних нагрузок.

Пластичность – свойство материала сохранять деформированное состояние после снятия нагрузки, т.е. получать остаточные деформации без разрушения.

Хрупкость – способность разрушаться при малых деформациях.

Ползучесть – свойство материала непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки.

Твердость – свойство поверхностного слоя металла сопротивляться упругой и пластической деформациям или разрушению при внедрении в него другого, более твердого материала.

3.Нормирование сталей

Основным стандартом, регламентирующим характеристики сталей для строительных конструкций, является ГОСТ 27772-88.

Согласно ГОСТ 27772-88: фасонный прокат изготавливается из сталей С 235, С 245 и др. Листовой, универсальный прокат и гнутые профили –С 390, С 440 и др.

Прокат может поставляться как в горячекатаном, так и в термообработанном состоянии.

Прокат поставляется партиями. Партия состоит из проката одного размера, одной плавки-ковша, одного режима термообработки. При проверке качества металла от партии отбираются случайным образом 2 пробы. Из каждой пробы изготавливают: 1 образец – для испытания на растяжение; 1 образец – для испытания на изгиб; по 2 образца – для определения ударной вязкости при каждой температуре (t = -40; -70C; после механического старения). Для проверки сплошности металла по требованию заказчика проводится ультразвуковой контроль.

Вст3Гсп5: В - группа В гарантирует мех. св-ва и хим. состав; ст3 - условный порядковый № марки по хим. составу; Г- с повышенным содержанием марганца; сп - степень раскисления (спокойная); 5- категория указывает вид испытаний на ударную вязкость.