14 Хімічні елементи для легування сталей

Легуючі додатки вводять для покращення властивостей сталі (хром, нікель, мідь, вольфрам, молібден та ін.).

Залежно від наявності легуючих додатків сталі поділяють на:

• вуглецеві сталі (без легуючих додатків);

• леговані сталі (з легуючими додатками).

Леговані сталі отримують з вуглецевих, вводячи легуючі додатки.

Вуглецеві сталі залежно від вмісту вуглецю (в % за масою) поділяють на три групи:

1. маловуглецеві (0,1…0,22% вуглецю) – використовують в будівельних конструкціях;

2. середньовуглецеві (0,25…0,5% вуглецю) – використовують в машинобудуванні;

3. багатовуглецеві (0,6…1,2% вуглецю) – використовують в інструментальній промисловості.

Маловуглецева сталь має високу пластичність, хорошу здатність до зварювання, в неї відсутні тенденції до крихкого руйнування, що в повній мірі відповідає високим вимогам до сталей будівельних конструкцій. Підвищений вміст вуглецю (2 і 3 групи) хоча і збільшує міцність сталі, але одночасно робить її крихкішою і менш здатною до зварювання. Тому в будівельних конструкціях використовується лише маловуглецева сталь.

Леговані сталі залежно від сумарного вмісту легуючих додатків (в % за масою) поділяють на три групи:

1. низьколеговані (до 2,5% легуючих додатків);

2. середньолеговані (2,6…10%);

3. високолеговані (більше 10%).

В будівельних конструкціях використовують тільки низьколеговані сталі.

Маловуглецеві та низьколеговані сталі, які використовують в будівельних конструкціях, мають загальну назву – будівельні сталі.

15 Шкідливі домішки в сталях

Сталь – це сплав заліза з вуглецем, незначною кількістю шкідливих домішок (які попадають з руди або утворюються в процесі виплавлення) та легуючими додатками.

Шкідливими домішками є сірка, фосфор, азот та кисень, який попадає з повітря під час виплавлення. Найбільш шкідливими є сірка та фосфор. Сірка надає сталі червоноламкості, тобто підвищує крихкість і спричиняє утворення тріщин при високій температурі (t=800…1000°С). Фосфор знижує пластичність і ударну в’язкість сталі та надає холодноламкості, тобто зумовлює утворення тріщин при низьких температурах. У зв’язку з цим вміст сірки та фосфору в сталі повинен бути обмеженим: вміст сірки – не більше 0,05%; вміст фосфору – не більше 0,04% за масою.

16 Маркування будівельних сталей

Сталі з однаковим хімічним складом і механічними характеристиками становлять марку. Для позначення марок застосовують літерно-цифрову систему.

В позначенні марок маловуглецевих сталей вказують:

1) групу постачання (Б або В, група А не позначається);

2) умовний порядковий номер сталі (від СтО до Ст5; в інженерних конструкціях використовується сталь Ст3, яка має достатньо високу межу текучості, пластична, добре зварюється);

3) ступінь розкислювання (сп, пс, кп);

4) категорію сталі за ударною в’язкістю (від 2 до 6; 1 категорія не вказується).

5) групу міцності. Деякі марки сталей поділяють на дві групи міцності. Друга група міцності має межу текучості на 30 МПа вищу від першої.

Наприклад: ВСт3сп5 (“В” – група постачання; “Ст3” – умовний порядковий номер сталі; “сп” – ступінь розкислювання (спокійна сталь); “5” – категорія сталі за ударною в’язкістю); ВСт3пс6-2 (“В” – група постачання; “Ст3” – умовний порядковий номер сталі; “пс” – ступінь розкислювання; “6” – категорія сталі за ударною в’язкістю; “2” – друга група міцності).

Позначення марок низьколегованих сталей наступне. Перші цифри – середня кількість вуглецю в сотих частках процента. Далі йдуть літери, які позначають наявність легуючих елементів: Ю (алюміній) – розкислює сталь, підвищує ударну в’язкість; С (кремній) – розкислює сталь, але погіршує здатність до зварювання; Г (марганець) – підвищує міцність; Д (мідь) – підвищує корозійну стійкість; А (азот) – в хімічно зв’язаному стані з легуючими елементами (нітриди) покращує механічні властивості; Н (нікель), Х (хром), Ф (ванадій), В (вольфрам), М (молібден), Т (титан), Р (бор) - підвищують міцність.

Цифра, що стоїть після літери – кількість легуючого елемента у процентах (цифру 1 не проставляють). Якщо легуючого компонента міститься менш ніж 0,3%, то він не вводиться у позначення марки.

Наприклад: 10ХСНД – низьколегована сталь з вмістом вуглецю 0,1% та легуючими додатками хрому, кремнію, нікелю та міді у кількості 0,3%…1% (літера без цифри означає вміст елемента в межах 0,3…1%); 15Г2СФ – низьколегована сталь з вмістом вуглецю 0,15% та легуючими додатками марганця (2%), кремнію та ванадію (по 0,3…1%).

В практиці цілий ряд різних марок сталі мають однакову міцність. А тому ті марки сталі, які мають однакову міцність, об’єднуються в окремі класи. Позначення класів наступне: С235, С245, С255 і т.д. Літера “С” є скороченням слова “сталь”, а число означає найбільшу межу текучості ( ) сталей даного класу в МПа (наприклад, для сталі С235 ). Таке об’єднання сталей в класи є зручним для виконання можливої взаємозаміни марок сталі.