1. Что такое сталь? Структура малоуглеродистой стали.

Сталь – это сплав железа (Fe) с углеродом (С) и некоторыми добавками. Содержание углерода 0,14% – 0,22%. В строительстве применяют малоуглеродистую и низколегированную стали.

Качество стали, применяемой для строительных конструкций определяется: - механическими свойствами: - временным сопротивлением; - пределом текучести при растяжении; - ударной вязкостью; - относительным удлинением; - изгибом в холодном состоянии; - усталостью. - свариваемостью; - коррозионной стойкостью.

Значения многих показателей устанавливается ГОСТами. Механические свойства стали и ее свариваемость зависят от химического состава, вида термической обработки и технологии прокатки. Структура малоуглеродистой стали.

Сталь, охлажденная до комнатной температуры, состоит из двух фаз; - цементита; -феррита. Смесь этих фаз носит название перлит. Феррит – это твердый раствор углерода в α - железе (кристаллы чистого Fe с гранецентрированной кубической решеткой). Цементит – это карбид железа Fe3C. Феррит весьма пластичен и малопрочен, цементит очень тверд и хрупок.

Перлит обладает свойствами, промежуточными между свойствами феррита и цементита. Зерна феррита и цементита в зависимости от числа очагов кристаллизации получаются различной величины. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства стали (чем мельче зерна, тем выше качество стали).

2. Что такое легирование? Структура низколегированных сталей.

Структура низколегированной стали. Структура низколегированных сталей аналогична структуре малоуглеродистой стали. Так же как малоуглеродистые стали они содержат мало углерода. Сталь, охлажденная до комнатной температуры, состоит из двух фаз; - цементита; -феррита. Смесь этих фаз носит название перлит. Феррит – это твердый раствор углерода в α - железе (кристаллы чистого Fe с гранецентрированной кубической решеткой). Цементит – это карбид железа Fe3C. Феррит весьма пластичен и малопрочен, цементит очень тверд и хрупок.

Перлит обладает свойствами, промежуточными между свойствами феррита и цементита. Зерна феррита и цементита в зависимости от числа очагов кристаллизации получаются различной величины. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства стали (чем мельче зерна, тем выше качество стали).

Легирование – изменение свойств стали за счет введения добавок. Эти добавки обычно находятся в твердом растворе с ферритом. Некоторые добавки образуют карбиды и нитриды упрочняющие ферритовую основу и прослойки между зернами. Основные элементы применяемые при легировании: кремний, алюминий, медь, марганец, хром, ванадий, вольфрам, молибден, титан, никель.

3. Свойства сталей. Влияние примесей, прокатки и термообработки на свойства сталей.

Вредные примеси: - фосфор повышает хрупкость, особенно при отрицательных температурах; - сера– склонность к образованию трещин при Т =800 - 1000 градусов С;- кислород повышает хрупкость; - водород снижает временное сопротивление, ухудшает пластические свойства.

Влияние температурной обработки. Под влиянием температуры, режима нагрева и охлаждения изменяется структура, величина зерна и растворимость легирующих элементов стали.

Простейший вид термической обработки – нормализация. Это повторный нагрев проката до 920 - 1000 градусов С и последующее охлаждение на воздухе. Структура стали получается более упорядоченной, улучшаются прочность. Закаливание стали – быстрое остывание от температуры превосходящей температуру фазового превращения. Сталь обладает более высокими прочностными свойствами, но снижается ее пластичность и повышается склонность к хрупкому разрушению.

Влияние проката на свойства сталей. При прокате происходит обжатие металла, размельчение зерен и различное их ориентирование вдоль и поперек проката. Это сказывается на механических свойствах металла. На свойства металла сказывается и температура прокатки и последующее остывание. Если окончание прокатки происходит при заниженной температуре, то происходит наклеп. Это приводит к повышению временного сопротивления и предела текучести, но снижаются пластические свойства и ударная вязкость.