54.Термическая обработка стали.

Термическая обработка металлов и сплавов изменяет физические свойства металлов. Заключается она в том, что металл или. сплав нагревают до определенной температуры, выдерживают при заданной температуре, а затем подвергают охлаждению.

В зависимости от температуры нагрева и режима охлаждения термическая обработка делится на следующие виды: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Металлы и металлические изделия на производстве нагревают в специальных термических печах, ваннах и в кузнечных горнах.

Отжиг стали производят для уменьшения ее твердости, затрудняющей обработку. Отжиг приводит также к уничтожению внутренних напряжений, вызывающих при механической обработке появление трещин и коробление. В результате отжига улучшается структура стали, что способствует улучшению качества ее дальнейшей термической обработки.

При отжиге сталь нагревают до 740—850° (чем больше углерода содержит сталь, тем ниже температура отжига). После некоторой выдержки при этой температуре сталь в течение многих часов охлаждают.

Нормализация стали отличается от отжига более быстрым ее охлаждением на воздухе. В результате нормализации сталь приобретает более высокие механические свойства, чем после отжига.

Закалка придает стали высокую твердость. При закалке сталь нагревается до той же температуры, что и при отжиге, выдерживается некоторое время при этой температуре, а затем быстро охлаждается опусканием в холодную или теплую воду, машинное масло, нефть, раствор поваренной соли и другие охлаждающие жидкости.

В воде производят закалку инструментов, имеющих несложную форму и изготовленных из углеродистой инструментальной стали. В воде закаливают также изделия из углеродистой конструкционной стали. В горячей воде и в масле производят закалку пружин и других изделий, которые должны обладать высокой упругостью.

Мягкие стали, содержащие мало углерода, не закаливаются, то-ееть не изменяют механических свойств при закалке.

Конструкционные и инструментальные углеродистые стали значительно увеличивают при закалке свою твердость, но становятся при этом хрупкими и обладают невысокими 'Механическими свойствами.

Отпуск закален/ной стали/ позволяет уничтожить или значительно уменьшить ее хрупкость, иными словами придать стали вязкость.

Для отпуска детали сталь нагревают до температуры от 150 до 680° (чаще всего — 220—300°), выдерживают при этой температуре и охлаждают в воде или масле (скорость охлаждения при отпуске на структуре углеродистых сталей не сказывается).. Ниже в таблице приведены температуры закалки и отпуска для некоторых инструментов, изготовленных . из углеродистой инструментальной стали.

55.Стальной прокат. Стальная арматура.

Прокат в металлургии — продукция, получаемая на прокатных станах путём горячей, теплой или холодной прокатки. Профиль — форма поперечного сечения прокатного изделия.

1. листовой (лист, полоса (рулон), штрипс):горячекатаные тонкие (толщина до 4 мм);горячекатаные толстые (толщина свыше 4 мм);холоднокатаные;Профнастил — это стеновой или кровельный материал для наружных ограждений, стен и крыш.

2. сортовой:простой (круг, квадрат, шестигранник, полоса плоского сечения);арматура — это изделие из металла, применяемое для армирования железобетонных конструкций;

3. фасонный:общего (массового) потребления (угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки и другие);специального назначения (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили с/х машиностроения, судостроения, нефтяной и электропромышленности).

По размеру профиля сортовой прокат делится на:

1. • крупный — круглая сталь диаметром 80-250 мм, квадратная сталь со стороной 70-200 мм, периодические арматурные профили № 70-80, угловая сталь с шириной полок 90-250 мм, швеллеры и двутавровые балки обычные и облегченные высотой 360—600 мм, специальные широкополочные двутавры и колонные профили высотой до 1000 мм, шестигранная сталь до № 100, рельсы железнодорожные длины 1 м с массой 43-75 кг, полосовая сталь шириной до 250 мм и др.;

   • средний — круглые диаметра 32-75 мм, квадратные со стороной 32-65 мм и шестигранные до № 70, стальной периодический арматурный профиль № 32-60, двутавровые балки высотой до 300 мм, швеллеры высотой от 100—300 мм, рельсы узкой колеи Р18-Р24, штрипсы сечением до 8×145 мм, разнообразные фасонные профили отраслевого назначения и др;

   • мелкий — круглая сталь диаметром 10-30 мм, квадратная сталь со стороной 8-10 мм, периодический арматурный профиль № 6-28, угловая сталь с шириной полок 20-50 мм, швеллеры № 5-8, полосовая сталь шириной до 60 мм, шестигранная сталь до № 30 и разнообразные фасонные профили отраслевого назначения эквивалентных размеров.

По типу обработки поверхности прокат делится на:шлифованный;зеркальный;калиброванный;матовый.

Металлические изделия, изготовленные с помощью прокатки нагретой до определённой температуры металлической заготовки.

Виды Металлопроката

• Плоский прокат: рулонная сталь, листовая сталь, жесть, лента и прочее.

• Сортовой прокат: арматура, катанка, круг, квадрат, полоса, шестигранник, шары помольные и другие виды проката, у которых касательная к любой точке периметра его поперечного сечения данное сечение не пересекает.

• Фасонный прокат: угловой прокат, швеллер, балка двутавровая, рельсы, специальные профили для судостроения и другие виды проката, у которых касательная хотя бы к одной точке периметра поперечного сечения пересекает данное сечение.

Металлопрокат может изготавливаться из чёрной стали, легированной, нержавеющей, меди, алюминия и других металлов.

Арматура — совокупность соединенных между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне (колонны).

По назначению арматуру разделяют:

• рабочая арматура (сечение назначается по расчету, воспринимает усилия в элементах от основной нагрузки)

• конструктивная (распределительная) (сечение назначается по минимальному проценту армирования, воспринимает усадку/расширение, температуру воздействия)

• монтажная (устанавливается для объединения рабочей и конструктивной в сетки и каркасы)

• анкерная (закладные детали)

Классификация арматуры по ориентации:

• поперечная — арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин от возникающих скалывающих напряжений вблизи опор и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне;

• продольная — арматура, которая воспринимает растягивающие напряжения и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции.

По условиям применения бывает:

• напрягаемая арматура;

• ненапрягаемая арматура.

Напрягаемая арматура в предварительно напряженных ж/б конструкциях может быть только рабочей.

Совместную работу арматуры и бетона обеспечивает сцепление их по поверхности контакта. Сцепление арматуры с бетоном зависит от прочности бетона, величины его усадки, возраста бетона и от формы сечения арматуры и вида ее поверхности.

Возможны пять видов контакта арматуры с бетоном:

• соединения на связях сдвига;

• трение;

• сцепление (соединение с помощью бетонирования стального элемента арматуры);

• обжатие арматуры бетоном после его усадки;

• электрохимическое взаимодействие стальной арматуры и цементного раствора.

Если арматура была подвергнута предварительному натяжению, то её называют напрягаемой. Натяжение служит для увеличения прочности железобетонной конструкции путём предотвращения образования трещин, уменьшения прогибов и снижения собственной массы конструкции — поскольку по весу требуется значительно меньше арматуры.

В железобетонных изделиях, в основном, используются арматурные изделия, которые представляют собой соединенные между собой стержни арматурной стали. Основные способы соединения стержней — это электросварка, вязка проволокой. Вместо вязки проволокой используют специальные арматурные фиксаторы, изготовленные из пружинной стали. Газовая сварка, как правило, не применяется.

Основные виды арматурных изделий:

• плоские арматурные решетки (сетки);

• пространственные арматурные каркасы.

Сцепление арматуры с бетоном:

1. сопротивлением бетона усилиям смятия и среза, обусловленным выступами и другими неровностями на поверхности арматуры, т. е. механическим зацеплением арматуры за бетон

2. силами трения, возникающими на поверхности арматуры благодаря обжатию арматурных стержней бетоном при его усадке

3. склеиванием (адгезией) поверхности арматуры с бетоном благодаря вязкости коллоидной массы цементного теста

Наибольшее влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает первый фактор – он обеспечивает около75% от общей величины сцепления.

Существенное влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает седиментация твердых частиц и выжимание воды при твердении бетонной смеси. Это приводит, особенно в подвижных составах бетона, к тому, что сцепление арматуры с бетоном становиться различным для стержней в направлении бетонирования и перпендикулярно ему в нижней или верхней частях сечения изделия, бетонируемого за один приём.