Строительные стали

К строительным сталям относятся конструкционные стали, применяемые для изготовления металлических конструкций и сооружений, а также арматуры железобетона.

Эти стали должны иметь определенное сочетание прочностных и пластических свойств, высокую вязкость, коррозионную стойкость, малую склонность к хрупким разрушениям, а также обладать хорошими технологическими свойствами: свариваемостью, обрабатываемостью резанием.

Строительные стали для металлических конструкций подразделяют по категориям прочности на несколько классов. Каждый класс прочности характеризуется минимально гарантированными значениями временного сопротивления (числитель) и предела текучести (знаменатель): С380/230 – стали нормальной прочности; С460/330 и С520/400 – стали повышенной прочности; С600/450, С700/600, С850/750 – стали высокой прочности.

По хладостойкости строительные стали делят на стали без гарантированной хладостойкости, стали хладостокие до -40⁰С и стали для металлоконструкций, эксплуатируемых ниже -40⁰С.

Свариваемость характеризуется углеродным эквивалентом, в котором содержание легирующих элементов выражено в % (по массе):

С_экв=С+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14+Cu/13+P/2.

Углеродный эквивалент строительных сталей не должне превышать 0,45…0,48%. Поэтому предельное содержание углерода в низколегированных строительных сталях не превышает 0,18% и устанавливается тем ниже, чем более легирована сталь.

Углеродистые стали обыкновенного качества.

Используют обычно в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки, иногда в термоупрочненном состоянии.

Они имеют феррито-перлитную структуру.

Углеродистые горячекатаные стали обыкновенного качества в зависимости от назначения и гарантируемых при поставке свойств разделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А поставляют с регламентированными механическими свойствами. Химический состав их не нормируется. Применяются в конструкциях, не требующих горячей обработки (ковки, штамповки).

Стали группы Б поставляют с регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Их применяют для изделий, подвергаемых горячей обработке (ковке, штамповке), которая и обеспечивает свойства.

Стали группы В поставляют в регламентированными механическими свойствами и химическим составом. Их применяют для изготовления сварных конструкций и ответственных деталей.

Углеродистые стали обыкновенного качества бывают спокойными (содержание кремния 0,12…0,30%); полуспокойными (содержание кремния 0,05…0,17%); кипящими (содержание кремния 0,07%).

Каждая марка может иметь различную категорию в зависимости от количества нормируемых показателей химического состава и механических свойств.

Обозначаются углеродистые стали обыкновенного качества буквами «Ст», за которыми следует цифра, указывающая порядковый номер стали, а не среднее содержание углерода. С повышением номера от Ст1 до Ст6 содержание углерода в стали повышается. Группы Б и В указываются впереди марки, Группа А в обозначении не указывается. После номера марки обозначают степень раскисления: сп, пс, кп. Последующей цифрой указывается категория нормируемых свойств.

Степень раскисления мало влияет на прочность и пластичность стали, однако оказывает значительное влияние на ударную вязкость и хладноломкость. Порог хладноломкости кипящей стали на 30…40⁰С выше, чем у спокойной (полуспокойная занимает промежуточное положение). На рисунке слева показано изменение КСU от -40 до+80⁰С.

Вследствие многоцелевого применения этих сталей их называют сталями общего назначения.

Углеродистые стали обыкновенного качества имеют относительно малую прочность, что приводит к увеличению массы металлоконструкций. Поэтому применяют термическое упрочнение углеродистых сталей.

Термоупрочненные стали.

Сущность метода термоупрочнения проката состоит в том, что после прокатки сталь из аустенитного состояния охлаждается ускоренно, в результате чего образуются более низкотемпературные продукты распада аустенита. В горячекатаной стали аустенит по всему сечению распадается в верхней части перлитной области, образуя феррито-перлитную структуру. При термоупрочнении температура превращения перлита значительно понижается, в результате чего в центральной зоне прутка частично предотвращается выделение избыточного феррита и получается перлит более дисперсного строения, иногда бейнит. В поверхностных слоях возможно образование мартенсита, но из-за высокой температуры мартенситного превращения (Мн=400…450⁰С при 0,2%С) протекает самоотпуск мартенсита.

Прочность стали возрастает в 1,3…1,5 раза при сохранении пластичности, снижается порог хладноломкости.

Термоупрочненная углеродистая сталь для сварных металлических конструкций обозначается ВСтТсп, ВСтТкп.. Такая сталь содержит 0,1…0,21%С и 0,4…0,65%Mn.

Термоупрочнению подвергают арматуру, лист, сортовой и фасонный профиль, трубы, рельсы.