Исходя из чего производится подбор марки стали?

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. «Рекомендации» разработаны в развитие главы СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» и распространяются на строительные металлоконструкции промышленных зданий и сооружений.

1.2. В зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации, все строительные металлоконструкции подразделяются на четыре группы, при этом некоторые конструкции доменных комплексов и резервуаров, эксплуатируемых в особых условиях, выделены в отдельные подгруппы.

Примерный перечень элементов конструкций, входящих в каждую группу, приведен в табл. 1.

Примерный перечень групп конструкций в зависимости от требований к надежности и характера силовых воздействий

Подкрановые балки, подкраново-подстропильные и подкрановые фермы, включая элементы решетки и фасовки ферм, опорные ребра

Тормозные балки, тормозные фермы, вертикальные фермы, детали крепления к колоннам, диафрагмы и ребра жесткости

Вспомогательные горизонтальные связевые фермы, упоры

Детали крепления рельс

Колонны зданий и открытых крановых эстакад. Стойки рабочих и технологических площадок

Основные сечения колонн, решетка колонн, опорные плиты, подкрановые траверсы, траверсы баз колонн. Вертикальные связи по колоннам

Ребра жесткости и диафрагмы колонн, элементы решетки двухплоскостных связей. Вертикальные связи с напряжением менее 0,4 расчетного сопротивления

Фермы и ригели рам покрытий, подвергающиеся непосредственному воздействию подвижных динамических или вибрационных нагрузок от технологического или транспортного оборудования ( см. примечания). Узловые фасонки для всех ферм

Фермы и ригели рам покрытий при статической нагрузке, продольные фермы фонарей при шаге стропильных ферм 12 м

Фонари при шаге стропильных ферм 6 м и прочие элементы фонарей при шаге стропильных ферм 12 м, щиты кровли, прогоны

Горизонтальные торцевые связи по кровле и продольные связи при шаге колонн больше шага стропильных ферм

Прочие горизонтальные и вертикальные связи по конструкциям покрытий

Монорельсовые пути и пути подвесных кран-балок

Балки путей подвесного транспорта под электрические тали и кран-балки, кроме ремонтных

То же, ремонтные и ручные

Перекидные балки для крепления путей подвесного транспорта

Рабочие площадки при наличии подвижного транспорта

Балки рабочих площадок под железнодорожный подвижной состав, опорные ребра балок

Балки рабочих площадок при наличии автопогрузчиков и другого транспорта, опорные ребра балок

Металлический настил, включенный в общую работу балок на изгиб

Ребра жесткости настила

Ребра жесткости балок

Конструкции технологических площадок и перекрытий

Балки и ригели рам перекрытий при воздействии динамических и вибрационных нагрузок

Главные балки и ригели рам перекрытий при статической нагрузке

Второстепенные сварные балки при динамической нагрузке

Второстепенные сварные балки при статической нагрузке

Настил перекрытий и ребра настила

Ребра жесткости балок

Вспомогательные площадки, лестницы

Площадки светильников, посадочные площадки на краны, пешеходные площадки, лестницы. Ограждения площадок

а) Бункерные балки и параболические бункеры

б) Стенки и ребра жесткости бункеров, кроме оговоренных в пункте 8а

Стойки, торцевые ветровые площадки и фермы

Ригели и прочие элементы фахверка

Ригели под кирпичные стены и над воротами

Доменный комплекс, листовые конструкции

Кожух доменной печи и воздухонагревателей, воздуховоды горячего и холодного дутья

Кожухи пылеуловителя, скрубберов электрофильтров, циклонов и водоотделителей, газопровод грязного газа. Опорные узлы, ребра жесткости, разъединительные стенки и патрубки сосудов. Прочие газовоздухопроводы, работающие с внутренним давлением 0,7 и более кгс/см 2 (кроме указанных выше)

Трубы взятия печи на тягу, цилиндрический ствол лифта, газовоздухопроводы с внутренним давлением от 0,2 до 0,7 кгс/см 2 (кроме указанных выше в группе 1а; 1), бункера

Газопроводы, работающие с внутренним давлением до 0,2 кгс/см 2 и воздухопроводы, работающие с внутренним давлением от 0,1 до 0,2 кгс/см 2

Воздухопроводы, работающие с внутренним давлением до 0,1 кгс/см 2

Балки рабочих площадок под подвижной железодорожн. состав. Опорные пилоны наклонного моста, подбалансирные балки, рамы колошникового устройства печи, монтажная балка с опорой, балка колошниковой площадки, конвейерная галерея шихтоподачи с опорами, балки под грохоты бункерной эстакады, балки для подвески воздухопровода горячего дутья

Решетчатый ствол лифта, опора трубы взятия печи на тягу, приемная воронка колошника, копер пылеуловителя, несущие конструкции подбункерного здания, рамы литейного двора, здание воздухонагревателей и колошникового подъемника, колонны печи, опоры сосудов (пылеуловителя, скруббера и др.)

Каркас шахты лестниц, электро-кабельные шахты, галерея и мосты для технологического оборудования

Резервуары и газгольдеры емкостью менее 10000 м 3

Стенки и окрайки днищ резервуаров, кольца жесткости, плавающие крыши и понтоны, центральная часть днищ резервуаров всех емкостей покрытий резервуаров

Резервуары и газгольдеры емкостью 10000 м 3 и более

Стенки и окрайки днищ, узловые фасонки покрытий всех резервуаров

Резервуары и газгольдеры сферические

Оболочки резервуаров и газгольдеров

Внутренние корпуса резервуаров для жидкого аммиака, сжиженных углеводородных газов и пропана при температуре хранения до -50°С

То же, для жидкого этилена при температуре хранения -104°С

То же, для сжиженного природного газа и метана при температуре хранения до -160°С

То же, для жидкого кислорода (азота) при температуре хранения -196°С

Антенные сооружения связи

Элементы (механические детали) оттяжек мачт и антенных полотен, детали крепления оттяжек к фундаментам и стволам стальных опор, непосредственно воспринимающие динамические нагрузки

Статические неопределимые комбинированные конструкции опор (мачто-башенные) и опоры с антенными вантовыми устройствами

Стволы мачт и башен, конструкции консолей, площадок, балок и др. под стационарное технологическое оборудование, не подвергающиеся динамической или вибрационной нагрузке

Пролетные строения балочных и оболочечных транспортерных галерей с опорами и прожиточными ребрами. Несущие балки под конвейеры, подвергающиеся непосредственному воздействию динамических и вибрационных нагрузок, фасонки ферм

Опоры решетчатые, рамные плоские и пространственные, вертикальные связи по колоннам

Ребра жесткости балочных пролетных строений, связи по верхним и нижним поясам балочных пролетных строений

Пояса и решетки башни, узловые фасонки

Балки площадок, диафрагмы, стальной газоотводящий ствол

Каркас газоотводящего ствола

Дымовые трубы свободно стоящие с оттяжками

Стальная оболочка трубы

Площадки и ребра жесткости, опорные кольца

Стальная оболочка трубы, ребра жесткости, площадки

Пояса решетчатых башен, кольца жесткости, связи

Фахверк, вспомогательные площадки, обшивка градирен

Пояса башни и решетка, диафрагмы, балки площадок

Надшахтные башенные копры станковой системы

Шахтная рама, подшкивные балки и фермы, узловые фасонки, буккерные балки разгруз. кривые

Рабочая площадка, станок копра, балки покрытий и перекрытий

Силосы различного назначения

Стальная оболочка, ребра жесткости, площадки

Примечания: 1. К конструкциям, подвергающимся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок, относятся конструкции либо их элементы, подлежащие расчету на выносливость или рассчитываемые с учетом коэффициента динамичности.

2. Элементы стыков и креплений, а также опорных ребер ферм, балок и ригелей рам относятся к группе основного элемента конструкций.

3. Элементы конструкций на болтовых соединениях, при отсутствии сварки, могут приниматься на одну группу ниже.

2. ВЫБОР МАРОК СТАЛИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Выбор марок стали для сортового, фасонного проката, широкополосной стали и листовой стали толщиной 5 мм и более производится в зависимости от расчетной температуры района строительства, группы конструкций, предела текучести и толщины металлопроката по таблице 50 СНиП II-23-81, а также по табл. 2 настоящих «Рекомендаций».

2.2. Выбор марок стали труб для конструкций зданий и сооружений производится по табл. 3 .

2.3. Для металлоконструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе в средах со слабоагрессивной степенью воздействия по главе СНиП II-28-73 * следует применять стали с повышенной коррозионной стойкостью (атмосферостойкие) марок 10ХНДП и 12ХГДАФ ( таблица 2) без защиты конструкций от коррозии. Допускается замена стали марки 10ХНДП в фасонном прокате на сталь марок 08ХТСБДП и 08ХГСДП с толщиной стенок до 10,5 мм и в листовом прокате на сталь марки 10ХДП. Применение стали этих марок в закрытых помещениях, а также в средне- и сильноагрессивной промышленной атмосфере возможно при условии их защиты от коррозии лакокрасочными и другими покрытиями.

Читать еще: Влияние ванадия на свойства стали

К рациональной области применения атмосферостойкой стали относятся конструкции промышленных этажерок, опор под трубопроводы, галерей и эстакад, мостов и мостовых переходов, дымовых и вентиляционных труб, стеновых панелей (в т.ч. в виде холодногнутых гофрированных профилей), антенно-мачтовых сооружений, наземных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов (без защиты наружной поверхности) и т.п.

Сталь марок 10ХДП и 12ХГДАФ целесообразно использовать в конструкциях, эксплуатирующихся в сухой и нормальной зонах влажности слабоагрессивной атмосферы при условии воздействия газов группы А по СНиП II-28-73 * ; при условии воздействия газов группы Б применяется сталь марки 10ХНДП.

Сварка стали марок 10ХДП, 10ХНДП, 12ХГДАФ, 08ХГСБДП и 08ХГСДП производится в соответствии с рекомендациями, разработанными в ЦНИИпроектстальконструкция (выпуск ОСМК-202, 1981 г. и (ОСМК-206, 1982 г.).

2.4. Выбор марок стали для конструкций доменных цехов, работающих в особых условиях, производится по табл.4.

2.5. Выбор марок стали для конструкций специальных резервуаров и газгольдеров производится по табл.5 .

2.6. До освоения промышленностью производства рифленой стали, поставляемой по группе «В» ГОСТ 380-71 * , для тормозных балок подкрановых конструкций допускается применять:

— рифлёную сталь марки БСт3кп для сварных конструкций по ГОСТ 380-71 Х при кранах легкого и среднего режима работы и расчетной температуре t≥-40°С;

— листовую сталь марки ВСт3Гпс5 или ВСт3сп5 по ГОСТ 380-71 * с устройством по листу дорожки шириной 500 мм из рифленой стали толщиной 4 мм при кранах тяжелого и весьма тяжелого режима работы, а также при расчетных температурах -40°С > t ≥ -65°С.

2.7. Возможная замена марок стали, приведенных в табл.2. другими марками стали дается в табл.6.

2.8. Выбор марок стали для подкрановых рельсов производится по табл.7.

2.9. Для фланцевых соединений растянутых поясов стропильных ферм на высокопрочных болтах и других аналогичных конструкций, воспринимающих большие усилия в направлении толщины проката, следует применять толстолистовую термообработанную сталь марки 14Г2АФ толщиной 25-50 мм по ТУ 14-105-465-82. Допускается также применение стали 14Г2АФ по ГОСТ 19282-73 или ТУ 1-1175-74 с обязательным проведением механических испытаний образцов, вырезанных в направлении толщины, в соответствии с указанием «Руководства по проектированию, изготовлению и сборке монтажных соединений ферм о поясами из широкополочных двутавров» (ЦНИИпроектстальконструкция, М., 1982 г.).

Марки стали листового и Фасонного проката для стальных конструкций зданий и сооружений

Толщина листа или полки фасонного проката в мм

Расчетные сопротивления в кгс/см 2

Категория стали для климатического района строительства (расчетная температура, °С)

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Примерный перечень элементов конструкций, входящих в каждую группу, приведен в табл. 1.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ
групп конструкций в зависимости от требований к надежности и характера силовых воздействий

Подкрановые балки, подкраново-подстропильные и подкрановые фермы, включая элементы решетки и фасонки ферм, опорные ребра

Вспомогательные горизонтальные связевые фермы, упоры

Детали крепления рельс

Колонны зданий и открытых крановых эстакад. Стойки рабочих и технологических площадок

Ребра жесткости и диафрагмы колонн, элементы решетки двухплоскостных связей.

Вертикальные связи с напряжением менее 0,4 расчетного сопротивления

Узловые фасонки для всех ферм

Фермы и ригели рам покрытий при статической нагрузке, продольные фермы фонарей при шаге стропильных ферм 12 м

Горизонтальные торцевые связи по кровле и продольные связи при шаге колонн больше шага стропильных ферм

Прочие горизонтальные и вертикальные связи по конструкциям покрытий

Монорельсовые пути и пути подвесных кран-балок

Балки путей подвесного транспорта под электрические тали и кран-балки, кроме ремонтных

То же, ремонтные и ручные

Перекидные балки для крепления путей подвесного транспорта

Рабочие площадки при наличии подвижного транспорта

Балки рабочих площадок под жел. дорожный подвижной состав, опорные ребра балок

Балки рабочих площадок при наличии автопогрузчиков и другого транспорта, опорные ребра балок

Металлический настил, включенный в общую работу балок на изгиб

Ребра жесткости настила

Ребра жесткости балок

Конструкции технологических площадок и перекрытий

Балки и ригели рам перекрытий при воздействии динамических и вибрационных нагрузок

Главные балки и ригели рам перекрытий при статической нагрузке

Второстепенные сварные балки при динамической нагрузке

Второстепенные сварные балки при статической нагрузке

Настил перекрытий и ребра настила

Ребра жесткости балок

Вспомогательные площадки, лестницы

Площадки светильников, посадочные площадки на краны, пешеходные площадки, лестницы. Ограждения площадок

а) Бункерные балки и параболические бункеры

б) Стенки и ребра жесткости бункеров, кроме оговоренных в пункте 8а

Стойки, торцевые ветровые площадки и фермы

Ригели и прочие элементы фахверка

Ригели под кирпичные стены и над воротами

Примечания : 1. К конструкциям, подвергающимся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок, относятся конструкции либо их элементы, подлежащие расчету на выносливость или рассчитываемые с учетом коэффициента динамичности.

3. Элементы конструкций 1а болтовых соединениях, при отсутствии сварки, могут приниматься на одну группу ниже.

Доменный комплекс. Листовые конструкции

Кожух доменной печи и воздухонагревателей, воздуховоды горячего и холодного дутья

Кожухи пылеуловителя, скрубберов электрофильтров, циклонов и водоотделителей, газопровод грязного газа. Оперные узлы, ребра жесткости, разъединительные стенки и патрубки сосудов. Прочие газовоздухопроводы, работающие с внутренним давлением 0,7 и более кгс/см 2 (кроме указанных выше)

Трубы взятия печи на тягу, цилиндрический ствол лифта, газовоздухопроводы с внутренним давлением от 0,2 до 0,7 кгс/см 2 (кроме указанных выше в группе 1a; 1), бункера

Газопроводы, работающие о внутренним давлением до 0,2 кгс/см 2 и воздухопроводы, работающие с внутренним давлением от 0,1 до 0,2 кгс/см 2

Воздухопроводы, работающие с внутренним давлением до 0,1 кгс/см 2

Балки рабочих площадок под подвижной жел. дорожн. состав. Опорные пилоны наклонного моста, подбалансирные балки, рамы колошникового устройства печи, монтажная балка с опорой, балка колошниковой площадки, конвейерная галерея шихтоподачи с опорами,, балки под грохоты бункерной эстакады, балки для подвески воздухопровода горячего дутья

Решетчатый ствол лифта, опора трубы взятия печи на тягу, приемная воронка колошника, копер пылеуловителя, несущие конструкции подбункерного здания, рамы литейного двора, здание воздухонагревателе,. и колошникового подъемника, колонны печи, опоры сосудов (пылеуловителя, скруббера и др.)

Каркас шахты лестниц, электрокабельные шахты, галереи и мосты для технологического оборудования

Резервуары я газгольдеры емкостью менее 10000 м3 и более

Стенки и окрайки днищ, узловые фасонки покрытий всех резервуаров

Резервуары и газгольдеры сферические

Оболочки резервуаров и газгольдеров Опорные конструкции

То же, для жидкого этилена при температуре хранения -104 °С

То же, для сжиженного природного газа и метана при температуре хранения до -160 °С

То же, для жидкого кислорода (азота) при температуре хранения -196 °С

Антенные сооружения связи

Статические неопределимые комбинированные конструкции опор (мачто-башенные) и опора с антенными вантовыми устройствами

Стволы мачт и башен, конструкции консолей, площадок, балок и др. под стационарное технологическое оборудование, не подвигающиеся динамической или вибрационной нагрузке

Пролетные строения балочных и оболочечных транспортерных галерей с опорами и промежуточными ребрами. Несущие балки под конвейера, подвергающиеся непосредственному воздействию динамических и вибрационных нагрузок, фасонки ферм

Опора решетчатые, рамные плоские и пространственные, вертикальные связи по колоннам

Ребра жесткости балочных пролетных строений, связи по верхним и нижним поясам балочных пролетных строений

Читать еще: Содержание углерода в стали 45

Пояса и решетки башни, узловые фасонки

Балки площадок, диафрагмы, стальной газоотводящий ствол

Каркас газоотводящего ствола

Дымовые трубы: свободно стоящие с оттяжками

Стальная оболочка трубы

Площадки и ребра жесткости опорные кольца

Стальная оболочка трубы, ребра жесткости площадки

Пояса решетчатых башен, кольца жесткости, связи

Фахверк, вспомогательные площадки, обшивка градирен

Пояса башни и решетка, диафрагмы, балки площадок

Надшахтные башенные копры станковой системы

Шахтная рама, подшкивные балки и фермы, узловые фасонки бункерные балки разгруз. кривые

Рабочая площадка, станок копра, балки покрытий и перекрытий

Силосы различного назначения

Стальная оболочка, ребра жесткости, площадки

2. ВЫБОР МАРОК СТАЛИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.2. Выбор марок стали труб для конструкций зданий и сооружений производится по табл. 3.

2.3. Для металлоконструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе в средах со слабоагрессивной степенью воздействия по главе СНиП II-28-73* следует применять стали с повышенной коррозионной стойкостью (атмосферостойкие) марок 10ХНДП и 12ХГДАФ (таблица 2) без защиты конструкций от коррозии. Допускается замена стали марки 10ХНДП в фасонном прокате на сталь марок 08ХГСБДП и 08ХГСДП с толщиной стенок до 10,5 мм и в листовом прокате на сталь марки 10ХДП. Применение стали этих марок в закрытых помещениях, а также в средне- и сильноагрессивной промышленной атмосфере возможно при условии их защиты от коррозии лакокрасочными и другими покрытиями.

К рациональной области применения атмосферостойкой стали относятся конструкции промышленных этажерок, опор под трубопровода, галерей и эстакад, мостов и мостовых переходов, дымовых и вентиляционных труб, стеновых панелей (в т.ч. в виде холодногнутых гофрированных профилей), антенно-мачтовых сооружений, наземных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов (без защиты наружной поверхности) и т.п.

Сталь марок 10ХДП и 12ХГДАФ целесообразно использовать в конструкциях, эксплуатирующихся в сухой и нормальной зонах влажности слабоагрессивной атмосферы при условии воздействия газов группы А по СНиП II-28-73*; при условии воздействия газов группы Б применяется сталь марки 10ХНДП.

Сварка стали марок 10ХДП, 10ХНДП, 12ХГДАФ, 08ХГСБДП ш 08ХГСДП производится в соответствии с рекомендациями, разработанными в ЦИИпроектстальконструкция (выпуск ОСМК-202, 1981 г., и ОСМК-206, 1982 г.).

2.4. Выбор марок стали для конструкций доменных цехов, работающих в особых условиях, производится по табл. 4.

2.5. Выбор марок стали для конструкций специальных резервуаров и газгольдере производится по табл. 5.

2.6. До освоения промышленностью производства рифленой стали, поставляемой по группе «В» ГОСТ 380-71*, для тормозных банок подкрановых конструкций допускается применять:

— рифленую сталь марки ВСт3кп для сварных конструкций по ГОСТ 380-71* при кранах легкого и среднего режима работы и расчетной температуре t ≥ -40 °С;

— листовую сталь марки ВСт3Гпс5 или ВСт3сп5 но ГОСТ 380-71* с устройством по листу дорожки шириной 500 мм из рифленой стали толщиной 4 мм при кранах тяжелого и весьма тяжелого режима работы, а также при расчетных температурах -40 °С > t ≥ -65 °С

2.7. Возможная замена марок стали, приведенных в другими марками стали дается в табл. 6.

2.8. Выбор марок стали для подкрановых рельсов производится по табл. 7.

2.9. Для фланцевых соединений растянутых поясов строительных ферм на высокопрочных болтах и других аналогичных конструкций, воспринимающих большие усилия в направлении толщины проката, следует применять толстолистовую термообработанную сталь марки 14Г2АФ толщиной 25 — 50 мм по ТУ 14-105-465-82. Допускается такие применение стали 14Г2АФ по ГОСТ 19282-73 или ТУ 1-1175-74 с обязательным проведением механических испытаний образцов, вырезанных в направлении толщины, в соответствии с указанием «Руководства по проектированию, изготовлению и сборке монтажных соединений ферм с поясами из широкополочных двутавров» (ЦНИИпроектстальконструкция, М., 1982 г.).

Марки стали листового и фасонного проката для стальных конструкций зданий и сооружений

Стали: виды, характеристики и маркировка. Как выбрать качественные стали

Из-за разнообразия свойств и востребованности материала выделено более пяти классификаций. Рассмотрим три основных: по качеству, назначению, составу.

О качестве стальных сплавов

Добавление легирующих веществ, использование разных методов обработки изменяют свойства сплава, придают ему нужные характеристики. В результате получаются качественные стали повышенной прочности, ковкости, коррозионной устойчивости, вязкости, жаростойкости.

Качество – это комплекс свойств, получаемый в результате выбранного метода производства. Сплав оценивают по механическим, технологическим характеристикам, строению, составу (доли углерода, содержания вредных, полезных примесей).

Различают четыре группы:

Самые «чистые» сплавы содержат меньше 0,015% серы, 0,025% фосфора. Их изготавливают в электропечах, легируют. Использование для массового производства ограничено дороговизной, сложностью процесса получения. Для решения большинства задач машино- и приборостроения проще купить инструментальные или конструкционные качественные стали. Они имеют достаточную прочность, пластичность, невысокую стоимость.

Деление сталей по химическому составу

Любой стальной сплав состоит преимущественно из железа, небольшого количества углерода, а также разных по составу и концентрации примесей (марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, несвязанный азот). Железо делает материал пластичным, вязким, углерод – твердым, прочным. Примеси могут быть полезными (легирующие добавки) или вредными. Одни появляются в результате обработки материала, другие – специально добавляются для получения заданных параметров.

Классификация

По содержанию углерода

● Высокоуглеродистые (от 0,6 до 2%);

● Среднеуглеродистые (от 0,3 до 0,55%);

● Низкоуглеродистые (0,25% и менее).

Больше углерода в составе – выше прочность, но хуже теплопроводность, свариваемость, обрабатываемость резанием, давлением. Легко разрезаются сплавы с 0,3-0,4% С. Для холодной штамповки лучше всего подходят 0,1%-е.

Качественные углеродистые стали могут иметь недостаточную прочность или стойкость к неблагоприятным условиям эксплуатации. Сплавы легируются с целью улучшить свойства материала, сделать его подходящим для выполнения определенной задачи. Используются хром, никель, кремний, марганец, титан, ванадий, вольфрам, молибден. Добавки могут включаться по одной или несколько, в разных соотношениях. По доле легирующих материалов различают:

● Высоколегированные (до 50% от общего состава);

● Среднелегированные (4 – 11%);

● Низколегированные (до 4%).

Виды стали по назначению

Область применения стального сплава зависит от его состава и свойств. Есть универсальные материалы, используемые в разных отраслях промышленности, и узкоспециализированные – для конкретных задач.

По назначению выделяют три категории:

1. Конструкционные – рессорно-пружинные, улучшаемые, цементуемые или высокопрочные сплавы, которые применяются в строительстве, приборо-, машиностроении .

2. Инструментальные – углеродистые или легированные для изготовления измерительного, ударного, режущего инструмента; горячего, холодного штампования.

3. Специальные – коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, электротехнические (в основном, это качественные конструкционные стали с легирующими добавками).

Как ставится маркировка

Общемировой маркировочной системы нет. В нашей стране используются буквы, обозначающие входящие в состав элементы (способ раскисления, качество или назначение) и цифры, отражающие их процентное содержание.

Нелегированные конструкционные сплавы маркируются «Ст». Для материалов обычного качества далее идут числа, показывающие количество углерода в десятых долях %, для качественных – в сотых. Степень раскисления обозначается «КП», «ПС», «СП» (кипящие, полуспокойные, спокойные стали, соответственно).

По букве «У» в начале названия можно определить нелегированный инструментальный сплав. Далее цифрами указывается, сколько в составе углерода. «А» в конце марки ставится, если сталь высококачественная.

Марки конструкционных сталей с легированием содержат специальные буквенные эквиваленты добавленных элементов. Инструментальные обозначаются аналогично.

Выбор марки стали по критическому диаметру прокаливаемости

Главными параметрами, определяющими выбор стали, являются механические свойства и распределение их по сечению детали. Оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости достигают после термического улучшения при сквозной прокаливаемости. При полной прокаливаемости механические свойства стали мало зависят от ее легирования. Исключение составляет легирование никелем и молибденом, повышающее сопротивление хрупкому разрушению. Не следует стремиться к излишне высокой прокаливаемое™ за счет легирования стали хромом, марганцем и кремнием, так как при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению.

Глубоко прокаливающиеся стали применяют для крупных деталей с большим сечением. Для деталей, испытывающих растягивающие напряжения (шатуны, торсионные валы, ответственные болты и др.), а также для рессор и пружин нужно обеспечивать полную прокаливаемость.

Под прокаливаемостъю понимают способность стали получать закаленный слой с мартенситной или трооститно-мартенситной структурой и высокой твердостью на ту или иную глубину. Если закаленный слой характеризуется только структурой мартенсита, то такую прокаливаемое™ называют мартенситной. Однако в связи с трудностью определения границы чисто мартенситной структуры чаще определяют границу слоя, содержащего не только мартенсит, но и некоторое количество промежуточных или трооститных структур. Например, обычно при оценке мартенситной прокаливаемое™ используют глубину слоя с содержанием мартенсита 95 %. Но чаще всего определяют не мартенситную, а полумартенситную прокаливаемое™, оцениваемую расстоянием от поверхности до полумартенситной зоны (50 % мартенсита + 50 % троостита). Полумартенситную зону принимают в качестве критерия прокаливаемое™ потому, что ее легко определить по микроструктуре, но еще проще по твердости. Твердость полумартенситной структуры в основном зависит от содержания углерода и слабее от легирования сталей (табл. 3.1).

Читать еще: Порошковая сталь для ножей что это такое?

Влияние содержания углерода и легирования сталей на твердость полумартенситной зоны

Содержание углерода, мае. %

Твердость (HRC) полумартенситной зоны сталей

Прокаливаемость количественно оценивают по реальному критическому диаметру. Реальным критическим диаметром называют наибольший диаметр образца, при котором сталь в данном охладителе (в воде, в масле, на воздухе и т. д.) прокаливается полностью, т. е. в центре образца будут обеспечены необходимые структура и твердость.

Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения, зависящей от состава стали. Если действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия будет превышать критическую скорость закалки V_Kp, то сталь получит мартенситную структуру по всему сечению; если же будет превышена скорость охлаждения для полу- мартенситной зоны V_Kp50, то обеспечивается сквозная полумартен- ситная прокаливаемость. При недостаточной скорости охлаждения в сердцевине изделия (меньшей К_кр и меньшей К_кр50) изделие прокалится только на некоторую глубину и прокаливаемость будет неполной. В этом случае в сердцевине произойдет распад аустенита с образованием пластинчатой ферритно-карбидной структуры (троостита, сорбита или перлита).

Прокаливаемость стали тем выше, чем меньше критическая скорость закалки, т. е. чем выше устойчивость переохлажденного аустенита. Она увеличивается при легировании стали элементами, хорошо растворяющимися в аустените (кроме кобальта), а также при увеличении содержания углерода до 0,8%. Сильно повышают прокаливаемость молибден, вольфрам, хром, марганец и малые добавки бора (0,003-Ю,005%), менее сильно влияет кремний. Прокаливаемость особенно возрастает при введении в сталь нескольких легирующих элементов.

Легирующие элементы повышают прокаливаемость, только когда они растворены в аустените. Если же они находятся в виде химических соединений (например, карбидов или нитридов), то они не только не повышают устойчивость аустенита, но могут ее уменьшить, так как частицы карбидов и нитридов служат готовыми зародышами, облегчающими распад аустенита.

Прокаливаемость зависит также от размеров детали и скорости охлаждения. Чем интенсивнее охлаждает закалочная среда, тем больше прокаливаемость.

При сквозной прокаливаемости свойства стали (в том числе и твердость) по всему сечению изделия одинаковы или мало различаются. При несквозной прокаливаемости твердость падает от поверхности к сердцевине.

После отпуска при высокой температуре различие в твердости и временном сопротивлении по сечению уменьшается, однако предел текучести, пластичность и особенно ударная вязкость в сердцевине образца остаются более низкими. Это объясняется, как ранее отмечалось, разным характером строения ферритно-цементитной структуры. В закаленном слое в результате отпуска мартенсита образуется более дисперсная ферритно-цементитная смесь зернистого строения, а в сердцевине она более грубая и имеет пластинчатое строение.

Прокаливаемость стали является важным фактором, определяющим свойства и применение сталей. Чем больше прокаливаемость, тем легче получить высокие механические свойства стали после термической обработки даже в деталях большого сечения. Это особенно важно для ответственных деталей, которые подвергают термическому улучшению, т.е. закалке и высокому отпуску. Поэтому такие детали целесообразно изготавливать из легированных сталей, обладающих высокой прокаливаемостыо.

Стали высокой прокаливаемости обладают еще и тем преимуществом, что их можно закаливать в масле и даже на воздухе, что способствует уменьшению внутренних напряжений, возникающих при закалке.

При выборе конструкционных сталей для деталей ответственного назначения во многих случаях применим критерий минимально достаточного легирования: количество легирующих элементов в стали должно быть достаточным для обеспечения сквозной прокаливаемости детали в наибольшем рабочем сечении, но не превышающим этого уровня.

Выбор марки стали для деталей машин производится пошагово в следующей логической последовательности действий:

— анализ условий работы заданной детали и особенностей ее конструкции;
— предварительный выбор марок сталей, удовлетворяющих требуемым условиям;
— сравнительный анализ выбранных марок сталей (по механическим свойствам с учетом прокаливаемости) и окончательный выбор материала с учетом его эксплуатационных и технологических характеристик и стоимости;
— выбор вида и режима термической или химико-термической обработки детали, обеспечивающих соответствие комплекса свойств выбранного материала требуемым условиям.

Предварительный выбор марки стали проводят с использованием приведенных выше рекомендаций или справочных данных. Проверку соответствия выбранной марки стали принятому распределению твердости по сечению детали выполняют с учетом прокаливаемое™ стали.

Металл для металлоконструкций

Металл для изготовления различных металлоконструкций выбирают исходя из особенностей зданий и сооружений, а также эксплуатационных условий. Выбранный материал должен обеспечить надежность конструкции и экономическую эффективность возведения объекта. Металл для металлоконструкций выбирают на стадии проектирования, основываясь на результатах технико-экономического анализа.

Выбор определенной марки стали завит от следующих параметров:

толщины несущих элементов конструкции;
выбранного способа соединения отдельных элементов металлопроката;
воспринимаемых динамических и статических нагрузок;
климатических условий;
локальных условий эксплуатации конструкции;
степени ответственности возводимых зданий и сооружений;
уровня воспринимаемых напряжений.

В большинстве случаев для изготовления металлоконструкций, которые можно заказать на сайте https://www.npommz.ru/metallokonstrukcii , используют прокатные низкоуглеродистые и углеродистые стали. Реже, применяют алюминиевые и титановые сплавы.

Маркировка стали по ГОСТу

Углеродистую сталь обычного качества делят на три категории в зависимости от назначения и на шесть по нормируемым значениям. Согласно существующему ГОСТу металл маркируют заглавными буквами: А, Б, В.

Сталь группы А обладает механическими свойствами, которые определенны стандартом, металл группы Б соответствует требованиям по химическому составу, а материал, входящий в группу В, имеет нормированные механические свойства и химический состав.

Металл делят по степени раскисленности на спокойные, полуспокойные, кипящие. Степень раскисленности обозначают буквами: сп, пс, кп. Все характеристики стали и метод ее производства указывают в сертификате. Маркируют продукт буквенно-цифровым способом, например, сталь Ст3сп.

Сфера применения стали в зависимости от назначения металлоконструкции

Самой распространенной и популярной маркой является Ст3. Этот материал обладает высокими механическими свойствами, хорошей свариваемостью, легко поддается обработке, имеет хорошую пластичность, не требует закалки. Для возведения несущих конструкций используют мартеновскую сталь, которая входит в группу В и соответствует расчетным показателям как по механическим свойствам, так и по химическому составу.

Стали, относящиеся к группе кипящих, отличаются низкой себестоимостью. По сравнению с материалами спокойного типа стоимость металла значительно ниже. Низкая цена на продукцию позволяет существенно экономить на возведении объекта. Но при этом материал склонен к относительно быстрому устранению, обладает плохой свариваемостью, что делает невозможным применение в некоторых металлоконструкциях. Кипящие стали используют для изготовления ограждений, лестниц, перил и других изделий, воспринимающих статические нагрузки. Так как сталь при низких температурах склонна к растрескиванию, эксплуатировать конструкции следует при температуре не ниже минус 25 градусов.

Металл, который относят к группе мартеновских сталей (группа В), применяют для изготовления конструкций, работающих в сложных эксплуатационных условиях. Такие объекты рассчитаны на длительную эксплуатацию в условиях низких температур и постоянного воздействия нагрузок различных видов.

Использование низкоуглеродистых сталей при изготовлении различных металлоконструкций позволит сократить вес объекта почти на 15%. Недостатками этого вида металла являются относительно высокая стоимость и чувствительность к напряжениям. По сравнению с материалом марки Ст3 низкоуглеродистая сталь обойдется покупателю примерно на 20–50% дороже.

Легированные стали применяют при проектировании объектов, возведение которых требует максимального снижения веса металлоконструкции. Использование технологии комплексного легирования и термического упрочнения позволяет снизить массу элементов за счет повышения прочности металла. Благодаря технологии упрочнения производители увеличивают прочность малоуглеродистых сталей вплоть до 25%, а низколегированных сталей до 50%.

Алюминиевые и титановые сплавы также широко применяют в металлоконструкциях. Преимуществами титановых материалов являются механическая прочность, высокая стойкость к коррозии, небольшой коэффициент расширения, хорошая пластичность, свариваемость. Изделия легко поддаются обработке давлением без нагрева материала. Титановые сплавы используют для изготовления продукции, которая предназначена для работы в экстремальных условиях.

Алюминиевые сплавы имеют относительно низкие механические свойства, зато обладают малой плотностью, высокой пластичностью, стойкостью к коррозии. Алюминиевые сплавы применяют для изготовления крановых металлоконструкций. Свойства материала позволяют производить легкие мостовые краны большой грузоподъемности.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

голоса

Рейтинг статьи

Исходя из чего производится подбор марки стали?

Рекомендации Рекомендации по применению стали для стальных строительных конструкций зданий и сооружений

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ВЫБОР МАРОК СТАЛИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ВЫБОР МАРОК СТАЛИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Стали: виды, характеристики и маркировка. Как выбрать качественные стали

О качестве стальных сплавов

Деление сталей по химическому составу

Виды стали по назначению

Как ставится маркировка

Рекомендации по выбору марки стали и технологии ее упрочняющей обработки

Выбор марки стали по критическому диаметру прокаливаемости

Металл для металлоконструкций

Маркировка стали по ГОСТу

Сфера применения стали в зависимости от назначения металлоконструкции