• 08.05.2019

Конструкционная сталь что это: Конструкционная сталь: классификация и применение

Содержание

Что такое конструкционная сталь и как она изготавливается?

Конструкционная сталь зарекомендовала себя как один из самых важных материалов в строительной отрасли. Независимо от того, строите ли вы крупномасштабные сооружения, такие как высотные здания и мосты, или мелкие сооружения, такие как жилые и административные здания, вы так или иначе будете использовать конструкционную сталь.  Таким образом, важно понимать сложные процедуры, которые ведущие поставщики выполняют при производстве этого материала. Если эти процессы не соблюдаются и не обрабатываются надлежащим образом, долгосрочная устойчивость и жизнь проекта поставлены на карту.

Типы конструкционной стали

Конструкционная сталь в основном классифицируется в соответствии с их химическим составом. Они включают:

Углерод-марганцевые стали. Основными химическими компонентами являются железо, углерод и марганец. Они обычно упоминаются как мягкие конструкционные стали или углеродистые стали. Она обладает высокой прочностью и пластичностью и широко используется, потому что он экономична.

Высокопрочные низколегированные стали. Основными химическими компонентами являются железо, углерод и некоторые дополнительные химические элементы, добавляемые для повышения прочности.

В трубопроводах и машиностроении применяется сталь 30ХГСА, подробнее http://stalmaximum.ru/30khgsa/:

Высокопрочные закаленные и закаленные легированные стали. Они используются в конструкционных целях.

Как изготавливается конструкционная сталь?

В кратком объяснении создание конструкционной стали включает нагревание железа и добавление веществ для получения определенных свойств. Однако весь процесс довольно длинный.

Сырое железо, которое является основным компонентом, редко получается чистым, потому что чаще всего его смешивают с углеродом в высокой концентрации. Поэтому первая задача — уменьшить содержание углерода, но не полностью удалить углерод. Почему? Ведь после железа углерод является наиболее важным элементом конструкционной стали. Присутствие углерода в стали делает его более прочным и снижает пластичность.

Первым шагом является дробление сырой железной руды и ее переработка с целью ее сортировки. Процесс может быть выполнен несколькими способами, предназначенными для сортировки лучших марок железа примерно на 60 процентов.

Затем железная руда загружается в доменную печь сверху и нагревается. Когда горячий воздух подается в печь снизу, происходит реакция, удаляющая примеси, когда чистое железо в расплавленном состоянии падает на дно печи. Расплавленное железо извлекается и дополнительно нагревается для добавления других веществ, улучшающих свойства стали, таких как марганец. Когда конструкционная сталь изготовлена, она отливается в несколько различных форм, в зависимости от того, как она будет использоваться. Сталь обычно формируется и используется в качестве луча, канала, угла, пластины или полой стальной трубы.

Чем она отличается от других типов стали?

Как и другие виды стали, основные компоненты остаются такими же; железо и углерод, но некоторые изменения в составе отличают конструкционную сталь от остальных. Первый процент содержания углерода. Чем больше углерода добавлено в сплав, тем выше прочность и ниже пластичность конечного продукта. Другие химические вещества или вещества, добавленные в производственный процесс, включают в себя:

Марганец — одна из самых распространенных добавок в конструкционную сталь после железа и углерода. Это важно для хорошей обрабатываемости, а также помогает хорошо связать стальные элементы, чтобы избежать растрескивания и раскалывания в процессе прокатки.

Фосфор — улучшает обрабатываемость и увеличивает прочность на разрыв. Он в основном не используется в высоких концентрациях, потому что он делает сталь хрупкой.

Сера — в основном считается примесью. Это может отрицательно сказаться на свойствах конструкционной стали, если сталь имеет высокую концентрацию серы и низкую  концентрацию марганца.

Другие добавки включают кремний, хром, ванадий и вольфрам.

В зависимости от того, как будет использоваться сталь, процентное содержание углерода в конструкционной стали является наиболее важным. Если содержание углерода низкое, сварка все равно становится легче, но это также может усложнить работу с материалом, что снижает скорость строительства. Поиск идеального баланса является ключевым моментом при рассмотрении того, для чего она будет использоваться.

Конструкционная сталь — это… Что такое Конструкционная сталь?

Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону (СССР/Россия).

Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

Конструкцио́нная сталь — сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.

Качество конструкционных углеродистых сталей

Качество конструкционных углеродистых сталей определяется наличием в стали вредных примесей фосфора (P) и серы (S). Фосфор — придаёт стали хладноломкость (хрупкость). Сера — самая вредная примесь — придаёт стали красноломкость. Содержание вредных примесей в стали:

  • Обыкновенного качества — P и S — до 0.05 % (маркировка Ст).
  • Качественная — P и S — до 0.035 % (маркировка Сталь).
  • Высококачественная — P и S — до 0.025 % (маркировка А в конце марки).
  • Особовысококачественная — Р и S — до 0.015 % (маркировка Ш в конце марки).

Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества

Широко применяются в строительстве и машиностроении, как наиболее дешёвые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой. В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В

Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества подразделяются на спокойные (СП), полуспокойные (ПС), кипящие (КП). Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали. Спокойные — 0.012-0.03 % (Si), полуспокойные — 0.05-0.07 % (Si), кипящие — более 0.07 % (Si).

Маркировка

Основные марки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества:

Ст1кп2; БСт2пс; ВСт3Гпс; Ст4-2; … ВСт6сп3.

  • Буква перед маркой показывает группу стали. Сталь группы А — буквой не обозначается.
  • Ст — показывает, что сталь обыкновенного качества.
  • Первая цифра — номер по ГОСТу (от 0 до 6).
  • Буква Г после первой цифры — повышенное содержание марганца (Mn)-(служит для повышения прокаливаемости стали).
  • сп; пс; кп — степень раскисления стали.
  • Вторая цифра — номер категории стали (от 1 до 6 — основные механические свойства). Сталь 1-ой категории цифрой не обозначается.
  • Тире между цифрами указывает, что заказчик не предъявлял требований к степени раскисления стали.

Применение

  • Ст3; Ст4 — крепёжные детали, фасонный прокат.

Стали углеродистые качественные

Качественными углеродистыми сталями являются стали марок: Сталь08; Сталь10; Сталь15 …; Сталь78; Сталь80; Сталь85, Также к этому классу относятся с повышенным содержанием марганца (Mn — 0.7-1.0 %): Сталь 15Г; 20Г … 65Г, имеющие повышенную прокаливаемость.

Маркировка

  • Сталь — слово «Сталь» указывает, что данная углеродистая сталь качественная. (В настоящее время слово «Сталь» не пишется, указывается только индекс и последующие буквы)
  • Цифра — указывает на содержание в стали углерода (С) в сотых долях процента.

Применение

Низкоуглеродистые стали марок Сталь08, Сталь08КП, Сталь08ПС относятся к мягким сталям, применяемым чаще всего в отожжённом состоянии для изготовления деталей методом холодной штамповки — глубокой вытяжки. стали марок Сталь10, Сталь15, Сталь20, Сталь25 обычно используют как цементируемые, а высокоуглеродистые Сталь60 … Сталь85 — для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.

Сталь30 … Сталь50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца Сталь30Г, Сталь40Г, Сталь50Г применяют для изготовления самых разнообразных деталей машин.

Стали повышенной обрабатываемости (автоматные)

К сталям с повышенной обрабатываемостью или автоматным сталям относят стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные селеном (Se), теллуром (Те) или свинцом (Pb). Указанные элементы способствуют повышению скорости резания, уменьшают усилие резания и изнашиваемость инструмента улучшают чистоту и размерную точность обработанной поверхности, облегчают отвод стружки из зоны резания и т. д. Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах.

Стали с повышенным содержанием серы и фосфора обладают пониженными механическими свойствами и их используют для изготовления малонагруженных деталей (например, метизов).

Маркировка

Вначале марки автоматной стали всегда стоит буква А.

Легированные конструкционные стали

Легированные конструкционные стали применяются для наиболее ответственных и тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке — закалке с последующим высоким отпуском в районе 550—680 °C (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность. Легирующие элементы — химические элементы, которые вносят в состав конструкционных сталей для придания им требуемых свойств. Ведущая роль легирующих элементов в конструкционных сталях заключается и в существенном повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элементами этой группы сталей являются хром (Cr), марганец (Mn), никель (Ni), молибден (Mo), ванадий (V) и бор (В). Содержание углерода (С) в легированных конструкционных сталях — в пределах 0.25-0.50 %.

Маркировка

  • Две цифры вначале маркировки указывают на конструкционные стали (одна цифра — на инструментальные). Это содержание в стали углерода в сотых долях процента.
  • Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1 %.(А-азот, Р-бор, Ф-ванадий, Г-марганец, Д-медь, К-кобальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Х-хром, П-фосфор, Ч-редкоземельные металлы, В-вольфрам, Т-титан, Ю-алюминий, Б-ниобий)
  • Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра).
  • Буква А в конце маркировки — указывает на высококачественную сталь.
  • Например 38Х2Н5МА — это среднелегированная высококачественная хромоникелевая конструкционная сталь. Химический состав: углерод — около 0,38 %; хром — около 2 %; никель — около 5 %; молибден — около 1 %.

Стали конструкционные теплоустойчивые

К теплоустойчивым конструкционным относятся стали, используемые в энергетическом машиностроении для изготовления котлов, сосудов, паронагревателей, паропроводов, а также в других отраслях промышленности для работы при повышенных температурах. Рабочие температуры теплоустойчивых сталей достигают 600—650 °C, причём детали из них должны работать без замены длительное время (до 10000-20000 ч.).

При давлениях 6 МПа и температурах до 400 °C используются углеродистые котельные стали (12К, 15К, 18К, 20К). Для деталей энергоблоков, работающих при давлении до 25.5 МПа и температурой до 585 °C применяются стали, легированные хромом, молибденом, ванадием. Содержание углерода 0.08-0.27 %. Термообработка этих сталей заключается в закалке или нормализации с обязательным высоким отпуском.

Стали конструкционные подшипниковые

Особенностью эксплуатации подшипников являются высокие локальные нагрузки. В связи с этим к чистоте стали предъявляются чрезвычайно высокие требования, особенно по неметаллическим включениям карбидной неоднородности. Обеспечение высокой статической грузоподъёмности достигается применением в качестве материала для подшипников заэвтектоидных легированных хромом сталей, обработанных на высокую твёрдость.

Маркировка

ШХ9, ШХ15.

  • Содержание углерода — около 1 %;
  • Содержание хрома в десятых долях процента (например: ШХ15 — хром — около 1.5 %)

Стали конструкционные рессорно-пружинные

14ХН4А, 38Х2Н5М, 20ХН3А.

Общее требование, предъявляемое к рессорно-пружинным сталям, — обеспечение высокого сопротивления малым пластическим деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости (сопротивление релаксации напряжений). Эти характеристики обеспечивают точность и надёжность работы пружин и постоянство во времени таких эксплуатационных свойств, как крутящий момент, силовые параметры. Пружинные стали в виде проволоки и ленты упрочняют холодной пластической деформацией и закалкой на мартенсит с последующим отпуском. Готовые пружины подвергают стабилизирующему отпуску.

Литература

  • Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001 — 608с, илл. ISBN 5-89594-056-0

См. также

Ссылки

Конструкционные стали

Конструкционные стали— это те стали, из которых изготовляют детали машин (стали машиностроительные), а так же различные конструкции и сооржуения (строительные стали)

 

Углеродистые конструкционные стали

Данный вид стали подразделяют на стали обыкновенного качества и качественные.

К сталям обыкновенного качества относят следующие марки Ст0, Ст1, Ст2,…, Ст6 (чем больше номер, тем больше содержание углерода в стали).
Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, являются самыми дешевыми.
С повышением номера марки стали увеличивается предел прочности (sв) и текучести (s0.2) и снижается пластичность (d,y).
Обычно этот вид стали применяется при изготовлении горячекатанного рядового проката, а именно: стальной балки, стального швеллера, угла стального, прутка, стального круга, а так же листов, труб и поковок.
Свариваемость стали значительно ухудшается с увеличением содержания углдерода, поэтому стали Ст5 и Ст6 применяют в качестве не подлежащих сварке элементов строительной конструкции.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий. Содержание S<=0.04%, P<=0.035¸0.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.
Качественные углеродистые стали аналогично маркируют цифрами: 08, 10, 15,…, 85, которые говорят о среднем содержании углерода в сотых долях процента.

Низкоуглеродистые стали (С<0.25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. sв=330¸340МПа, s0.2=230¸280МПа, d=33¸31%.

Стали без термической обработки используют для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин, упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродистые стали (0.3-0.5% С) 30, 35,…, 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях промышленности. Эти стали по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность при более низкой пластичности (sв=500¸600МПа, s0.2=300¸360МПа,d =21¸16%). В связи с этим их следует применять для изготовления небольших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокаливаемости.

Обладающие высокой прочностью, износостойкостью и упругими свойствами стали с выскоим содержанием углерода 60, 65,…, 85 применяются при изготовлении пружин и рессор, шпинделей, замковых шайб и тд

Легированные конструкционные стали

Легированные стали имеют широкое применение в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций.
Стали, содержащие менее 2.5% легирующих элементов, относятся к низколегированным, содержащие 2. 5-10% — к легированным, и более 10% к высоколегированным (содержание железа более 45%).

Самые распространенные стали в машиностроении-это легированные стали, а в строительстве- низколегированные.

Согласно нашим стандартам, конструкционные легированные стали маркируют буквами и цифрами. Принято, что первые две цифры отвечают за содержание углерода, буквы обозначают легирующие элементы, а циры правее букв-их содержание.Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква А.

Строительные низколегированные стали

Если в стали содержится менее 0.22% углерода, а так же довольно малое количество недефицитных легирующих элементов: марганец, кремний, хром и другие, то такую стать называют низколегированной. В частности к этой группе относят 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП. В основном данный вид сталей применяют без дополнительной обработки в таких областях как строительство и машиностроение. Хорошей свариваемостью обладают низкоуглеродистые низколегированные стали.

Арматурные стали

При армировании ж/б конструкций применяют углеродистую или низкоуглеродистую сталь в виде гладких или периодического профиля стержней.

Стали для холодной штамповки

Чтобы получить высокую штампуемость, отношение sв/s0.2 стали должно быть 0.5-0.65 при y не менее 40%. С повышением содержания углерода, штампуемость стали значительно ухудшается. Кремний, повышая предел текучести, снижает штампуемость. Учитывая все эти факторы, для холодной штамповки больше подходят холоднокатанные кипящие стали 08кп, 08Фкп и 08Ю.

Конструкционные цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали

Если требуется упрочнить деталь цементацией, то стоит применять при ее изготовлении низкоуглеродистые стали. Содержание легирующих элементов должно обеспечить требуемую прокаливаемость, но в то же время не должно быть слишком высоким.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших изделий простой формы, цементируемых на глубину 1. 0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при некоторой меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое. Хромистая сталь чувствительна к перегреву, прокаливаемость ее невелика.

Хромованадиевые стали. Применение ванадия в качестве легирующего элемента хромистой стали улучшает механические свойства ( например, сталь 20ХФ). Более того, хромованадиевые стали менее склонны к перегреву. Используют исключительно для изготовления сравнительно небольших деталей.

Хромоникелевые стали применяются для крупных деталей ответственного значения, испытывающих при эксплуатации значительные динамические нагрузки. Повышенная прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементированного слоя. Стали малочувствительны к перегреву при длительной цементации и не склонны к перенасыщению поверхностных слоев углеродом

Хромомарганцевые стали зачастую заменяют хромоникелевые. Однако они менее устойчивы к перегреву и имеют меньшую вязкость по сравнению с хромоникелевыми.
В автомобильной, тракторной промышленности и станкостроении применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ.

Хромомарганцевоникелевые стали. При дополнительном легировании никелем хромомарганцевых сталей добиваются повышения прокаливаваемости и прочности стали.
На ВАЗе широко применяют стали 20ХГНМ, 19ХГН и 14ХГН.

Стали, легированные бором. Бор увеличивает прокаливаемость стали, но сталь становится чувствительной к перегреву. Если деталь работает в условиях износа трением, выгодно применить именно такую сталь, например 20ХГР, 20ХГНР.

Конструкционные улучшаемые легированные стали

Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению — низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К1с.

Хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом и марганцем позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до -60°С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.

Хромокремнемарганцевые стали. Высоким комплексом свойств обладают хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил применяют также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций (самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве.

Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках.

Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, для устранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более крупные детали в воде для устранения этого дефекта стали дополнительно легируют молибденом (40ХН2МА) или вольфрамом.

Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Недостатками сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин.

Стали с повышенной обрабатываемостью резанием

Наиболее часто применяют автоматные стали А12, А20, А40, имеющие повышенное содержание серы (0.08-0.3%), фосфора (<=0.05%) и марганца (0.7-1.0%). Сталь 40Г содержит 1.2-1.55% Mn. Фосфор, повышая твердость, прочность и охрапчивая сталь, способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.
Стали обладают большой анизотропией механических свойств, склонны к хрупкому разрушению, имеют пониженный предел выносливости. Поэтому сернистые автоматные стали применяют лишь для изготовления неответственных изделий — преимущественно нормалей или метизов.

Мартенсито-стареющие высокопрочные стали

Широкое применение в технике получила высокопрочная мартенсито-стареющая сталь Н18К9М5Т. Кроме стали Н18К9М5Т нашли применение менее легированные мартенсито-стареющие стали: Н12К8М3Г2, Н10Х11М2Т, Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ. Мартенсито-стареющие стали имеют высокий предел упругости.
Мартенсито-стареющие стали применяют в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике и т.д. Цена этих сталей довольно велика.

Высокопрочные стали с высокой пластичностью

Метастабильные высокопрочные аустенитные стали называют ТРИП-сталями или ПНП-сталями. Эти стали содержат 8-14% Cr, 8-32% Ni, 0.5-2.5% Mn, 2-6% Mo, до 2% Si (30Х9Н8М4Г2С2 и 25Н25М4Г1).
Характерным для это группы сталей является высокое значение вязкости разрушения и предела выносливости.
Широкому применению ПНП-сталей препятствует их высокая легированность, необходимость использования мощного оборудования для деформации при сравнительно низких температурах, трудность сварки. Эти стали используют для изготовления высоконагруженных деталей, проволоки, тросов, крепежных деталей и др.

Рессорно-пружинные стали общего назначения

Рессорно-пружинные стали, как следует из навания, предназначены для изготовления пружин, упругих элементов и рессор различного назначения. Они должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, пределом выносливости и релаксационной стойкостью при достаточной пластичности и вязкости.
Для пружин малого сечения применяют углеродистые стали 65, 70,75, 85.
Более часто для изготовления пружин и рессор используют легированные стали.
Стали 60С2ХФА и 65С2ВА, имеющие высокую прокаливаемость, хорошую прочность и релаксационную стойкость применяют для изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор. Когда упругие элементы работают в условиях сильных динамических нагрузок, применяют сталь с никелем 60С2Н2А.
Для изготовления автомобильных рессор широко применяют сталь 50ХГА, которая по техническим свойствам превосходит кремнистые стали. Для клапанных пружин рекомендуется сталь 50ХФА, не склонная к перегреву и обезуглероживанию.

Шарикоподшипниковые стали.

Для изготовления тел качения и подшипниковых колец небольших сечений обычно используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15, а больших сечений — хромомарганцевую сталь ШХ15СГ, прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. К сталям предъявляются высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как они вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность.
Для изготовления деталей подшипников качения, работающих при высоких динамических нагрузках, применяют цементуемые стали 20Х2Н4А и 18ХГТ.

Износостойкие стали

Для деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения и высоких давлений и ударов, применяют высокомарганцевую литую аустенитную сталь 110Г13Л.
Сталь 110Г13Л обладает высокой износостойкостью только при ударных нагрузках. При небольших ударных нагрузках в сочетании с абразивным изнашиванием либо при чистом абразивном изнашивании мартенситное превращение не протекает и износостойкость стали 110Г13Л невысокая.
Для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов, судовых гребных винтов и других деталей, работающих в условиях изнашивания при кавитационной эрозии, применяют стали с нестабильным аустенитом 30Х10Г10, 0Х14АГ12 и 0Х14Г12М, испытывающим при эксплуатации частичное мартенситное превращение.

Коррозийно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы

Жаростойкие стали и сплавы.

Повышение окалиностойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. элементов, находящихся в твердом растворе и образующих в процессе нагрева защитные пленки оксидов.

Для изготовления различного рода высокотемпературных установок , деталей печей и газовых турбин применяют жаростойкие ферритные (12Х17, 15Х25Т и др.) и аустенитные (20Х23Н13, 12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С2 и др.) стали, обладающие жаропрочностью.
Коррозионно-стойкие стали устойчивы к электрохимической коррозии.
Стали 12Х13 и 20Х13 применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода), а также изделий, испытывающих действие слабо агрессивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей органических кислот).
Стали 30Х13 и 40Х13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д.
Стали 15Х25Т и 15Х28 используют чаще без термической обработки для изготовления сварных деталей, работающих в более агрессивных средах и не подвергающихся действию ударных нагрузок, при температуре эксплуатации не ниже -20°С.
Сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение для работы в окислительных средах (азотная кислота).

Коррозионно-стойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе.

Сплав 04ХН40МДТЮ предназначен для работы при больших нагрузках в растворах серной кислоты.
Для изготовления аппаратуры, работающей в солянокислых средах, растворах серной и фосфорной кислоты, применяют никелевый сплав Н70МФ. Сплавы на основе Ni-Mo имеют высокое сопротивление коррозии в растворах азотной кислоты.
Для изготовления сварной аппаратуры, работающей в солянокислых средах, применяют сплав Н70МФ.
Наибольшее распространение получил сплав ХН65МВ для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, солянокислых средах, хлоридах, смесях кислот и других агрессивных средах.

Двухслойные стали нашли применение для деталей аппаратуры (корпусов аппаратов, днищ, фланцев, патрубков и др.), работающих в коррозионной среде. Эти стали состоят из основного слоя — низколегированной (09Г2, 16ГС, 12ХМ, 10ХГСНД) или углеродистой (Ст3) стали и коррозийно-стойкого плакирующего слоя толщиной 1-6мм из коррозийно-стойких сталей (08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х13) или никелевых сплавов (ХН16МВ, Н70МФ).

Криогенные стали

Криогенные стали обладают достаточной прочностью при нормальной температуре в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению при низких температурах. К этим сталям нередко предъявляют требования высокой коррозийной стойкости. В качестве криогенных сталей применяют низкоуглеродистые никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладноломкости.
Из этих сталей изготовляют цилиндрические или сферические резервуары для хранения и транспортировки сжиженных газов при температуре не ниже -196°С.

Жаропрочные стали и сплавы

Жаропрочными называют стали и сплавы, способные работать под напряжением при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
Жаропрочные стали и сплавы применяют для изготовления многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет и т. д., работающих при высоких температурах.
Жаропрочные стали благодаря невысокой стоимости широко применяются в высокотемпературной технике, их рабочая температура 500-750°С.
Чем больше в стали углерода, тем выше прочность и ниже пластичность.
Стали мартенситного и мартенсито-ферритного классов (15Х11МФ, 40Х9С2, 40Х10С2М) применяют для деталей и узлов газовых турбин и паросиловых установок.
Стали аустенитного класса (10Х18Н12Т, 08Х15Н24В4ТР, 09Х14Н18В2БР) предназначены для изготовления пароперегревателей и турбоприводов силовых установок высокого давления.
Жаропрочные сплавы на никелевой основе находят широкое применение в различных областях техники (авиационные двигатели, стационарные газовые турбины, химическое аппаратостроение и т. д.).
Часто используют сплав ХН70ВТЮ, обладающий хорошей жаропрочностью и достаточной пластичностью при 700-800°С.
Никелевые сплавы для повышения их жаростойкости подвергают алитированию.

Какие бывают конструкционные стали | Тверьтехмаш

Сталь – самый распространенный сплав, применяемый в современной промышленности. Одним из главных физико-химические свойств этого материала является отличная плавкость и прочность. Благодаря этому сталь применяется во всех сферах человеческой деятельности. Для производства различных деталей, механизмов и конструкций в строительстве и машиностроении применяются, так называемые, конструкционные стали.

 Отличием конструкционных сталей от обычных, является низкое содержание в них вредных примесей, влияющих на эксплуатационные характеристики материала. Так, содержание фосфора, который придает металлу склонность к излому при механической обработке и серы, вызывающей деформацию при горячей обработке металлов давлением, не превышают 0.05%. А для конструкционных сталей специального назначения нижний предел этих элементов составляет 0.015%. Также в этих сталях содержится низкое количество углерода от 0. 2 до 0.5%.

 Конструкционные стали, в зависимости от сферы применения, делятся на несколько групп. Первая группа – это самый дешевый вид конструкционной стали – углеродистая сталь обыкновенного качества. Она в свою очередь делится на три класса – А, Б, В. Класс А самого низкого качества, и изделия изготовленные из этого вида стали не подвергаются горячей обработке. Изделия из стали классов Б и В могут использоваться для сваривания и быть подвергнуты ковке и горячему штампованию. Из стали обычного качества изготавливают крепежные детали, проволоку, заклепки, валы и оси подверженные слабым нагрузкам.

 Из качественных углеродистых сталей изготавливают различные детали машин и механизмов. Кроме этого в этот класс входят стали с высоким содержанием марганца обладающие высокой износоустойчивостью. Основная сфера применения этого материала – изготовление материалом методом холодного штампования, изготовление пружин и рессор, а также высокопрочной проволоки.

 Остальные классы конструкционных сталей используются для изготовления специализированных деталей. Автоматная сталь используется для изготовления метизов повышенной прочности и деталей для металлообрабатывающих станков. Легированные конструкционные стали служат для изготовления деталей, которые подвергаются повышенным нагрузкам. Кроме этого, изделия из этого вида сталей практически всегда подвергается закалке. Также, существуют специальные конструкционные стали, которые используются при производстве подшипников, нагревательных агрегатов, паропроводов и деталей энергоблоков.

Углеродистые качественные конструкционные стали в СПб

В классическом понимании сталь – это сплав железа с углеродом. Углеродистые качественные конструкционные стали получаются путем добавления различных примесей. Основой для классификации этого металла являются дополнительные элементы в сплаве и технологии изготовления.

Маркировка металлов – один из ключевых показателей, но, чтобы разобраться в их многообразии, не обязательно быть отличником по химии. Подобрать необходимый по назначению вид не так уж и сложно, достаточно просто знать несколько ключевых моментов.

Классификация металлического сплава

Что влияет на качество стали?

Углеродистая качественная сталь по ГОСТ должна соответствовать содержанию не менее 45% железа. Содержание углерода может быть от 0,1% до 2,4%. В единичных случаях, по спец. заказу добавляют 3-3,4%. Чем больше содержание углерода, тем выше прочность и твердость стали, но, при этом, снижается ее вязкость и пластичность.

В древности, индийцы и японцы получали стальные слитки случайным соотношением основных компонентов, что абсолютно не допустимо, в современном производстве. В качественных конструкционных сталях строго регламентированы добавки, такие как:

  • · кремний
  • · марганец
  • · хром
  • · никель
  • · медь

 Вредные примеси:

  • · Фосфор
  • · Сера

 От их содержания зависит классификационная группа качественной готовой стали: 

  • · Обыкновенная (марка Ст, до 0,05% содержания P и S).
  • · Качественная (марка Сталь, до 0,035 % — P и S).
  • · Высококачественная (марка А, до 0,025 % — P и S).
  • · Особовысококачественная (марка Ш, до 0,015 % — P и S).

 Таким образом, углеродистая конструкционная сталь приобретает новые качественные характеристики. От ее физических, химических и механических параметров зависит, где (в какой сфере, отрасли) будет использоваться этот качественный металл и возможности его дальнейшей обработки.

Используются углеродистые качественные конструкционные стали по двум направлениям:

  • · Машиностроительная отрасль
  • · Строительная сфера

 Таблицы химического состава позволят точно определить маркировку стали и возможность использования по назначению. Содержание углерода в качественной конструкционной углеродистой стали по ГОСТ для строительства начинается от 0,3% в общем составе.

 Марки машиностроительной стали

Основой для их изготовления является железоникелевая или никелевая добавка. Кроме этого, для получения специальных свойств, химический состав имеет незначительные количества важных определяющих веществ. Исходя из этого, определены следующие категории стали:

  • · Для производства изделий методом литья
  • · Автоматные (А12,А20, А35)
  • · С повышенной износостойкостью
  • · С исключительной жаростойкостью (с добавлением кремния – 12Х17, 15Х28, 15Х6СМ, 20Х20Н14С2)
  • · Шарикоподшипниковые
  • · Пружинные
  • · Криогенные (устойчивые к низким температурам регламентируются ГОСТом 5632)
  • · Жаропрочные качественные конструкционные стали (из группы мартенситных, перлитных и аустенитных сталей).

Сплавы для строительной отрасли

Чтобы получить хорошую свариваемость метала количество углерода при изготовлении должно быть в диапазоне от 0,1 до 0,2% с незначительным добавлением хрома, марганца и кремния. При этом металл приобретает:

  • · отличную ковкость
  • · жидкотекучесть
  • · высокую твердость
  • · ударную вязкость
  • · оптимальный баланс удлинения и прочности

 К категории таких сплавов относятся марки 14Г2, 15ХСНД, 10Г2С1, 18Г2, 18Г2С, 25Г2С, 35ГС. Чаще всего их производят в виде проката, прута, листа и полос.

 Если у вас все еще остались вопросы, то специалисты компании «Диана» с радостью помогут сориентироваться в выборе изделий из качественной стали.

Что такое конструкционные легированные стали и где их используют

Автор perminoviv На чтение 5 мин. Опубликовано

Легированная конструкционная сталь – незаменима при производстве в строительстве и машиностроении. Это связано с тем, что она обладает определённым механическим, физическим и химическим свойством. Определённое свойство задаётся содержанием того или иного элемента, за счёт содержания которого будет наделение определённым качеством.

Состав стали

Легированная сталь в своём составе использует элементы:

Марганца (Mn) — Г; кремния (Si) — С; хрома (Cr) — Х; никеля (Ni) — Н; меди (Cu) — Д; азота (N) — А; ванадия (V) — Ф; ниобия (Nb) — Б; вольфрама (W) — В; селена (Se) — Е; кобальта (Co) — К; бериллия (Be) — Л; молибдена (Mo) — М; бора (B) — Р; титана (Ti) — Т; алюминия (Al) — Ю.

Помимо того, что входят основные элементы, сделано добавление таких, как:

  • Хрома.
  • Никеля.
  • Кобальта.
  • Алюминия.
  • Ванадия

Главный из наиболее важных параметров, по которым сталь делят на разнообразные классы – это их химический состав элементов.

Остальные добавления задают металлу отличительные качества. Добавленный хром задаёт сплаву повышенный уровень на прочности и текучести, несмотря на это, сохраняя приемлемый уровень вязкости. Добавление вольфрама обеспечивает сплаву норму твёрдости и задаёт хороший уровень устойчивости во время отпуска. Добавление молибдена задаёт уровень прокаливаемости и повышает уровень пластичности и вязкости.

Различия состава варьируются от общего процента легирующих элементов:

  • На высоколегированные – больше 10%.
  • На среднелегированные – больше 2.5 – 10%.
  • На низколегированные – не более 2.5%.

Конструкционные легированные стали имеют определённое преимущество после термообработки, в отличие от углеродистых. Это говорит о том, что элементы легирования значительно влияют на диффузионные процессы, что протекают при термообработке. В материал добавлено большее количество элементов легирования, потому они приходят под видом сортовых прокатов, это круглые, квадратные, шестигранные, а иногда как калибровочные листы, поковки и прочие полуфабрикаты.

Как маркируется конструкционная легированная сталь

Марки конструкционных легированных сталей состоят из букв и цифр. Литерами называют легирующие элементы, каждый из которых имеет вхождение в состав. Цифра говорит о количественном нахождении углерода и легирующего элемента.

Маркируются они таким образом. В начало ставится число из двух знаков, которое выражает приблизительный усреднённый уровень содержащегося углерода, который указан в сотой доли процентов. Литеры указывают на легирующие элементы. Действующими маркировками считаются: X-Сг, Н — Ni, M-Mo, Г — Мп, Д — Cu, В-W, Ф-V, Б — Nb, Р — В, К-Со, С-Si, Т — Ti, Ц — Zr, Ю — А1, П — Р, А-N. Цифры после литеры обозначает усреднённое вхождение указанного элемента в проценте.

В случае, когда содержащийся элемент имеет содержание меньше чем 1%, то цифру не ставят. Если в конце имеется литера «А», значит, сталь имеет высокое качество. Это означает, что содержащаяся сера и фосфор имеют количество не более 0.02%.

Где применяется конструкционная легированная сталь

Так как сфера применения конструкционной стали весьма широка, важно знать, область использования материала, и какая марка для чего применяется.

  • 60С2(А) – для рессор, для производства которых используется полосовая сталь толщины от 3 до 16 мм. Пружинных лент, толщины от 0.08 до 3 мм. Витых пружин из 16 мм проволоки.
  • 70СЗА – для тяжелонагруженных пружин с ответственным назначением. Склонная к графитизации сталь.
  • 50ХГ(А) – для рессор, для производства которых требуется полосовая сталь от 3 до 18 мм толщины.
  • 50ХФА(ХГФА) – для ответственных пружин и рессор, которые работают на повышенных температурах, что не превышают 300 градусов, или же для подвергаемых частым переменным нагрузкам.
  • 60C2XA – для больших высоконагруженных пружин и рессор с ответственным назначением.
  • 60C2h3A(C2BA) – для ответственных высоконагруженных пружин и рессор, которые выполнены из пружинных лент и калиброванных сталей.
  • 20Х – для кулачковых муфт, втулок, шпинделей, направляющих планок, плунжеров, оправок, копиров, шлицевых валиков и пр.
  • 40Х – для зубчатых колёс, шпинделей и валов в подшипниках качения, червячных валов.
  • 45Х, 50Х – для зубчатых колёс, шпинделей, валов в подшипниках качения, червячных и шлицевых валов, а также других деталей, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
  • 38ХА – для зубчатых колёс, которые работают на средней скорости при среднем давлении.
  • 45Г2, 50Г2 – для крупных малонагруженных деталей, в том числе валов, зубчатых колёс на тяжелых станках и пр.
  • 18ХГТ – для деталей, которые работают на большой скорости при высоком давлении и нагрузке.
  • 20ХГР – для тяжелонагруженных деталей, которые работают на большой скорости и нагрузке.
  • 15ХФ – для некрупных деталей, что подвергаются цементации и закалке с низким отпуском.
  • 40ХС – для мелких деталей, которые обладают высоким уровнем прочности.
  • 40ХФА — для ответственных и высокопрочных деталей, которые подвержены закалке и высокому отпуску. Для мелких и средних деталей со сложной формой, которые работают на износ. Также ответственных сварных конструкций, что работают в условиях знакопеременной нагрузки.
  • 35ХМ – для валов, деталей турбин и крепежа, что работают на повышенных температурах.

Так как каждый вид стали имеет свои определённые преимущества, важно понимать какие для чего будут наиболее подходящими. В качестве основных деталей, которые испытывают серьёзные нагрузки и имеют высокий уровень износа, легированные конструкционные стали их марки и применение является незаменимым.

Конструкционные углеродистые стали


Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают конструкционные углеродистые стали с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные стали с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием конструкционной углеродистой стали и низколегированной конструкционной стали.

Основным элементом в конструкционных углеродистых сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Различают углеродистые стали обыкновенного качества и качественные.

Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:

группа А — поставляемые по механическим свойствам; 

группа Б — поставляемые по химическому составу;

группа В — поставляемые по механическим свойствам и химическому составу.

Стали изготовляют следующих марок:

Группы А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

Группы Б — БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСТ6;

Группы В — ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.

По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначения: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.

Кипящая сталь, содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и около шовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в около шовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием и содержит кремния (Si) не менее 0,12%. Сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.

Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойная сталь с номерами марок 1 — 5 выполняют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).

Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций.

Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.

Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, сталь — ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка Ст3 Г, полуспокойная 5-ой категории. Состав сталей группы В такой же, как и сталей соответствующих марок группы Б 2-ой категории.

Стали ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и степеней раскислений выпускают с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСт3 поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.

В сварных конструкциях в основном применяют низкоуглеродистые стали.

В сварочном производстве очень важным является понятие свариваемости различных металлов. Свариваемостью называется способность металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

По свариваемости конструкционные углеродистые стали условно подразделяются на четыре группы. I группа — хорошо сваривающиеся стали.

II группа — удовлетворительно сваривающиеся стали, т.е. для получения качественных сварных соединений деталей из этих сталей необходимо строгое соблюдение режимов сварки, специальные присадочные материалы, определенные температурные условия, а в некоторые случаях — подогрев и термообработка.

III группа — ограниченно сваривающиеся стали, для получения качественных сварных соединений, которым дополнительно необходим подогрев, предварительная или последующая термообработка.

IV группа — плохо сваривающиеся, т.е. сварные швы склонны к образованию трещин, свойства сварных соединений пониженные, стали этой группы обычно не применяют для изготовления сварных конструкций. Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывают затруднений. Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях предупреждают появление трещин путем предварительного подогрева до 120-200°С. Во избежание различных неприятностей в виде дефектов сварных швов рекомендуется применять для сварки сталей этой группы современный трехфазный сварочный инвертор ТР301, разработанный компанией Electrex. Для защиты органов зрения и дыхания сварщиков при сварке плавлением различных конструкционных углеродистых сталей рекомендуется применять сварочные маски с автоматическим светофильтром Tecmen ADF715S, при сварке в закрытых емкостях – Tecmen ADF820S c системой принудительного поддува воздуха Муссон — 2000.

ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ПО КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ

В современном мире мы видим и используем стальные конструкции повсюду. Существование железных дорог, которыми мы пользуемся каждый день от дома до работы, или одной из самых посещаемых туристических достопримечательностей в мире Эйфелевой башни, стало возможным благодаря использованию стали в качестве конструкционного материала. Благодаря своим уникальным свойствам все виды стали составляют основу нашего современного общества. Но что такое конструкционная сталь? В чем разница между мягкой и конструкционной сталью? Почему и как люди его используют? Все эти и многие другие вопросы будут подробно объяснены в этой статье.

1.) Что такое конструкционная сталь?

Конструкционная сталь — это сталь, которая используется в качестве строительного материала. Он спроектирован так, чтобы иметь хорошее соотношение прочности и веса (которое также называется удельной прочностью) и быть рентабельным, чтобы его можно было использовать в качестве конструктивного элемента в зданиях, дорогах, мостах и ​​т. Д.

2.) Почему сталь? Сталь как прочный материал

Сталь, один из важнейших материалов в современном мире, бывает различных сортов и форм.Это просто сплав железа с очень низким содержанием углерода (до 2,1% по весу). Иногда бывают и другие элементы. Благодаря своей высокой прочности на разрыв и низкой цене, это важный компонент, используемый в инфраструктуре, инструментах, кораблях, автомобилях, машинах, приборах и зданиях.

Стали производятся и используются с различными методами производства, обеспечивая изменение микроструктуры путем проведения необходимых термообработок в соответствии с желаемыми характеристиками. Кроме того, в сталь можно добавлять легирующие элементы для получения различных свойств.Фазовые диаграммы особенно важны при термообработке.

Рис. 1: Фазовая диаграмма равновесия между железом и углеродом

3.) Типы и марки конструкционной стали

Существует не только один тип конструкционной стали. Существуют различные формы и сорта, в зависимости от потребностей конкретного применения. Конструкционные стали классифицируются по форме их поперечного сечения, например, наиболее часто используемые формы I, T, C (2). Помимо формы, марка стали напрямую влияет на механические свойства.Таким образом, необходимо выбирать разные марки конструкционной стали в соответствии с различными требованиями к конструкции.

Несколько типов стали могут иметь форму и использоваться в качестве балок, стержней, пластин, стержней или профилей. Вот стандартные материалы конструкционной стали:

Углеродистая сталь:

Сталь может быть определена как углеродистая сталь, когда добавление любого другого легирующего элемента (например, вольфрама, циркония, кобальта, никеля и т. Д.) Не требуется. содержание меди не превышает 0,4% или следующие элементы не превышают указанные массовые проценты (Mn: 1.6%, Si: 0,6%, Cu: 0,6%) (3). Углеродистые стали обычно классифицируются по содержанию углерода на низкоуглеродистые (<0,3%), среднеуглеродистые (0,3-0,6%), высокоуглеродистые (0,6-1%) и сверхвысокуглеродистые (1,25-2%) стали. Он в основном используется в конструкционных трубах и насосно-компрессорных трубах.

Высокопрочные низколегированные стали:

Этот вид сталей имеет лучшие механические свойства и более устойчив к атмосферной коррозии, чем углеродистые стали. В них содержится марганец до 2,0%. Небольшие части других легирующих элементов, таких как хром, никель, молибден, азот, ванадий, ниобий и титан, можно использовать в различных комбинациях для изменения свойств (3).Погодостойкие стали, которые являются подтипом высокопрочных низколегированных сталей, обладают высокой стойкостью к атмосферной коррозии за счет образования на поверхности пассивного ржавого слоя, являющегося одной из важных конструкционных сталей. В основном используется в конструкционных формах и пластинах.

Кованые стали:

Ковка — это просто процесс формования металла, когда он находится в твердом состоянии. Это делается путем приложения механической и тепловой энергии к стальным слиткам или заготовкам. Этот процесс обеспечивает однородную зернистую структуру материала, которая уменьшает неоднородность матрицы за счет удаления пустот, пузырьков газа и увеличивает общую прочность (4).

Закаленные и отпущенные легированные стали:

Тип конструкционной стали (например, A514) в основном используется в строительных конструкциях. Как можно понять из названия, этот тип стали прошел этапы термической обработки закалкой и отпуском.

4.) Общая структурная форма

Формы конструкционных сталей, указанные во многих мировых стандартах. Короче говоря, углы, допуски, размеры и размеры поперечного сечения сталей определены в стандартах, и эти стали названы. На рисунке 2 ниже показаны общие структурные формы сталей. В то время как многие секции изготавливаются путем горячей или холодной прокатки, другие изготавливаются путем сварки плоских или гнутых листов.

Рисунок 2: Различные типы профилей конструкционной стали

b.) ASTM

У этих сталей идентификация сплава начинается с буквы A, а затем с двух, трех или четырех цифр. Марки стали AISI с четырьмя номерами, обычно используемые для машиностроения, машин и транспортных средств, представляют собой совершенно другую серию спецификаций.Для всех сталей есть особые названия.

Например:
A1085 — конструкционные трубы и трубы
A36 — конструкционные формы и листы

5.) Преимущества и недостатки конструкционных сталей

ПРЕИМУЩЕСТВА НЕДОСТАТКИ
Высокое соотношение прочности и веса Подвержен коррозии
Простое и массовое производство Высокая стоимость, чтобы сделать его устойчивым к коррозии
Формовано и отформовано Усталость
Дешевый Коробление
Долгожитель Снижение прочности при высоких температурах

Более высокое соотношение прочности / веса:

По сравнению с другими традиционными конструкционными материалами, такими как камень, цемент или дерево, по соотношению прочность / вес сталь доминирует. Это означает, что толерантность к плохому фундаменту выше.

Хорошая пластичность:

Пластичность — это способность материала выдерживать нагрузки без разрушения. Благодаря эластичности стали она может возвращаться к своей первоначальной форме после изгиба. Уступка до определенного момента предотвращает преждевременные отказы. Твердые и хрупкие материалы могут внезапно выйти из строя, поэтому они не подходят.

Высокая прочность:

Способность материала поглощать энергию называется ударной вязкостью.Конструкционные стали имеют высокие значения ударной вязкости; таким образом, они очень подходят для применения в строительстве. Они одновременно прочные и пластичные. Кроме того, следует отметить, что основное различие между мягкой сталью и конструкционной сталью состоит в том, что конструкционные стали более жесткие, чтобы выдерживать более высокие нагрузки без ненужного провисания.

Архитектурное разнообразие:

Стальные конструкции позволяют создавать различные архитектурные решения. По всему миру можно увидеть удивительные стальные здания, башни и мосты.Можно было бы удивиться, узнав, что всего сто лет назад этот материал было экономически нецелесообразно использовать в качестве конструктивного элемента.

Экономия места:

По сравнению с железобетонным стальным каркасом 40 × 40 см2 можно выполнять ту же работу, что и железобетонный каркас размером 100 × 100 см. Этот пример показывает, что можно получить чистую экономию с точки зрения полезной площади (5).

Существуют некоторые недостатки, которые можно решить с дополнительными затратами, например, коррозия и пожаробезопасность, или риск коробления при больших нагрузках.Тем не менее, основные преимущества могут перевешивать эти недостатки в конкретных приложениях для проектирования.

6.) Применение конструкционной стали

Что приходит вам в голову, когда вы слышите слово конструкционная сталь? Надеюсь, дело не только в строительстве. Конструкционная сталь — наиболее предпочтительный металл для архитекторов, дизайнеров, инженеров, подрядчиков и производителей. Благодаря своим свойствам, особенно высокой прочности, устойчивости к коррозии, растяжению и относительно низкой цене, нашел применение в различных областях.

Строительство

Конструкционная сталь находит широкое применение в строительной отрасли. Обычно используется при проектировании и строительстве промышленных объектов. Конструкционная сталь имеет высокое соотношение прочности и веса, что позволяет использовать ее при строительстве огромных сооружений, таких как здания, склады, мосты, заводы и т. Д. Стальные каркасы, балки, колонны, стержни, балки, плиты и многие другие. создается производителями металлоконструкций, которые используются в строительной отрасли.Ежегодно в строительстве зданий используется около 25% конструкционных сталей.

Горнодобывающая промышленность

В горнодобывающей промышленности много применений конструкционной стали. Большинство компонентов горного основания усилено конструкционной сталью. Все цеха, офисы, конструкционные части шахт, такие как шахтные грохоты, котлы с псевдоожиженным слоем, здания сделаны из конструкционной стали. Конструкционная сталь легко очищается благодаря гладкой поверхности. Следовательно, не мешайте другим элементам

Транспорт

Конструкционная сталь используется для производства грузовиков, трансмиссий, поездов, рельсов и судов, якорных цепей, шасси самолетов и компонентов реактивных двигателей.Большинство этих автомобилей содержат значительное количество конструкционной стали. Конструкционные стали используются из-за их эластичности, коррозионной стойкости, прочности на разрыв, пластичности, ковкости и доступности.

Морской

Большинство морских транспортных средств построено, например, из конструкционной стали; подводные лодки, лодки, супертанкеры, трапы, стальные полы и решетки, лестницы и сборные стальные профили. Конструкционная сталь может противостоять внешнему давлению, легко формируется. Эти свойства делают конструкционные стали пригодными для использования в судостроении.

Энергия

В энергетической промышленности применяется множество конструкционных сталей. Он используется во многих промышленных зданиях в возобновляемых и невозобновляемых источниках энергии, таких как опоры электропередачи, трубопроводы, ветряные турбины, электромагниты, сердечники трансформаторов, нефтяные и газовые скважины.

7.) Стандарты

Профили конструкционной стали, размеры, химический состав, механические свойства, такие как прочность, методы хранения, производятся в соответствии со стандартами.Конструкционные стали обычно определяются на основе соответствующих отраслевых или национальных стандартов, таких как ASTM, API, BSI, ISO и т. Д. В большинстве случаев стандарты устанавливают в основном основные требования, такие как пределы химического состава и свойств при растяжении.

Двумя наиболее распространенными стандартами использования являются Европейский стандарт (EN 10025) и Американский стандарт (ASTM).

a.) EN 10025

Названия конструкционных сталей начинаются с буквы «S» и после записи «Предел текучести (в Н / мм2).Затем они могут быть обозначены как «Величина ударной вязкости», «Мелкозернистый или нет», «Закаленный или закаленный»

Например: «S275J2» или «S690QL»

8.) Как выбрать производителя?

Принятие решения по такому важному вопросу может вызвать затруднения. Неправильное решение производителя может дорого обойтись. Наши советы, приведенные ниже, могут быть полезны при выборе производителя.

Знайте, что вы ищете.

Определите свои приоритеты и ожидания от производителя перед собеседованием с кандидатами.

Не торопитесь.

Спешка с выбором производителя может занять у вас больше времени, чем его оценка. При необходимости протестируйте несколько компаний и выберите лучшую для вас.

Спросите предысторию.

Компания с хорошей историей вряд ли подведет вас, лучше помнить об этом.

Рассмотрите возможность найма агентов

В процессе закупок существует много невидимых затрат. Наем опытных специалистов или компаний для ваших проектов по закупкам может существенно сократить ваши расходы.Не стесняйтесь спрашивать об этом у опытной команды Yena, занимающейся различными проектами стальных конструкций.

YENA Engineering имеет большой опыт в производстве стальных конструкций, таких как высотные здания, системы крыш, детали мостов, промышленные здания и соответствующее строительное оборудование. Мы можем выполнять проекты в соответствии с EN 1090-1 EXC2, EXC3 и EXC4. Наши процедуры сварки соответствуют стандарту EN ISO 3834-2.

Мы предлагаем комплексные услуги по подбору поставщиков для строительных проектов, включая рабочие чертежи, закупку сырья, обработку поверхности (пескоструйную очистку, окончательную окраску), цинкование, резку, сверление, сварку и отделку.

Для получения подробной информации о нас посетите страницу нашего продукта https://yenaengineering. nl/structural-steel-parts/

Наши ссылки https://yenaengineering.nl/references/

или свяжитесь с нами https: //yenaengineering.nl/contact/

Вас могут заинтересовать:

Что такое конструкционная сталь? — Bright Hub Engineering

Что такое Конструкционная сталь

Конструкционная сталь — это категория конструкционной стали

риал, которая производится с определенным поперечным сечением или формой, с определенными значениями прочности и химического состава.Состав конструкционной стали, прочность, размер, форма, прочность и хранение контролируются в большинстве развитых стран. Слово конструкционная сталь включает широкий спектр низкоуглеродистых и марганцевых сталей, которые в большом количестве используются в гражданском и морском машиностроении. Многие конструкционные стали также содержат незначительные количества значительных добавок других элементов, таких как Nb, V, Ti и Al. Это высокопрочные низколегированные или микролегированные стали. Конструкционные стали производятся в виде профилей и листов и обычно используются в мостах, зданиях, судах и трубопроводах.

Типы конструкционной стали

После железа наиболее важным элементом в стали является углерод. Увеличение вагона

бон производит материалы с высокой прочностью и низкой пластичностью. Методы, используемые для производства стали, включают компьютеризированный анализ напряжений, прецизионный анализ напряжений и инновационные соединения. Обычно используются такие типы конструкционных стальных профилей, как балки, швеллеры, полоски и уголки. Основные виды конструкционной стали обычно классифицируются в соответствии с указанными ниже категориями химического состава:

  • Углеродисто-марганцевые стали: основными химическими ингредиентами являются железо, углерод и марганец.Обычно их называют мягкой конструкционной сталью или углеродистой сталью. Прочность и пластичность высоки, поэтому экономичность широко используется. Самая известная категория среди этого типа — класс ASTM A36.

  • Высокопрочные низколегированные стали: это недавняя разработка в сталелитейной промышленности. Добавляются химические элементы для повышения прочности. Обычно используется тип A572 по ASTM.

  • Высокопрочные закаленные и отпущенные легированные стали: они используются в конструкционных целях и обычно имеют марку A514 по ASTM.

Огнестойкость конструкционной стали

Рейтинг огнестойкости определяется временем, затраченным на сталь

e, которая проходит испытания на достижение температуры, установленной стандартом. Конструкционная сталь нуждается во внешней изоляции, которая также называется огнестойкой, чтобы предотвратить порчу стали в случае пожара. При нагревании сталь расширяется и становится мягче, и в конечном итоге структурная целостность теряется. При наличии достаточного количества энергии сталь также может плавиться.Скорость передачи тепла стали можно снизить за счет использования огнезащитных материалов. В то время как бетонные конструкции могут противостоять огню без дополнительной противопожарной защиты, бетон может разрушаться, особенно при высоком содержании влаги. Противопожарная защита обычно используется в туннелях и местах, где существует вероятность возникновения углеводородного пожара. Противопожарная защита включена для удовлетворения требований противопожарной защиты, которые необходимы согласно строительным нормам.

Конструкционная сталь — обзор

2.10.6 Конструкционные материалы

Конструкционная сталь для платформ должна подходить для использования в морских условиях. Сюда входят структурные механические свойства (допустимое значение и предел текучести, помимо предела прочности на растяжение), деформационные свойства, пластичность и свариваемость. Автор не имеет большого опыта работы с американскими стандартами и не описывает требования ASTM в этой книге. Два основных стандарта, обычно используемых для определения стальных материалов, пригодных для строительства на море:

Det Norske Veritas (2000). «Металлический материал», DNV-OS-B101.

Европейский стандарт (2004 г.). «Горячекатаный прокат из конструкционных сталей», EN10025.

Хотя они используют разную номенклатуру и имеют различия в химическом составе и других критериях, более или менее у них есть похожий подход. Стальной материал делится на три категории:

Нормальная прочность: предел текучести составляет около 240 МПа, предел прочности на разрыв около 360 МПа.

Высокая прочность: предел текучести составляет около 340 МПа, предел прочности на разрыв около 470 МПа.

Сверхвысокая прочность: предел текучести составляет около 450 МПа, предел прочности на разрыв около 550 МПа.

DNV также определяет материалы с более высоким пределом текучести, но они обычно не используются. Как общий критерий, увеличение прочности стального материала снижает его пластичность и свариваемость. Это связано с более высоким содержанием углерода.

Понятно, что при том же химическом составе прокатка на более тонкие листы увеличивает предел текучести.Изменения составляют порядка 10 МПа, который будет определяться в зависимости от диапазона толщины. Например, высокопрочная сталь может иметь предел текучести, равный 355 МПа, при толщине менее 16 мм. Для 16–40 мм предел текучести может снизиться до 345, а для 40–63 мм — до 335 МПа. Для каждого типа материала необходимо ссылаться на последний применимый кодекс.

Сталь нормальной прочности используется для вторичных и третичных элементов. К этой категории относятся лестницы, поручни и некоторые опоры для оборудования. Те второстепенные балки, которые поддерживают основное оборудование и все основные элементы, изготовлены из высокопрочного материала.В специальных соединениях можно использовать сверхпрочный материал. Но для его изготовления и сварки требуются особые процедуры, гарантирующие, что его реакция на циклические нагрузки, присутствующие в морской среде, соответствует требованиям норм.

Прочность материала проверяют испытанием на растяжение. Из материала вырезается образец определенных размеров. Он фиксируется одним концом и тянется с другого конца. Образцы не должны иметь кривизны. Это обеспечивает развитие только растягивающих напряжений. Код определяет размеры испытательного образца и количество испытаний на конкретную тоннаж материала.Сообщается предел текучести, предел прочности на разрыв и относительное удлинение, помимо сжатия участка разрушения.

Пластичность материала проверяется испытанием Шарпи. В этом испытании образец вырезается из основного металла. Насечка делается почти посередине образца. Затем он сталкивается с свободно падающим предметом в раскачивающемся движении с энергией около 290 Дж. Общая энергия, необходимая для разрушения образца, и процент хрупкой поверхности в зоне разрушения являются показателем поведения материала.Тест Шарпи для материалов DNV, которые обычно используются в холодных северных районах, проводят при 0, -20, -40 и -60 ° C. Такой же тест для материала EN (европейские нормы / европейские стандарты) проводят при +20, 0, −20 и −50 ° C. Минимальная энергия, указанная в обоих стандартах, приблизительно равна 27 Дж.

Материалы, которые могут испытывать напряжения, перпендикулярные их толщине, должны быть испытаны на ламинацию. Подтяжки, подключенные к суставным CAN, вызывают этот тип напряжения. Для пластин толщиной менее 25 мм испытание ТТП не проводится.Причина в том, что повторная прокатка для уменьшения исходной толщины уже устранила все зазоры. Кроме того, поскольку соединительные шины CAN изготавливаются из толстых пластин, проверка критериев TTP имеет решающее значение.

Особо высокопрочный материал должен быть проверен на свариваемость. Это делается путем измерения одного из двух параметров: значения углеродного эквивалента (CEV) и P CM . Эти два параметра также используются для стали более низкого качества.

CEV = C + Mn6 + Cr + Mo + V5 + Ni + Cu15

PCM = C + Si30 + Mn + Cu + Cr20 + Ni60 + Mo15 + V10 + 5B

Таблица 2. 16 показаны результаты для трех образцов, испытанных для проверки их соответствия материалу S355. Дополнительные цифры в марке стали определяют процесс ее изготовления.

Таблица 2.16. Испытание материала образца

9036

321694

Образец C% SI% MN% P% S% Cr% MO% NI% Cu% Ti% Nb / Cb% V% B% CEV P CM
321546 0.135 0,376 1,550 0,013 0,001 0,039 0,017 0,161 0,168 0,038 0,003 0,030 0,001 0,0003 0,427 0,241

0,135 0,386 1,530 0,011 0,001 0,031 0,016 0,154 0,157 0. 038 0,004 0,025 0,001 0,0004 0,420 0,240
322006 0,134 0,359 1,580 0,011 0,001 0,026 0,013 0,001 0,026 0,013 0,032 0,034 0,003 0,030 0,001 0,0004 0,411 0,232

Каждый проект должен определять приемлемые значения CEV или P CM .Хотя для высокопрочной стали код может принимать CEV <0,43, в некоторых проектных спецификациях CEV может быть ограничено значением 0,41. Помимо этого, спецификация материалов проекта может устанавливать различные требования к аналогичному материалу, используемому в различных элементах платформы, в зависимости от важности этого элемента для структурной целостности платформы. Это является дополнением к более строгим критериям в процедурах контроля качества строительства.

Набор профилей из конструкционной стали

Профили из конструкционной стали служат опорой для зданий любого типа.Они являются неотъемлемой частью распределения веса и обеспечивают целостность, безопасность и долговечность зданий.

Профили из конструкционной стали отличаются не только своей формой, но и различаются по своим механическим и химическим свойствам, которые также играют роль в определении того, как и когда они используются. Kloeckner Metals имеет в наличии конструкционные каналы, конструкционные трубы, конструкционные уголки, конструкционные балки и конструкционные плиты и может изготовить любые изделия в соответствии с требованиями заказчика.

Что такое конструкционная сталь

Конструкционная сталь — это строительный материал с высокими эксплуатационными характеристиками, который изготавливается из углеродистой стали универсального типа, доступной в различных марках металлов.Области применения охватывают все: от мостов до жилых и коммерческих зданий, от гаражей до машинных баз.

Преимущества конструкционной стали

Существует множество причин, по которым конструкционная сталь является критически важным компонентом для тысяч зданий по всему миру. Вот десять согласно Американскому институту стальных конструкций (AISC):

  • Экономическая эффективность. Общие затраты, включая монтаж, материалы и изготовление, ниже, чем у других строительных систем, и не имеют убывающей окупаемости.
  • Ускоренные расписания. Изготовление вне строительной площадки способствует быстрому строительству даже в неблагоприятных погодных условиях.
  • Увеличенная полезная площадь. Гибкость дизайна делает возможным открытое пространство.
  • Эстетично. Pliability предлагает дизайнерам множество возможностей для создания красивых пространств.
  • Возможность адаптации в будущем. Существующие стальные рамы можно перепрофилировать.
  • Качество и предсказуемость. Изготовление и доставка за пределами площадки сокращают сроки строительства.
  • Легкость дизайна. Постоянные уровни прочности упрощают процесс проектирования.
  • Повышенная производительность. Полностью интегрированная цепочка поставок и передовые технологии сокращают количество ошибок, снижают затраты и повышают безопасность.
  • Зеленый. До 93% конструкционной стали, производимой в Соединенных Штатах, перерабатывается, и ее можно будет и впредь перерабатывать.
  • Решения имеются в большом количестве. Конструкционная сталь может адаптироваться для решения проблем проекта, где бы они ни возникали.

Профили из конструкционной стали

Хотя профили из конструкционной стали можно настраивать, они обычно делятся на одну из четырех категорий: балки, уголки, швеллеры или пластины. Каждая форма имеет определяющие особенности и оптимальные области применения.

Уголки из конструкционной стали

Уголки из конструкционной стали — это горячекатаный продукт с L-образным поперечным сечением, который подходит для ряда применений. Стандартный структурный угол составляет 90 градусов и измеряется длиной ножек, а также толщиной ножек.

Г-образные профили

Г-образные профили производятся как с равной, так и с разной длиной ножек. При учете неравных углов опор при измерении более длинная полка всегда идет первой, а толщина — последней. Все измерения всегда снимаются снаружи.

Применяется для армирования конструкций, каркаса, стеллажей и ремонта.

Трубы из конструкционной стали — полые конструкционные профили

Полые конструкционные профили (HSS) — это высокопрочные сварные стальные трубы.Иногда их называют полыми стальными профилями, они производятся круглой, квадратной и прямоугольной формы, которые поддерживают разнонаправленную нагрузку. Как следует из названия, независимо от формы, средние части полые.

Трубы представляют собой полые стальные трубы, которые можно разделить на механические или конструкционные. Механические трубки используются в приложениях с низким напряжением и отличаются более тонкими стенками. Структурные трубы предназначены для применения в конструкциях с высокими напряжениями в мостах, зданиях, каркасах безопасности и подводных платформах.Стены стали толще и прочнее.

Трубы — это еще одна полая конструкция, предназначенная для транспортировки жидкостей, газов или даже твердых тел. Его толщина стенок описывается его графиком, который представляет собой систему, созданную Американской ассоциацией стандартов.

Балки из конструкционной стали

Балки из конструкционной стали являются основой опоры. Базовая конструкция рассчитана на максимальную изгибающую нагрузку с минимальным количеством материала.

Балки имеют плоские верх и низ, называемые полками (иногда опорами).Часто эти фланцы сужаются. Вертикальное сечение балки называется стенкой. Перегородка выдерживает тупую силу, а фланцы — изгибу. Угол, соединяющий перегородку с полками, называется скруглением.

Балки идентифицируются по их глубине, которая представляет собой расстояние от верха до низа; ширина полки, которая равна длине горизонтальных полок; толщина фланца; и толщину полотна.

Двутавровые балки

Двутавры иногда называют универсальными балками или широкополочными балками.Название описывает форму поперечного сечения и параллельных ножек. Двутавры выступают в качестве критических опорных ферм в каркасе конструкции.

S-образные балки

S-образные балки разработаны для обеспечения превосходной прочности с более широкими полками, имеющими наклон на внутренней поверхности. Они используются в строительстве домов и зданий, в каркасах кузовов грузовиков, подъемниках, подъемниках и т. Д.

Тавровые балки

Тавровые балки имеют Т-образную форму, как универсальная балка, но без нижней полки. Тавровые балки лучше всего подходят для армирования, так как они не сопротивляются изгибу, чтобы выдерживать такой же вес, как и двутавровая балка.

Несущие сваи

Несущие сваи похожи на двутавровые балки тем, что имеют одинаковую форму. Однако несущие сваи имеют одинаковую толщину по всем сечениям. Они в основном используются для поддержки вертикальных нагрузок.

Н-сваи

Н-сваи имеют такую ​​же двутавровую форму, но часто помещаются в землю, чтобы обеспечить глубокую опору фундамента для надстроек.

Швеллеры из конструкционной стали

Швеллеры из конструкционной стали — это горячекатаный продукт с С-образным поперечным сечением, предназначенный для различных строительных и производственных целей. Их идентифицируют по глубине канала, расстоянию сверху вниз; высота ноги; толщина ноги; и толщину полотна.

С-образные каналы

С-образные каналы имеют небольшой наклон на внутренней поверхности фланца. Обычно они не используются в качестве основных несущих балок. Скорее, они обеспечивают большую конструктивную поддержку, наиболее полезную в качестве рам и распорок.

Листы из конструкционной стали

Листы плоские и производятся разной толщины для удовлетворения строительных потребностей, где необходимы долговечность и снижение веса. Конструкционная сталь обычно сваривается для создания каркаса зданий и мостов. Сварщики металлоконструкций будут резать и восстанавливать металлические балки, колонны и фермы.

Конструкционная сталь в строительстве от Construction Knowledge.net

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЗНАНИЯ >>
МЕТАЛЛ >>

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ

1.Зачем нужна сталь?
2. Хотите краткую историю стали?
3. Какие формы горячекатаной стали доступны?
4. Какие калибры листового металла доступны?
5. Почему соединения так важны в конструкционной стали?
6. Что такое композитный дизайн?
6. Какие документы общественного достояния доступны для дальнейшего использования
Изучение?
7. Практические хитрости и практические правила для структурных
Сталь:

Зачем нужна сталь?

Стальная конструкция имеет множество преимуществ: соотношение прочности и веса
отлично, металлы легко соединяются, доступны эффективные формы и т. д.Однако с этими преимуществами возникают некоторые проблемы, которые лучше всего решить.
благодаря хорошему пониманию того, как металлы на самом деле работают в
состав.

Для большинства больших зданий металлы являются ключевым элементом конструкции.
система. Стальные балки и колонны, стальные балки, стальные шпильки, алюминий
обрамление — это несколько примеров металлических конструкций. Мудрый суперинтендант
понимает не только, как возвести конструкцию, но и основы
как работает структурная система и как она терпит неудачу.

Структура отеля Канзас-Сити Хаятт потерпела крах несколько
лет назад, когда подвесная дорожка рухнула на землю. Много людей
были ранены и убиты. Причина заключалась в том, что казалось незначительным
изменение, внесенное во время строительства. Это небольшое изменение, однако, было
конструктивно значимый, увеличивающий напряжение сдвига далеко за пределами проекта
пределы. Следующая ссылка рассказывает историю более подробно:
http://en.wikipedia.org/wiki/Hyatt_Regency_walkway_collapse

Урок, извлеченный из краха отеля Hyatt Regency в Канзас-Сити
это конструкция из конструкционной стали, обзор чертежей, изготовление и
эрекция должна быть сделана аккуратно, с четкими обязанностями
понял.

Хотите краткую историю стали?

Чтобы понять металлы, начнем с железа. В качестве основного химического вещества
элемент Fe, железо — самый распространенный металл на Земле. Для многих
веками железные печи нагревали известняк и железную руду, которая была
выкопаны из земли. Сильный жар плавит и скалу, и
железная руда, а также несколько химических реакций и более легкая жидкость
скала поднимается наверх, а более тяжелое жидкое железо опускается, образуя свинью.
утюг.Этот чугун — промежуточный этап на пути к окончательному
продукт.

Исторически кованое железо было строительным продуктом, изготовленным из этой свиньи.
утюг. Кованое железо было в основном чистым железом (с небольшим количеством шлака и небольшими
количества добавленного углерода). Кованое железо на самом деле было «кованым» (т. Е.
обработанный или забитый) в бруски и использовался в качестве конструкции
материал на тысячи лет. Кованое железо — прочное и пластичное, легкое
сварить. Из-за недостатка углерода для закалки кованое железо не
достаточно твердый, чтобы удерживать хорошее лезвие для инструмента или оружия.

Прочие конечные продукты из чугуна — это сплавы. Сплав — это
комбинация двух или более элементов, в которой хотя бы один представляет собой металл.
Большинство металлов, используемых в строительстве, представляют собой сплавы. Например,
Сталь — это сплав, в котором железо и углерод являются основными элементами.
Обычно железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 2,1% по весу
считается сталь и железоуглеродистые сплавы с большим количеством углерода
чугунные.

Чугун получают путем переплавки передельного чугуна в доменной печи с удалением
нежелательные элементы, такие как фосфор и сера, регулирующие уровень углерода
и добавление других элементов.Полученный сплав, обычно называемый серым
чугун, обладает высокой коррозионной стойкостью и прочностью на сжатие
прочность, но имеет тенденцию быть хрупким и трудно поддается сварке. Исторически,
пушки и ядра были сделаны из серого чугуна, а также некоторые
ранние мосты.

Сталь

— это сплав, который сегодня находит огромное количество применений.
строительный мир. Горячекатаные стальные профили, чаще всего встречающиеся как
стальные балки и колонны на строительных объектах, изготавливаются из стали
мельницы путем прокатки жаропрочной стали между большими валками, деформируя
сталь в типичных формах: W, S, C, уголки, секции труб, трубы,
и т.п.Максимальный выход стали горячей штамповки составляет 36000 фунтов на квадратный дюйм или 50000 фунтов на квадратный дюйм.
сила.

Какие формы горячекатаной стали доступны?

Типичные формы, их размеры и атрибуты показаны в

соответствующие таблицы ниже:

Какие калибры листового металла доступны?

Листовой металл используется во многих областях, от форм для бетона.
заливка конструкционной стали до отливов.В
в таблице ниже показаны доступные калибры для стали, оцинкованной стали.
и листового алюминия:

Почему соединения так важны в конструкции
Стали?

Большинство разрушений конструкционной стали происходит в соединениях …. где балка
соединяется с колонной, где балка соединяется с балкой, где подвесной
стержень соединяется с балкой (гостиница Kansas City Hyatt, о которой говорилось выше).В
Инженер-конструктор должен спроектировать конструкцию стальных элементов и дать
рекомендации по подключению. Многие люди в строительной отрасли
не понимаю, однако, что инженер-строитель редко проектирует
соединения.

Почему? Исторически сложилось так, что производители стали разработали много
разные способы наладить связи. Что сделал один фабрикант в своем магазине
экономически могло быть довольно дорогим способом сделать это в
Производственный цех конкурента.Так сложилась практика, что
Инженер-конструктор будет определять размеры элементов, но производители стали
будет спроектировать соединения, которые инженер-строитель должен затем
просмотреть и утвердить. Если вам кажется, что это сложная система
подвержены ошибкам, вы будете правы.

Но это та система, которую мы обычно используем в американском строительстве. Так
Начальник строительства должен кое-что знать о стали
подключения и иметь представление о том, правильно ли они устанавливаются.А
немного предыстории в
Базовый структурный дизайн полезен, но главное понять
это концепция штыревых соединений по сравнению с фиксированными соединениями.

Балка, прикрепленная болтами к колонне с углами зажима вдоль стенки балки, вероятно
создает контактное соединение. Это означает, что луч не должен
двигаться вверх или вниз, ни внутрь, ни наружу, но он может немного вращаться. Стальная колонна
прикрепленный к бетонной опоре четырьмя анкерными болтами, также обычно создает
штыревое соединение.Опять стальная колонна не пойдет вверх, вниз или вбок,
но он может немного вращаться.

Фиксированное соединение должно остановить эту способность вращаться. Итак, для луча
иметь фиксированное соединение с колонной, вместе с уголками зажима, там
может быть пластина на верхней и нижней полках балки, которая получает
приварил к колонне. При всей этой сварке луч больше не может
повернуть. Если стальная колонна зарыта в бетонный пирс на четыре фута глубиной,
он также не будет вращаться в точке выхода из
конкретный.Итак, это несколько способов создать фиксированные (или моментальные
сопротивляясь) соединениям.

Инспектор строительства должен знать, если какие-либо фиксированные (или моментальные
сопротивление) соединения необходимы и понять, как они должны быть
сделал. Просто задавая вопросы, вы увеличиваете вероятность успешного
проект.

Что такое композитный дизайн?

Композитный дизайн сочетает в себе лучшие качества стали и бетона
вместе для создания эффективной структурной системы.Начнем с размышлений
о структурной системе, которая не является составной конструкцией. Конструкционная сталь
балки размещены на расстоянии 4 фута по центру со стальным настилом, проходящим перпендикулярно
на стальном настиле будет размещено 4 дюйма бетона, это не
композитная система. Это означает, что стальные балки будут нести свои собственные
вес, вес стального настила и бетона над ним и все
действует живая нагрузка. Стальной настил и бетон должны нести свои
собственный вес и диапазон динамических нагрузок от стальной балки до стальной балки.Другой способ сформулировать предположение: стальная балка действует сама по себе.
конструктивно и стальной настил и бетон действуют сами по себе
структурно.

Композитная система связывает стальную балку и бетонный пол
и заставляет их действовать как единая структурная единица. Какой-то разъем на
верхняя часть стальной балки заставляет сталь и бетон действовать как одно целое. В
стальная балка не может скользить независимо от бетонной плиты, они
связаны вместе.Поскольку бетон прочен на сжатие,
Композитная система может быть довольно эффективной конструктивно. Рисунок ниже
иллюстрирует концепцию.

Какие документы общественного достояния доступны для дальнейшего использования
Изучение?

Курс подготовки металлургов ВМС США, состоящий из двух частей.
объем практического обучения. Названный

Сталевар Том № 1 на 247 страницах и официально назван NAVEDTRA 14250.А также

Сталевар Том № 2 на 417 страницах и официально назван НАВЕДТРА 14251.

Сварка — Руководство по проектированию, процедурам и проверкам, выпущенным
Министерство обороны США предоставляет множество деталей, описывающих воду и
работа сайта. Название этого документа — UFC 3-320-01A, 1 марта 2005 г.

Министерство обороны США

Холоднокатаные стальные несущие системы и облицовка каменной кладкой / стальная шпилька
Walls — это руководство по дизайну, в котором есть информация о стали.
системы и стены из стальных каркасов.Официальное название этого 148-страничного справочника —
UFC 3-310-07A, 19 июня 2006 г.

Уловки торговли и практические правила для структурных
Сталь:

  1. Узнать названия основных горячекатаных профилей из конструкционной стали
    (W, HP, S, C и т. Д.).
  2. Профили из конструкционной стали

  3. W, S и M указывают их высоту и вес.
    в их названии (W8 x 31, 8 дюймов в высоту и весит 31 фунт на фут).
  4. Всегда проверяйте наличие неподвижных (устойчивых к моменту) стальных
    связи по проекту.
  5. Всегда проверяйте, действует ли плита над стальными балками как композит.
    система.

Десять причин использовать конструкционную сталь

Зачем нужна конструкционная сталь? Вот десять основных причин:

  1. Рентабельность — По сравнению с другими материалами каркаса конструкционная сталь обеспечивает большую ценность проекта с точки зрения начальной стоимости, а также снижает затраты в других областях, таких как фундаменты, общие условия и фасадные системы.
  2. Ускоренные графики — Металлоконструкции изготавливаются вне строительной площадки, в то время как ведутся предварительная подготовка площадки и фундаментные работы. Затем он доставляется на площадку и быстро монтируется, что ускоряет общий график проекта. Это большое преимущество, так как система несущего каркаса всегда находится на критическом пути проекта, независимо от материала.
  3. Увеличенная полезная площадь пола — Конструкционная сталь одновременно легкая и прочная, что позволяет создавать длинные пролеты и открытые пространства без колонн.
  4. Эстетично — Каркасы из конструкционной стали предоставляют дизайнерам широкий спектр возможностей для удовлетворения эстетических требований проекта. Конструкционная сталь может быть прокатана, изогнута и интегрирована в здания сложной формы. В то же время его небольшая занимаемая площадь способствует ощущению прозрачности здания.
  5. Адаптивность в будущем — Существующий стальной каркас можно легко модифицировать в соответствии с меняющимися требованиями здания и его использованием.
  6. Качество и предсказуемость — Конструкционная сталь производится за пределами строительной площадки в контролируемых условиях, что обеспечивает высокое качество продукции и сокращает количество дорогостоящих ремонтов на стройплощадке. Это также позволяет выполнять поставку точно в срок, что ускоряет общий график проекта.
  7. Простота проектирования — Конструкционная сталь производится с точными допусками и постоянными уровнями прочности, что в сочетании с установленным, хорошо задокументированным подходом к проектированию может значительно упростить процесс проектирования.
  8. Повышенная производительность — Конструкционная сталь лидирует в строительной отрасли с полностью интегрированной цепочкой поставок, в которой используются передовые технологии, такие как автоматизированное производство и информационное моделирование зданий (BIM) на всех этапах проектирования и строительства. Доказано, что эти технологии уменьшают или устраняют ошибки, повышают безопасность и снижают стоимость проекта.
  9. Зеленый — Современные сталелитейные заводы производят сталь, в среднем на 90% состоящую из вторичного сырья.В конце жизненного цикла здания 100% стального каркаса может быть переработано (текущий коэффициент извлечения конструкционной стали составляет 98%). Благодаря низкому воздействию на окружающую среду из расчета на квадратный фут строительства, сталь является лучшим выбором для экологически безопасных и устойчивых проектов.
  10. Сталь всегда найдет решение — независимо от того, какие конкретные задачи возникают при реализации проекта, системы стального каркаса могут их решить!

Очень важно, чтобы в периоды нестабильности инженеры-строители, архитекторы, руководители строительства, генеральные подрядчики и владельцы проектов отступали и принимали мудрые решения в отношении выбора материалов и продуктов на основе полного набора соображений.

Общие области применения конструкционной стали

Конструкционная сталь описывает категорию стали, используемой в качестве конструкционного материала для изготовления конструкционных профилей, и, как ведущий поставщик стали в Юте, мы в Wasatch Steel можем удовлетворить все ваши потребности в конструкционной стали. Как вы увидите здесь, конструкционная сталь находит самое широкое применение по сравнению с любой стальной продукцией.

Каковы некоторые из этих применений и какие наиболее распространенные конструкции, для которых конструкционная сталь используется во время строительства? Давайте взглянем.

Большие промышленные здания

Большинство высотных зданий, которые вы видите, спроектированы с использованием какой-либо стали из-за ее небольшого веса и большой прочности. Для зданий ниже 500 футов обычно используется армированная сталь и бетон. Для небоскребов более 500 футов стальной каркас почти всегда является частью конструкции.

Сталь не только является одним из самых прочных оснований для этих зданий, но и идеально подходит для строительства благодаря простоте использования.Сталь можно изготавливать быстро, что позволяет значительно ускорить производство. Добавьте к этому надежность и относительно низкую стоимость по сравнению с аналогичными продуктами, и вы получите идеальный продукт для крупных проектов.

Жилая

Для жилых домов, построенных из стали, используется процесс, называемый легкой сталью, для максимальной прочности. Деревянные 2х4 заменены стальными, что превращает здание в более прочную и надежную версию традиционной деревянно-каркасной конструкции.Практически любое жилище можно улучшить с помощью этого процесса.

Гаражи

Сталь по тем же причинам идеально подходит для больших зданий, а также для парковочных конструкций. Низкая стоимость, сокращение времени строительства и долговечность — все это привлекательные факторы для гаража, а также легкий вес и легкость конструкции из стали.

Мосты

Отличное соотношение прочности и веса из стали

делает ее идеальной для мостов, а ее долговечность гарантирует, что она может выдерживать давление, которому подвергается мост.Бруклинский мост — старейший подвесной мост в США, которому 127 лет, и неудивительно, что он использует в основном подвески из стальной проволоки.

Хотите узнать больше о крупномасштабном использовании конструкционной стали или заинтересованы в каких-либо других наших стальных услугах? Поговорите с экспертами Wasatch Steel сегодня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.