• 13.01.1970

Стали конструкционные: Конструкционная сталь | ГОСТы и ТУ компании МЕТАЛЛСЕРВИС

Содержание

Конструкционная сталь: Типы и свойства сплавов

Сталь используется в различных отраслях человеческой деятельности. Благодаря широкому спектру ее применения, различают конструкционную, инструментальную сталь, и стали особого назначения. Каждый вид был разработан для специального назначения, поэтому отличается своим химическим составом и формой обработки, что позволяет получать заданные характеристики. Конструкционные стали и сплавы активно используются в машиностроении и строительной сфере, как технологичные, качественные и дешевые материалы, обладающие всем необходимым набором свойств при производстве конструкций.

Общие характеристики

В составе сплавов присутствует некоторый процент полезных добавок, к которым можно отнести медь, марганец, кремний и так далее, однако главным элементом, который определяет свойства конструкционной стали, является углерод. Увеличение его содержания приводит к усилению прочности и устойчивости к низким температурам, что дает возможность создавать конструкции, работающие даже в условиях сурового климата, при этом выдерживать большие нагрузки.

Изначально конструкционные стали классифицируют на:

  • легированные;
  • углеродистые.


Качество углеродистых конструкционных сталей зависит от присутствия в их химическом составе фосфора и серы. Первый наделяет металл способностью к растрескиванию в процессе холодной механической обработки. Второй вызывает трещинообразование при горячей (термической) обработке под воздействием высокого давления. Применение сталей конструкционных с большим процентом серы и фосфора обосновано при изготовлении деталей с высокой степенью обрабатываемости способом резки. На основании процентного содержания данных примесей, металл классифицируется следующим образом:

  • Сталь обыкновенного качества – состав содержит около 0,5% добавок (маркируется как «Ст»).
  • Качественная сталь – до 0,0З5% примесей (качественная углеродистая сталь маркируется «Сталь»). Качественная конструкционная сталь широко используется в машиностроении.
  • Высококачественная – количество серы и фосфора в пределах 0,025% (маркируется буквой «A» в конце).
  • Сталь особо высокого качества – 0,015% вредных примесей (высокого качества углеродистая сталь маркируется в конце «Ш»).

Кроме этого, в процессе производства, металлы классифицируют в соответствии с их физико-механическими свойствами.

Типы и свойства сплавов

В зависимости от свойств, стали можно разделить на физические и механические.
К физическим свойствам относят объемную плотность = 7850 кг / м3, коэффициент теплового расширения a, коэффициент Пуассона v = 0,3 и коэффициент продольной упругости E = 210 000 Н / мм2.

К механическим свойствам: прочность, ударную вязкость и пластичность.

Прочностные свойства конструкционной стали связаны со способностью металла переносить нагрузки. Мера прочности – предел текучести и предел прочности. Прочность на растяжение – напряжение, соответствующее наибольшему усилию, полученному во время испытания на растяжение.

Ударная вязкость – способность поглощать энергию, которая передается при ударной нагрузке
Пластичность – способность стали деформироваться. Минимальная пластичность обеспечивается, если отношение предела прочности к пределу текучести составляет 1,10, относительное удлинение при разрушении составляет не менее 15%, а отношение деформации при разрушении к деформации при достижении предела текучести составляет ≥ 15.

Конкретную область применения металлопроката определяют механические и физико-химические характеристики:

  • Низколегированный сплав – содержит до 0,22% углерода и используется при возведении мостов и других конструкций, работающих при высоких и часто изменяющихся нагрузках, а также способных выдерживать постоянные перепады температур. Применяется при производстве сельскохозяйственной техники, железнодорожных вагонов, локомотивов и так далее.
  • Теплоустойчивая сталь – изготовление деталей, испытывающих постоянные нагрузки при очень высоких температурах.
  • Арматурная – после обработки показывает высокую твердость. Используется для армирования бетона, повышая его износоустойчивость и прочность.
  • Пружинная – содержит большой процент кремния и используется при изготовлении пружин, рессор и торсионных стержней, и иных подобных деталей. Для особо нагружаемых пружин в сплав добавляют ванадий и хром.
  • Машиностроительная – благодаря способности хорошо сопротивляться ударному воздействию и высокой механической прочности используется при производстве автомобилей.
  • Автоматная – используется при производстве мелких крепежных деталей, которые выпускаются на автоматических станках большими партиями (шурупы, шайбы, гайки и так далее).
  • Шарикоподшипниковая – материал, обладающий высокой твердостью и сопротивляемостью к контактной усталости. При изготовлении небольших деталей чаще всего используют высокоуглеродистую хромистую сталь, для производства деталей с большим сечением применяется хромомарганцевая сталь, прокаливающаяся на большую глубину.


Особняком стоит котельный углеродистый сплав, который применяется при изготовлении:

  • Толстолистового металла – толщина листов более 4 мм.
  • Тонколистового материала – толщина до 4 мм.

Котельные листы отличаются хорошей свариваемостью и имеют высокую прочность, поэтому используются в производстве паровых котлов, паропроводов и труб, работающих под давлением до 98Мпа, при температуре до 450 градусов. В маркировке обозначаются буквой «K» в конце.








Конструкционная углеродистая качественная сталь, марки, ГОСТы. стандарты
Россия, ГОСТ 1050-88 США, AISI Евросоюз, DIN
Сталь 08 кп А622 Fe P04/St 14
Сталь 10 А1010 1.0301
Сталь 15 А1015 1.0401
Сталь 25 А1025 1. 1158
Сталь 20К А285-А Р265GH

Зарубежные производители аналогичной продукции производят маркировку по собственным стандартам.

Дефекты конструкционных сталей

Наиболее распространенными дефектами конструкционных сталей являются:

  • Дендритная ликвация. Из-за наличия в металле легирующих элементов повышается температурный интервал кристаллизации. Диффузные процессы в легированной стали протекают медленно, поэтому материал становится склонным к дендритной ликвации и полосатости в структуре. Ликвидировать такой дефект можно диффузным отжигом.
  • Флокеныю. Наличие газов пагубно сказывается на свойствах сталей, приводя к возникновению такого дефекта как флокены, которые представляют собой трещины, которые становятся заметными при макротравленни. На извилинах флокены выглядят как округлые пятна. Чаще всего флокены появляются при быстром охлаждении металла после ковки или прокатки. Такой дефект связан с наличием в сплаве водорода, который в процессе плавки растворяется в жидком металле. Чаще всего флокены появляются в хромовых и хромоникелевых сплавах.

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.

Сталь конструкционная углеродистая качественная


Сталь 30

Сталь 35

Сталь 40

Сталь 45

Сталь 50

Сталь 55

Сталь 58

Сталь 60

Сталь ОсВ

 

СТАЛИ УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ


В машиностроении применяют углеродистые качественные стали, поставляемые по ГОСТ 1050-88. Маркируются эти стали двузначными цифрами: сталь 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие — с индексом соответственно «пс» и «кп». Кипящие стали производят марок 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп, полуспокойные — 08пс, 10пс, 15пс, 20пс.

Качественные стали широко применяются в машиностроении и приборостроении, так как за счет разного содержания углерода в них, а соответственно и термической обработки можно получить широкий диапазон механических и технологических свойств.

Низкоуглеродистые стали 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп отличаются малой прочностью и высокой пластичностью в холодном состоянии. Эти стали в основном производят в виде тонкого листа и используют после отжига или нормализации для холодной штамповки с глубокой вытяжкой. Они легко штампуются из-за малого содержания углерода и незначительного количества кремния, что и делает их очень мягкими. Их можно использовать в автомобилестроении для изготовления деталей сложной формы. Глубокая вытяжка из листа этих сталей применяется при изготовлении консервных банок, эмалированной посуды и других промышленных изделий.

Спокойные стали 08, 10 применяют в отожженном состоянии для конструкций невысокой прочности — емкости, трубы и т. д.

Стали 10, 15, 20 и 25 также относятся к низкоуглеродистым сталям, они пластичны, хорошо свариваются и штампуются. В нормализованном состоянии в основном их используют для крепежных деталей — валики, оси и т. д.

Для увеличения поверхностной прочности этих сталей их цементуют (насыщают поверхность углеродом) и применяют для деталей небольшого размера, например слабонагруженных зубчатых колес, кулачков и т. д.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г и 50Г в нормализованном состоянии отличаются повышенной прочностью, но соответственно меньшей вязкостью и пластичностью. В зависимости от условий работы деталей из этих сталей к ним применяют различные виды термообработки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и др.

Среднеуглеродистые стали применяют для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и деталей, испытывающих циклические нагрузки. В крупногабаритных деталях больших сечений из-за плохой прокаливаемости механические свойства значительно снижаются.

Дополнительные материалы по запросу «стали конструкционные углеродистые качественные»:

  1. Маркировка сталей
  2. Стали качественные






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

Главная / Конструкционные стали

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 дополнительнойтермической 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 свариваемостьопределяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

По степени раскисления

Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали. По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества делятся на:

  • спокойные (СП) — 0.12-0.3 % (Si)
  • полуспокойные (ПС) — 0.07-0.12 % (Si)
  • кипящие (КП) — не 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 (Для стали группы А отсутствие обозначения подразумевает «сп»).
  • 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

  • Ст1; Ст2 — проволока, гвозди, заклёпки.
  • Ст3; Ст4 — крепёжные детали, фасонный прокат.
  • Ст5; Ст6 — слабонагруженные валы, оси.

Конструкционные стали: механические свойства, влияние структуры и легирующих элементов

В машиностроение используются марки стали с высоким уровнем характеристик качества, таковые являются — конструкционные стали. Это прочный, надежный материал с отличными механическими свойствами. Детали из конструкционных сталей можно подвергать большим нагрузкам. Среди хороших качеств конструкционные стали обладают сопротивлением к ударным и динамическим воздействиям.

Купить металлопрокат вы можете у нас, металлобаза «УМП» предлагает широкий ассортимент металлопроката по доступным ценам и на выгодных условиях. Также мы предоставляем услуги доставки и порезки металлопроката, которая совершается по современным технологиям с профессиональным подходом.

Механические свойства стали

Детали машин часто соприкасаются в работе, поэтому сопротивление к износу должно быть на высоком уровне. Устойчивость к коррозии, ползучести и другим нежелательным воздействием также очень важный показатель.

Для того, чтобы подобрать нужную сталь для изготовления машинных деталей, нужно знать от чего зависят ее характеристики:

  • От структуры;
  • От состава;
  • От термической обработки;
  • От легирования (легирующих элементов и их количества).

Кроме этого на механические свойства стали влияют содержание углерода в материале, легироавание, дислегирование, измельчение зерна, наклеп. Повышение уровня прочности стали обычно ведет к уменьшению гибкости и пластичности.

Для того, чтобы материал был долговечен, у него должны быть на высоком уровне такие показатели, как жаростойкость, выносливость; износостойкость, коррозийная стойкость, всеми этими характеристиками сталь превосходит другие сплавы. Когда работа идет с конструкционными сталями, учитывают в первую очередь такие способы повышения прочности, чтобы не уменьшать свойства вязкости. Обычное увеличение количества углерода приводит к значительному повышению прочности и порога хладноломкости.

Влияние структуры на свойства конструкционной стали

Получение дисперсных структур после переохлаждения аустенита ведет к повышению прочности и твердости, максимальную твердость обычно имеет мартенситная структура. Но вязкость в таком случае значительно понижается, что восстанавливается отпуском за счет незначительного снижения прочности.

Двойная обработка, при которой окончательная структура формируется не из аустенита, а из мартенсита, то есть применяется закалка с последующим отпуском позволяет широко изменять прочностные свойства от максимальных, соответствующих закаленному состоянию, до минимальных, соответствующих отожженному, и важно, что при этом пластические и вязкие свойства оказываются более высокие, чем при одинарной обработке (продукты распада аустеонита. Такая двойная обработка получила название улучшения, но возможности его не безграничны.

Механические свойства стали

Прочность, МПа Текучесть, МПа Удлинение, % Сужение, % Ударная вязкость, кДж/м2 Температура полухрупкости, С°
После закалки и отпуска
1600 1400 10 45 400-600 +100
1400 1200 15 50 600-700 +50
1200 1000 18 50 700-900 0
1000 850 21 55 1000-1200 -50
900 800 23 60 1200-1400 -100
800 700 23 65 1400-1700 -120
700 600 30 70 1800-2200 -100
Без термической обработки (или одинарной термической обработки)
1000 600 6 15 100-200 +100
900 550 10 18 200-300 +70
800 550 14 22 300-600 +50
700 450 18 30 500-1000 -20
600 400 22 40 800-1200 -40
500 350 30 55 1000-1500 -60

Можно заметить, что повышение прочности за счет понижения температуры отпуска приводит к тому, что порог хладноломкости повышается, уменьшаются доли волокна в изломе и уменьшается уровень распространения трещин.

Существует наиболее эффективный путь повышения надежности стали при высокой прочности – это сочетание мелкозернистости, уменьшенное содержание вредных примесей, использование чистой шихты и вакуумирование. Высокий комплекс механических качеств свойственен продуктов отпуска мартенсита, поэтому в процессе закалки необходимо добиваться сквозной прокаливаемости.

Важный момент заключается в том, что в процессе закалки образовывается нижний, а не верхний бейнит, так как после отпуска карбидная фаза из нижнего выделяется в виде дисперсных частиц, в то время, как при исходной структуре верхнего бейнита карбиды при отпуске приобретают пластинчатую форму и свойства оказываются невысокими.

Легирующие элементы в конструкционных сталях

Влияние легирующих элементов имеет два исхода: с одной стороны, они углубляют прокаливаемость и при этом снижается порог хладноломкости, с другой стороны, они, растворяясь в феррите, повышают порог хладноломкости.

Легировать конструкционные стали необходимо в меру, когда важен первый фактор, но, когда достигнут нужный уровень прокаливаемости, тогда первый фактор перестает действовать и такое легирование несет в себе вред для стали.

Исключением может быть такой элемент, как никель, он понижает порог хладноломкости. Но при полностью вязком разрушении, то есть выше порога хладноломкости никель, как и другие элементы понижает уровень пластичности.

Если рассматривать условия закаливания легированных конструкционных сталей, нужно учитывать особенности кинетики распада аустенита сталей, легированных карбидообразующими элементами. В этих сталях скорость бейнитного превращения при 300-400 градусах температуры оказывается намного выше, чем скорость перлитного распада – 500-600 градусов.

Можно сделать общий вывод, что у легированных сталей мартенситная структура может быть достигнута более медленным охлаждением. Оно создает меньшее внутреннее напряжение, что является фактором, который повышает конструктивную прочность стали и позволяет использовать ее в машиностроении, не боясь возложенных на нее нагрузок.

Купить металлопрокат

Посмотреть прайс-лист на металлопрокат из конструкционных и других сталей, узнать цену металлопроката из различных видов стали вы можете в металлобазе «УМП». Наша компания предлагает только качественный металлопрокат по доступной цене, а наши менеджеры помогут вам определиться с заказом с профессиональной точки зрения.

Хотите купить черный металлопрокат из конструкционных и других видов сталей в Днепре или Киеве, посмотрите цены на металлопрокат или сразу обращайтесь по телефонам со страницы — контакты, наши специалисты проконсультируют и помогут в оформлении заказа.

Маркировка и применение конструкционных сталей

К стали относится огромная группа материалов, которые представляют собой сплавы железа, углерода и других веществ. Содержание углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства. К стали относятся сплавы с содержанием углерода от 0,05 до 2,14%. Минимальное содержание железа — 45%.

Содержание углерода — основной параметр стали, оказывающий влияние на все свойства

 

По назначению сталь делится на три группы:

  1. Конструкционная;
  2. Инструментальная;
  3. Специальная.

По объему производства основная часть приходится на конструкционную сталь. Она содержит до 1,2-1,3% углерода. По качеству все марки конструкционной стали можно разделить на несколько групп.

Конструкционная углеродистая сталь обычного качества

К этой группе относятся стали с наибольшим содержанием нерегламентированных примесей — газов, неметаллических включений, других металлов. В составе стали могут присутствовать в небольшом количестве, оговоренном в стандартах, такие элементы:

  1. Фосфор и сера — наиболее вредоносные примеси. Они ухудшают механические свойства стали.
  2. Кремний и марганец. В небольших количествах оказывают слабое влияние на свойства сталей, несколько улучшают свариваемость.
  3. Прочие металлы — хром, медь, никель и т. д. Допустимое количество без влияния на свойства материала — 0,3%.

Стали обычного качества маркируется буквами Ст или ВСт, после которых следует однозначное число, указывающих на номер сплава, и способ раскисления — удаления из сплава кислорода. Примеры: Ст0, Ст5кп. Содержание углерода в этих сталях 0,06—0,65%. Увеличение количества углерода приводит к повышению твердости, но и увеличивает хрупкость. Стали с небольшим количеством углерода отличаются высокой пластичностью, что позволяет использовать их для производства проволоки при помощи протяжки. Остальные стали обрабатываются на начальном этапе прокаткой. Изделия из стали с содержанием углерода свыше 0,35% можно подвергать закалке.

Стали обычного качества характеризуются удовлетворительными механическими свойства в сочетании простотой обработки и низкой стоимостью. Поэтому они широко используются для создания неответственных конструкций со слабой нагрузкой. Основная часть металлоконструкций производится из сталей этой группы.

Качественная конструкционная углеродистая сталь

Сталь этой группы отличается от стали обычного качества более жесткими требованиями к химическому составу, особенно по вредным примесям. Количество углерода составляет 0,05—0,6%. Производство изделий из этой стали ведется прокаткой, с последующей ковкой или штамповкой. Также детали из качественной стали подвергаются термической и химико-термической обработке для повышения механических свойств. Эта группа сталей используется для изготовления конструкций и деталей машин, которые подвергаются действию умеренных нагрузок.

Для обозначения сплавов из этой группы используется двухзначное число, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, после которых могут идти буквы, обозначающие особенности стали. Примеры сплава: 08, 15кп.

Легированная конструкционная углеродистая сталь

Эта группа сталей наиболее многочисленна по количеству используемых сплавов. По содержанию вредных примесей эти сплавы имеют те же ограничения, что и качественная сталь. Количество углерода также аналогично. Отличие в том, что легированные стали содержат добавки других элементов, преимущественно металлов, которые повышают различные эксплуатационные свойства.

Легированная конструкционная сталь подразделяется на 3 подгруппы:

  • Низколегированная — менее 2,5% легирующих элементов;
  • Среднелегированная — 2,5-6% легирующих элементов;
  • Высоколегированная — более 6% легирующих элементов.

Использование легирующих веществ существенно повышает стоимость стали, поэтому легированные сплавы используются там, где в них есть необходимость. Наибольшее распространение получили низколегированные сплавы, содержащие хром, кремний, марганец и никель. Такие сплавы обладают хорошей прочностью, сниженной чувствительностью к старению, хорошей свариваемостью, простотой обработки резанием и давлением. Их используют для ответственных конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам. Методы обработки сходны с теми, что используются для качественной конструкционной стали.

Обозначение легированных сталей состоит из двухзначного числа, указывающее на содержание углерода в сотых долях процента, и больших букв, обозначающих легирующие вещества. Цифра после буквы указывает содержание в процентах, если 1 или менее, то не пишется. Примеры: 20ХМ, 35Г, 40Х2Г2М.

Особой группой легированных сталей выступают нержавеющие сплавы. Они относятся к высоколегированной стали — содержание одного только хрома превышает 12%. Помимо хрома, в нержавеющих сталях присутствует хром, никель, марганец, титан. Примеры: 03Х19Г10Н7М2, 12Х18Н10Т.

Специальная конструкционная сталь

Стали этой группы используются для таких конструкций:

  • Корпуса кораблей;
  • Подшипники;
  • Железнодорожные рельсы;
  • Бандажи;
  • Оси и колеса и т. д.

Обозначение этих сталей ведется по-разному. К примеру, подшипниковые стали обозначаются буквами ШХ, после которых идут цифры, указывающие на номер сплава, и другие буквы. Все специальные конструкционные стали характеризуются высокой прочностью, но могут содержать разное количество углерода.

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, поскольку 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. Возможность адаптации в будущем — Существующий стальной каркас можно легко модифицировать в соответствии с меняющимися требованиями здания и его использованием.
  6. Качество и предсказуемость — Конструкционная сталь изготавливается вне 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. Повышение производительности — Конструкционная сталь лидирует в строительной отрасли с полностью интегрированной цепочкой поставок, которая использует 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. Из стали всегда есть решение. — Какие бы конкретные задачи ни возникали при реализации проекта, системы стального каркаса могут их решить!

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

Конструкционная сталь — обзор

2.10.6 Материал конструкции

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 они придерживаются схожего подхода. Стальные материалы делятся 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 обычно они не используются. Как общий критерий, увеличение прочности стального материала снижает его пластичность и свариваемость. Это связано с более высоким содержанием углерода.

Подразумевается, что прокатка с тем же химическим составом 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 специальные процедуры, гарантирующие, что его реакция на циклические нагрузки, присутствующие в морской среде, соответствует требованиям норм.

Прочность материала проверяется 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 (Europaische Norm / European Standard) проводится 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 удалила все зазоры. Кроме того, поскольку соединительные шины CAN изготавливаются из толстых пластин, проверка критериев TTP имеет решающее значение.

Материал сверхвысокой прочности 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. Тест материала образца

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 0,041 321694 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 1,58011

9016 0,02 9016 0,02 9016 0,02

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 дополнение к более строгим критериям в процедурах контроля качества строительства.

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 необходимой термообработки 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. Диаграмма фазового 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 можно придавать форму и использовать 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 (такого как вольфрам, цирконий, кобальт, никель 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 тип 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).Погодоустойчивые стали, которые являются подтипом высокопрочных низколегированных сталей, обладают высокой стойкостью к атмосферной коррозии, образуя на поверхности пассивный ржавый слой, являясь одной из важных конструкционных сталей. В основном используется в конструкционных формах и пластинах.

Кованая сталь:

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 форма конструкции

Формы конструкционной стали, 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

Эти стали имеют ассоциированный идентификационный номер сплава, начинающийся 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 разные серии спецификаций.Для всех сталей есть специальные названия.

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

5.) Преимущества и недостатки конструкционных сталей

ПРЕИМУЩЕСТВА НЕДОСТАТКИ
Высокое отношение прочности к массе Подвержен коррозии
Простое и массовое производство Высокая стоимость для обеспечения устойчивости к коррозии
Формованный и отформованный Усталость
Дешево Устойчивость к устойчивости
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 излишнего 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

Конструкционная сталь широко применяется в горнодобывающей промышленности. Большинство компонентов горного основания усилено конструкционной сталью. Все цеха, офисы, конструктивные 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.

Морские суда

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 существует множество применений конструкционной стали. 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 «Значение 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 себя.

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 работы в проектах стальных конструкций, таких как высотные здания, системы крыш, детали мостов, промышленные здания и производство соответствующего строительного оборудования. Мы можем выполнять проекты в соответствии с EN 1090-1 EXC2, EXC3 и EXC4. Наши сварочные процедуры соответствуют стандарту EN ISO 3834-2.

Мы предлагаем комплексные услуги поиска 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:

Изучение конструкционной стали | Что такое конструкционная сталь?

«Мост Александра» от цаипроекта находится под лицензией CC BY 2.0.

Конструкционная сталь — это универсальный строительный материал, который обеспечивает прочность конструкции и универсальность изготовления, от зданий, которые мы посещаем, до домов, в которых мы живем, до дорог, по которым мы путешествуем.

В этой статье более подробно рассматриваются конструкционная сталь, ее состав, характеристики, использование и многое другое. Для получения информации о конкретных марках конструкционной стали просмотрите нашу страницу с листами из высокопрочной низколегированной конструкционной стали.

Что такое конструкционная сталь?

Конструкционная сталь — это регулируемая категория стали, которая должна соответствовать отраслевым стандартам по составу и допускам на размеры. В США ASTM International определяет и регулирует марки стали. Точно так же в Канаде и Европе есть свои регулирующие органы и стандарты.Хотя Leeco ® Steel поставляет стальной лист CSA G40.21 и стальной лист стандарта EN, в этой статье основное внимание будет уделено стандартам ASTM.

Существует множество марок конструкционной стали, наиболее популярными из которых являются ASTM A36 и ASTM A572. Эти и другие марки конструкционной стали в основном используются для изготовления каркасов зданий и мостов. Также они используются при строительстве:

  • Строительное оборудование
  • Грузовые вагоны
  • Машины
  • Запчасти для грузовиков
  • Башни передачи
  • Стрела крановая
  • Рамы грузовые

Согласно исследованию, опубликованному Американским институтом стальных конструкций, конструкционная сталь составляла 47% всех строительных материалов, поэтому весьма вероятно, что любое здание, мост или сооружение, с которыми вы столкнетесь, в какой-то мере связано с конструкционной сталью.

Производство и испытания конструкционной стали

Чтобы полностью понять, чем конструкционная сталь отличается от не конструкционной стали, такой как сталь, используемая в надземных резервуарах для хранения, кораблях или кузовах грузовиков, мы должны сначала взглянуть на состав конструкционной стали.

Сталь может быть произведена из вторичной переработки старой стали или из сырья. Процесс преобразования переработанной стали в новую включает плавление существующей стали и ее очистку в соответствии с определенными спецификациями.Производство стали из сырья — гораздо более длительный процесс.

Сталь — это сплав, состоящий из железа и углерода, которых много, но редко можно найти в чистом виде. Для производства стали из сырья железо извлекается из железной руды, богатой оксидами железа. В Соединенных Штатах большая часть железной руды добывается из таконита, который в изобилии встречается в Миннесоте. В процессе добычи таконит превращается в песчаный состав, а магниты используются для отделения железной руды (в форме магнетита) от других минералов и веществ.

В то время как железо обычно считается твердым и прочным, сырая железная руда на самом деле достаточно мягкая, чтобы ее можно было разрезать ножом и мышцами. Именно добавка углерода придает сплавам на основе железа прочность.

Наиболее распространенный способ производства сплава железа с углеродом — это смешивание кокса, обогащенной углеродом формы угля, с железной рудой и нагревание до возгорания кокса. Этот интенсивный нагрев заставляет кокс выпадать углерод и связываться с кислородом из оксидов железа, оставляя смесь железа и углерода.Этот процесс известен как сокращение.

После восстановления в материале содержится около 4% углерода. Затем он подвергается дополнительным процессам нагрева и охлаждения, чтобы уменьшить количество углерода, делая материал более твердым и прочным. Материал становится сталью, когда содержание углерода падает ниже 2,1% от веса материала. Для производства конструкционной стали необходимо дальнейшее уменьшение содержания углерода до тех пор, пока его состав не составит всего 0,05-0,25%.

Конечным результатом является конструкционная сталь, которая отличается высоким соотношением прочности и веса, на 100% пригодна для вторичной переработки и имеет экономичную цену.Существует множество марок конструкционной стали, каждая из которых немного различается по составу. Эти композиции играют важную роль в определении материала, необходимого для любого конкретного проекта.

В качестве альтернативы сталь может быть подвергнута дальнейшей обработке — путем дополнительных обработок нагревом и охлаждением и / или добавлением сплавов, таких как хром, молибден и титан, для повышения твердости. Эти процессы влияют на общую хрупкость, в большинстве случаев, делая получаемый материал не идеальным для использования в конструкции.

Конструкционная сталь

Ниже представлен состав двух популярных марок конструкционной стали: ASTM A36 и ASTM 572. Другие марки конструкционной стали имеют аналогичный состав, но могут также содержать дополнительные сплавы или подвергаться дальнейшей обработке.

Марка Углерод Марганец фосфор сера Силикон
A36 0.25-0,29% 0,80–1,20% 0,030% 0,030% 0,15-0,40%
A572 0,21-0,26% 1,35–1,65% 0,030% 0,030% 0,15-0,40%
A514 * 0,10-0,21% 0,40–1,50% 0,15-0,80%

* A514 также содержит 0.48% хрома, 0,2% молибдена, 0,02% титана, 0,05% ванадия и 0,003% бора.

Основное различие в составе конструкционной и неконструкционной стали заключается в наличии дополнительных сплавов, которые увеличивают твердость, но также увеличивают хрупкость. В некоторых случаях из дополнительных сплавов по-прежнему получается конструкционная сталь, но в других случаях произведенная сталь слишком хрупкая, чтобы ее можно было использовать в конструкционных целях.

Предел текучести и прочности

Помимо химического состава, предел текучести и предел прочности помогают определить марку стали и общее применение.

Предел текучести — это максимальная точка напряжения, при которой материал постоянно меняет форму. Например, при прыжке с трамплина доска естественным образом изгибается, чтобы поглотить ваш вес и энергию, но как только вы прыгнете с доски, доска вернется к своей первоначальной форме.

Предел текучести доски — это точка, в которой она изгибается под действием веса и энергии и остается постоянно изогнутой даже после того, как дайвер спустится.

Предел текучести — важная характеристика конструкционной стали, которая должна иметь некоторую отдачу для поглощения веса.Например, в мостах предел текучести — это максимальный вес, который мост может выдержать до того, как он подвергнется необратимому повреждению.

Предел прочности на разрыв — это точка, в которой изогнутый материал сломается. В нашем примере с трамплином это вес и энергия, которые потребуются, чтобы сломать доску.

Удлинение — это процент увеличения длины растянутого материала до его разрыва. В нашем примере с трамплином это будет процент увеличения длины доски перед щелчком.Относительное удлинение используется для измерения пластичности или способности материала растягиваться до того, как он станет слабым или хрупким.

Ниже представлена ​​диаграмма, на которой показаны пределы текучести и предела прочности трех типов обычных конструкционных сталей. Эти точки измеряются в фунтах на квадратный дюйм («psi») или килопутах на квадратный дюйм («ksi»), как показано ниже. Иногда на них также ссылаются в мегапаскалях.

Марка Предел текучести Предел прочности
A36 36 тысяч фунтов / кв. Дюйм 58-80 тысяч фунтов на квадратный дюйм
A572-50 50 тысяч фунтов / кв. Дюйм * 65 тысяч фунтов на квадратный дюйм
A514 90-100 тысяч фунтов / кв. Дюйм 100-130 тысяч фунтов / кв. Дюйм *

* Предел прочности при растяжении для ASTM A514 зависит от толщины

Эти показатели имеют решающее значение для инженеров, поскольку они планируют материалы, необходимые для конкретного проекта.

Испытание на удар по Шарпи

Особенно важна для конструкций их способность поглощать энергию. Хрупкие материалы могут поглощать лишь небольшое количество энергии до разрушения или разрушения. Конструкционная сталь сочетает в себе прочность и пластичность, что позволяет ей поглощать большое количество энергии до выхода из строя.

Испытание на удар по Шарпи, названное в честь Жоржа Шарпи, который стандартизировал испытания на удар, использует маятник с тяжелым молотком для измерения количества энергии, которое может поглотить тип стали.Этот тест идет дальше и проверяет удары при различных температурах. Это важно для стальных конструкций, находящихся на открытом воздухе при экстремальных температурах.

Испытания по Шарпи довольно распространены для проектов из конструкционной стали. Небольшой образец стали, известный как купон, вырезается из эталонной пластины и доставляется в независимую лабораторию для тестирования. Результаты говорят инженерам, подходит ли материал для их проекта.

Конструкционная сталь в строительстве

При выборе сырья для строительства здания инженеры часто принимают во внимание такие факторы, как прочность и конструктивность.Благодаря своей прочности, обрабатываемости и пластичности конструкционная сталь является одним из наиболее распространенных материалов, используемых в строительстве коммерческих и промышленных зданий.

Высокие точки растяжения и добавление упрочняющих сплавов гарантируют, что детали из конструкционной стали достаточно прочны, чтобы выдерживать нагрузки здания без разрушения. Например, небоскребы часто строятся из конструкционной стали из-за прочности материала. По сравнению с другими распространенными строительными материалами, такими как бетон, сталь является прочным, но относительно легким материалом, используемым для возведения каркасов высотных зданий.

Обрабатываемость конструкционной стали позволяет строительным конструкторам сваривать или скреплять материал болтами различных форм. Двумя распространенными применениями стали, используемой в строительстве, являются конструкционные профили, на которые приходится около 25% стали, используемой в зданиях, и арматурные стержни, на которые приходится около 44% стали, используемой в зданиях.

В зонах, подверженных землетрясениям, пластичность является важным свойством конструкционной стали в материалах, используемых для строительства.Высокая пластичность позволяет конструкционным стальным каркасам растягиваться и перемещаться под воздействием землетрясения, делая здание менее подверженным разрушительным структурным повреждениям.

Испытания по Шарпи стальной лист для строительных конструкций важен для конструкций, построенных в холодных условиях, так как это испытание гарантирует, что сталь достаточно прочная, чтобы выдерживать экстремально низкие температуры без трещин и разрывов.

Обладая относительно высокими точками растяжения, пластичностью и наличием сплавов, повышающих прочность и обрабатываемость, A36 и A572 представляют собой две марки конструкционной стали, обычно используемые в строительстве.

Вперед и сборка

Конструкционная сталь — это каркас нашей инфраструктуры, и мы каждый день полагаемся на ее прочность, долговечность и долговечность. Leeco Steel поставляет в больших количествах многие марки конструкционной стали компаниям по всей стране и по всему миру. Просмотрите и получите расценки на наши предложения из листовой конструкционной стали или свяжитесь с экспертом Leeco сегодня, чтобы разместить заказ.

Что такое конструкционная сталь и как она создается?

Одним из наиболее важных ресурсов в строительстве, будь то строительство мостов, зданий или других крупных сооружений, является конструкционная сталь.В материале содержится длинный список преимуществ, которые необходимы компаниям, которые создают и поддерживают инфраструктуру нашей страны.

Основой многих проектов является конструкционная сталь. Вот почему так важно, чтобы сложный и требовательный процесс, который требуется для формирования материала и адаптации его к тому, что он станет частью, был настолько важен. Когда с ним не обращаются правильно, существуют очевидные риски, связанные с долгосрочной жизнеспособностью проекта.

Как это сделано?

В то время как сокращенная версия того, как создается конструкционная сталь, включает нагревание железа и добавление определенных веществ для достижения определенных свойств, длинная версия гораздо сложнее.

Сырое железо — главный ингредиент, но в природе его редко можно найти в чистом виде. Чаще всего он уже содержит углерод, но обычно в слишком высокой концентрации. Некоторое количество углерода необходимо удалить, но не весь. Из-за этого производство стальных изделий может быть сложным процессом.

  1. Сначала сырая железная руда измельчается и сортируется. Существует ряд различных процессов рафинирования, каждый из которых предназначен для сортировки лучших сортов железа, обычно около 60 процентов.
  2. Руда загружается в доменную печь сверху и нагревается, а горячий воздух вдувается в печь снизу.Происходящая реакция начинается с удаления примесей по мере того, как чистое железо опускается на дно печи.
  3. Расплавленный чугун отводится и далее нагревается для включения других веществ, таких как марганец, которые придают другие свойства готовому стальному изделию.

После того, как сталь была создана, ей придают множество различных конфигураций, в зависимости от того, как она будет использоваться. Наиболее распространены балки, швеллеры, уголки, пластины и полые стальные трубы.

Чем он отличается?

Есть несколько различных конфигураций, в которых вы можете найти его, но по большей части это одно и то же внутри. Как и другие виды стали, основными компонентами являются железо и углерод. Чем больше углерода добавлено в сплав, тем выше прочность и ниже пластичность готового изделия. В процессе производства могут быть добавлены другие химические вещества или вещества, которые могут:

  1. Повышение силы
  2. Обеспечивает большую или меньшую пластичность
  3. Улучшение экономики использования

Марганец — одна из самых распространенных добавок к конструкционной стали после железа и углерода.Марганец улучшает обрабатываемость стали, а также помогает связать сталь лучше, чтобы противостоять растрескиванию и расколу во время процесса прокатки.

Доля углерода в конструкционной стали важна при рассмотрении того, как металл будет использоваться. Хотя более низкое содержание углерода облегчает сварку, оно также может усложнить работу с материалом в целом, что снижает скорость его изготовления. При рассмотрении вопроса о его использовании важно найти идеальный баланс.

Полученный стальной продукт имеет отличное соотношение малого веса и огромной прочности, что делает его идеальным строительным материалом.

  1. Большие здания выигрывают от скорости строительства.
  2. Промышленные здания можно строить дешевле и легче ремонтировать
  3. Жилые помещения отличаются повышенной прочностью и долговечностью
  4. Конструкционная сталь

  5. выгодна для мостов благодаря малому весу и высокой прочности

Производство

Даже после формования конструкционная сталь требует изготовления и сварки.Опытный изготовитель или сварщик может воспользоваться относительной пластичностью конструкционной стали для создания любой формы, необходимой для конкретного применения.

Сварка в значительной степени заменяет клепку в качестве выбранного метода изготовления конструкционной стали, и не без оснований. Сварные конструкции:

  1. Легче, чем аналогичные клепаные конструкции
  2. Более экономично
  3. Легче ориентироваться и формовать, чем их клепаные аналоги

По всем вопросам, связанным с конструкционной сталью, обращайтесь к нашей команде Swanton Welding Company.Мы обслуживаем Огайо как одного из крупнейших производителей металла с 1985 года. У нас есть услуги и опыт, чтобы превзойти все ваши ожидания в области производства металла.

Стальная балка

Семейство балочных мельниц

Основанная в 1987 году как совместное предприятие Nucor Corporation и Yamato Kogyo, Co., Nucor-Yamato Steel была основана с целью революционизировать производство стальных конструкционных профилей в Северной Америке. Первоначальное партнерство объединило две независимые технологии, которые ранее были успешными в сталелитейной промышленности: мини-стан и литье заготовок балок.Эта комбинация позволила повысить эффективность производства стальных конструкционных профилей. Это позволило нам стать самым безопасным, высококачественным, наиболее рентабельным и производительным сталеплавильным предприятием в мире, и сегодня Nucor-Yamato Steel является крупнейшим сталелитейным заводом в Западном полушарии.

Успех Nucor Yamato привел к открытию нашего второго завода по производству строительных конструкций в Беркли, штат Южная Каролина, в 1998 году. Общая производственная мощность превышает 3.25 миллионов тонн, мы можем производить широкий ассортимент профилей и материалов. Наша конструкционная сталь помогла сформировать очертания и соединить людей с городами, пригородами и за пределами города, выступая в качестве структурных систем в зданиях и мостах по всему миру.

Наш успех является прямым результатом стремления всей нашей команды постоянно улучшать наш портфель, тем самым позволяя проектам наших клиентов быть эффективными, экономичными и экологически безопасными.Мы демонстрируем это обещание, инвестируя в наших товарищей по команде, в наше оборудование и инновации, необходимые для того, чтобы всегда производить сталь более высокого качества и расширять ассортимент нашей продукции.

Универсальность и адаптируемость, продемонстрированные нашими товарищами по команде в Nucor-Yamato Steel и Nucor Steel Berkeley, не только способствовали нашему признанию в качестве лидера в бизнесе металлоконструкций, но также позволили нам добиться успеха в наших усилиях всегда заботиться о наши клиенты, будучи ответственными за культуру и охрану окружающей среды в сообществах, где мы живем и работаем.

Стальные конструкции Эль-Пасо Техас

ЗАЯВЛЕНИЕ О МИССИИ

Наша миссия — своевременно предоставлять нашим клиентам качественный продукт с соблюдением самых высоких профессиональных отраслевых стандартов. Мы делаем упор на профессиональных и этических принципах ведения бизнеса с нашими клиентами, поставщиками и сотрудниками.

Добро пожаловать в Услуги по производству конструкционной стали , мы являемся производителями и поставщиками:

  • Конструкционная сталь
  • Стальные балки
  • Стальной пол и настил крыши
  • Сталь для армирования бетона

Услуги по производству строительных конструкций — производитель конструкционной стали и арматурной стали для бетона, а также поставщик стальных балок, металлических полов и настилов крыш.Несмотря на то, что наша компания была основана в июле 2003 года, команда компании Structural Steel Services имеет более чем 100-летний совокупный опыт работы в сталелитейном бизнесе. Мы заработали отличную репутацию и знаем отрасль от и до конца, чтобы способствовать развитию наших клиентов. Мы также обслуживали ряд известных клиентов в Западном Техасе, Южном Нью-Мексико и Восточной Аризоне и гордимся тем, что даем каждому клиенту только высшее удовлетворение во всем, что мы делаем.Все наши сварщики сертифицированы AWS, и все производственные процессы выполняются в строгом соответствии с последней редакцией Американского института стальных конструкций.

Structural Steel Services принадлежит Мэгги Чакон, которая была удостоена награды Миноритарный производитель 2012 года и управляется Роем Чаконом, генеральным менеджером, который был назван человеком года из меньшинства администрации малого бизнеса США в 2007 году.

Услуги по производству металлоконструкций — это исторически недоиспользуемый бизнес в Техасе (HUB) и бизнес, аккредитованный бюро Better Business Bureau.

Чтобы узнать больше о наших услугах и прошлых проектах, посетите наш веб-сайт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *