Металлы и металлические изделия

Легированные стали помимо компонентов, входящих в углеродистые стали, содержат легирующие элементы, повышающие качество стали с особыми свойствами. Каждый элемент оказывает свое влияние на сталь. Марганец (Г) повышает прочность, износостойкость стали и сопротивление ударным нагрузкам без снижения ее пластичности. Кремний (С) повышает упругие свойства. Никель (Н) и хром (Х) улучшают механические

свойства, повышают жаростойкость и коррозионную стойкость. Молибден улучшает механические свойства стали.

Легированные стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали со специальными свойствами (нержавеющие, жаростойкие и др.). Для строительных целей применяют в основном конструкционные стали.

Конструкционные низколегированные стали, содержат не более 0.6 % углерода. Общее содержание легирующих элементов не превышает 5 %.Низколегированные стали, обладают наилучшими механическими свойствами после термической обработки.

При маркировке легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, следующие за ним буквы – условное обозначение легирующих элементов. Если количество легирующего элемента составляет 2 % и более, то после буквы ставят еще цифру, указывающую это количество. Например, марка стали 25ХГ2С показывает, что в ней содержится 0,25 % углерода, около 1 % хрома, 2 % марганца и около 1 % кремния. При маркировке высококачественных легированных сталей (с низким содержанием серы и фосфора) в конце ставится буква А.

В строительстве применяют легированные стали марок 10ХСНД, 15ХСНД для ответственных металлических конструкций (ферм, балок); 35ХС; 25Г2С, 25ХГ2СА, 30ХГСА и 35ХГСА – для арматуры предварительно напряженного бетона.

Прочность на растяжение таких сталей в 2 .3 раза выше, чем обыкновенных углеродистых сталей Ст3 и Ст5. Так, у стали 30ХГСА предел прочности при растяжении не менее 1100 МПа, а у стали 35ХГСА – не менее 1600 МПа (у стали Ст5 - 500 .600 МПа). Такие высокие показатели позволяют получать из легированных сталей более легкие конструкции при сохранении необходимой несущей способности. Это снижает расход металла. Изменения физико-механических свойств стали можно добиться путем направленной термической обработки. Меняя режим нагрева, можно фиксировать ту или иную структуру стали. Закалка заключается в нагреве стали до 800 . 1000° и быстром охлаждении в воде или в масле. При закалке образуется мартенситовая структура стали с высокой твердостью и прочностью, а также пониженной пластичностью и ударная вязкостью.

Нормализация – нагрев стали с последующим охлаждением на воздухе. При этом образуется однородная мелкозернистая структура стали с высокой пластичностью и ударной вязкостью).

Отпуск – медленный нагрев стали до 250 .350°С, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение на воздухе. Отпуск производится для снижения уровня внутренних напряжений и перевода стали в ферритно-цементитную структуру. Этот процесс как бы обратный закалке. Основная задача отпуска – повышение пластичности стали с сохранением высокой прочности.

6.5 Стальной прокат, арматура и изделия

Стальные конструкции выполняют из прокатных элементов различного профиля, трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и неравнополочные, квадратные и прямоугольные трубы. Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.

Стержневая арматурная сталь представляет собой горячекатаные стержни диаметром 6 .80 мм. В зависимости от марки стали и соответственно физико-механических показателей стержневую арматуру делят на шесть классов. С повышением класса увеличивается предел прочности и снижается относительное удлинение при разрыве арматурной стали.

Арматурные стержни класса А-I гладкие, А-II .А-VI – периодического профиля, что улучшает их сцепление с бетоном. Стержневую арматуру диаметром более 10 мм поставляют в виде прутков длиной от 6 до 18м; диаметром 6 .9мм – в бухтах и выпрямляют в стержни на месте применения.

Стальную арматурную проволоку изготовляют двух классов: В-I – из низкоуглеродистой стали (предел прочности 550 .580 МПа) и В-II – из высокоуглеродистой или легированной стали (предел прочности 1300 .1900 МПа). Проволоку получают из стальных прутьев путем вытяжки; при этом она упрочняется в результате изменения структуры металла (явление наклепа). Проволока класса В-I предназначена для армирования бетона без предварительного напряжения, а В-II – для предварительно напряженного армирования. Если на проволоке делают рифления для улучшения сцепления с бетоном, то в обозначение добавляют букву р (например, Вр-I или Вр-II).

Из стальной проволоки изготовляют также арматурные сетки и каркасы, нераскручивающиеся пряди (трех-, семи- и двенадцатипроволочные) марок П-3, П-7 и П-12 и стальные канаты. Канаты и пряди используют для напряженной арматуры

6.6 Коррозия металлов и способы защиты от неё

Коррозия металлов – процесс разрушения металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой, в результате которого металлы окисляются и теряют присущие им свойства. Ежегодно в мире в результате коррозии теряется 10 . 15 % выплавляемого металла.

Химическая коррозия – разрушение металлов и сплавов в результате окисления при взаимодействии с газами (О2, SО2 и др.) при высоких температурах или с органическими жидкостями – нефтепродуктами, спиртом и т. п.

Электрохимическая коррозия – разрушение металлов и сплавов в воде и водных растворах. Для развития коррозии достаточно, чтобы металл был просто покрыт тончайшим слоем адсорбированной воды.

Для повышения долговечности и сохранения декоративности металлоконструкции защищают от коррозии. Наиболее простой способ, нанесение на его поверхность водонепроницаемых неметаллических покрытий (битумных, масляных и эмалевых красок), покрытие металлов тонким слоем пластмассы или металла (оловом, цинком, хромом, никелем и др.). Покрытие цинком используют для защиты от коррозии закладных деталей железобетонных изделий, водопроводных труб, кровельной жести. Защитный слой наносят гальваническим (электролитическим осаждением из раствора солей) или термическим методом (окунанием в расплав металла или распылением расплава).

Для получения металлов, хорошо противостоящих коррозии, применяют легирование. Так, вводя в сталь хром и никель в количестве 12 .20 %, получают нержавеющие стали, стойкие в минеральных кислотах.

 Скачать реферат