Классификация строительных сталей и чугунов. Классификация сортового проката

министерство образования  и науки РФ

федеральное агентство  по образованию

Пермский государственный технический  университет

строительный факультет

Кафедра сварочного производства и  технологий конструкционных материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Классификация  строительных сталей и чугунов. Классификация сортового проката»

(реферат)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

составил

студент группы Пск-10

Бикчантаев а.а.

принял профессор, доктор технических наук Игнатов М. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.................................................................................................................. 3

1. Классификация сталей..........................................................................................4
2. Классификация чугунов........................................................................................7
3. Классификация сортового проката.....................................................................8

      Библиографический список...................................................................................14

 

 

 

Введение

 

Цель работы: ознакомиться с разновидностями сталей по химическому составу (зависимость марки стали от химического состава); изучить сортамент прокатных изделий (материалы для изготовления, диапазон размеров каждого изделия, сфера применения в строительстве); узнать правила приема проката.

Задача: найти интересующую информацию, пользуясь государственными стандартами (ГОСТ, ТУ и СНиП) и ознакомиться с ней.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация сталей

1.1. По химическому составу

 

По химическому составу различают  конструкционные и инструментальные стали. Конструкционные стали - это сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода (С) при малом содержании других элементов. Они обладают высокой пластичностью и хорошо деформируются. Углерод сильно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания. Конструкционные стали можно классифицировать по нескольким параметрам:

 

1.2. По качеству

 

Стали обыкновенного  качества

 

Изготавливаются по ГОСТ 380-71. Обозначают буквами Ст и условными номерами от 0 до 6, например: Ст 0, Ст 1, ..., Ст 6. Степень  раскисления обозначают буквами  сп (спокойная сталь), пс (полуспокойная), кп (кипящая), которые ставят в конце  обозначения марки стали.

В зависимости от назначения различают  три группы сталей обыкновенного  качества: А, Б и В. В марках указывают  только группы Б и В, группу А не указывают.

Группа А поставляются только по механическим свойствам, химический состав сталей этой группы не регламентируется, он только указывается в сертификатах завода-изготовителя. Стали этой группы обычно используются в изделиях в  состоянии поставки без обработки  давлением и сварки. Чем больше цифра условного номера стали, тем  выше ее прочность и меньше пластичность.

Группа Б поставляется только с  гарантируемым химическим составом. Чем больше цифра условного номера стали, тем выше содержание углерода. Эти стали в дальнейшем могут  подвергаться деформации (ковке, штамповке  и др.), а в отдельных случаях  и термической обработке. При  этом их первоначальная структура и  механические свойства не сохраняются. Знание химического состава стали  позволяет определить температурный  режим горячей обработки давлением  и термообработки.

Группа В могут подвергаться сварке. Их поставляют с гарантированным  химическим составом и гарантированными свойствами. Стали этой группы маркируются  буквой В и цифрой, например —  В СтЗпс. Эта сталь имеет механические свойства, соответствующие ее номеру по группе А, а химический состав —  номеру по группе Б с коррекцией по способу раскисления.

 

 

 

 

Качественные  конструкционные стали

 

Этот класс углеродистых сталей изготавливается по ГОСТ 1050—74. Качественные стали поставляют и по химическому  составу, и по механическим свойствам. К ним предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей (серы не более 0,04 %, фосфора не более 0,035 %), неметаллических включений и газов, макро- и микроструктуры.

Качественные конструкционные стали маркируют двузначными цифрами 08, 10, 15, ..., 85, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента с указанием степени раскисленности (кп, пс).

Качественные стали делят на две группы: с обычным содержанием  марганца (до 0,8 %) и с повышенным содержанием (до 1,2 %). При обозначении последних  в конце марки ставится буква  Г, например 60 Г. Марганец повышает прокаливаемость и прочностные свойства, но несколько снижает пластичность и вязкость стали.

При обозначении кипящей или  полуспокойной стали в конце  марки указывается степень раскисленности: кп, пс. В случае спокойной стали  степень раскисленности не указывается.

По содержанию углерода качественные конструкционные стали подразделяются:

низкоуглеродистые (до 0,25 % С),

среднеуглеродистые (0,3—0,55 % С)

высокоуглеродистые (0,6—0,85 % С).

Для изделий ответственного назначения применяют высококачественные стали  с еще более низким содержанием  серы и фосфора. Низкое содержание вредных  примесей в высококачественных сталях дополнительно удорожает и усложняет  их производство. Поэтому обычно высококачественными  сталями бывают не конструкционные, а инструментальные стали. При обозначении высококачественных сталей в конце марки добавляется буква А, например сталь У10А.

Инструментальные стали, содержащие 0,7—1,3% С, используют для изготовления ударного и режущего инструмента. Их маркируют У7, У13, где У означает углеродистую сталь, а цифра — содержание углерода в десятых долях процента.

 

1.3.Строительные стали

 

Строительная сталь предназначается  для изготовления строительных конструкций  — мостов, газо- и нефтепроводов, ферм, котлов и т. д. Все строительные конструкции, как правило, являются сварными, и свариваемость — одно из основных свойств строительной стали.

Конструкционные низколегированные  стали в горячекатаном или  нормализованном состоянии применяют  для строительных конструкций, армирования  железобетона, магистральных нефте- и газопроводов. Для изготовления деталей машин их применяют сравнительно редко.

Эта группа сталей содержит относительно малые количества углерода 0,1—0,25 %. Повышение прочности достигается  легированием обычно дешевыми элементами — марганцем и кремнием.

Простые углеродистые строительные стали  — Ст1, Ст2 и СтЗ, поставляются по ГОСТ 380—71. Наиболее широко применяется  сталь марки СтЗ, которую для  сварных конструкций следует  поставлять по требованиям группы В, а для несварных конструкций  — по группе А.

Из полученных тремя способами  раскисления сталей (спокой полуспокойная  и кипящая) более надежна сталь  спокойная, имеющая более низкий порог хладноломкости.

Таким образом, следует применять  для несвариваемых конструкций (или  свариваемых неответственных конструкций) — кипящую сталь, для сварных  расчетных конструкций — полуспокойную  или спокойную сталь. Для ответственных  конструкций, а также для сооружений, работающих в условиях низких температур, следует применять нормализованную  или термически улучшенную сталь.

Низколегированные или строительные стали повышенной прочности (СТ СЭВ 4422-83) - в отличие от конструкционных легированных сталей, строительные стали повышенной прочности у потребителей не подвергаются термической обработке, т. е. структура и служебные характеристики формируются при производстве сталей.

По сравнению с углеродистыми  сталями более высокая прочность  строительных низколегированных сталей достигается упрочнением феррита  за счет легирования сравнительно малыми количествами кремния и марганца, а также хрома, никеля, меди и некоторых  других элементов.

К низколегированным строительным сталям относятся стали марок 14Г2, 17ГС, 14ХГС, 15ХСНД, 34Г2АФ, 17Г2АФБ и другие. Сталь 15ХСНД, содержащая никель и медь, работает в конструкциях до —60°С без  перехода в хрупкое состояние. Кроме  того, введение этих элементов увеличивает  коррозионную стойкость стали в  атмосферных условиях.

Все такие стали имеют низкое содержание углерода (<0,22% С) .

Строительные стали применяют  главным образом в виде листов разной толщины, а также в виде сортового проката. Применение в  строительных конструкциях более прочных  низколегированных сталей вместо углеродистых дает возможность снизить расход металла на 15—25 %. Несмотря на несколько  более высокую стоимость их использование  экономически целесообразно.

 

 

 

2. Классификация чугунов

В зависимости от того, в какой  форме присутствует углерод в  сплавах, различают белые, серые) высокопрочные  чугуны, чугуны с вермикулярным графитом и ковкие чугуны. Высокопрочные чугуны и чугуны с вермикулярным графитом являются разновидностью серых, но из-за повышенных механических свойств их выделяют в особые группы.  
Белые чугуны из-за большого количества цементита твердые (450… 550 НВ), хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны - отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготовляют прокатные валки, лемеха плугов, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа.  
В промышленности широко применяют серые, высокопрочные и ковкие чугуны, в которых весь углерод или часть его находится в виде графита. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, а также высокие антифрикционные свойства вследствие низкого коэффициента трения. Вместе с тем включения графита снижают прочность и пластичность, так как нарушают сплошность металлической основы сплава. Серые, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на их механических свойствах, которые в большой степени зависят от структуры металлической основы. Проч ность, твердость и износостойкость чугунов растут е увеличением количества перлита в металлической основе, которая по всем показателям близка к сталям.  
Серыми называются чугуны с пластинчатой формой графита. По химическому составу серьте чугуны разделяют на обычные (нелегированные) и легированные. Обычные серые чугуны сплавы сложного состава, содержащие основные элементы: Fе, С, Si - и постоянные примеси: Мn, Р и S. Обозначают серые чугуны индексами СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30. Цифра в обозначении указывает на предел прочности чугуна при растяжении в 0,1 МПа.  
Высокопрочными называют чугуны, которых графит имеет шаровидную форму. Их получают модифицированием магнием, который вводят в жидкий чугун в количестве 0,02 ... 0,08 %.  
По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть ферритным или перлитным. Ферритный чугун в основном состоит из феррита и шаровидного графита, допускается до 20 % перлита. Структура перлитного чугуна - пластинчатый перлит и шаровидный графит, допускается до 20 % феррита.  
Шаровидный графит - менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый, поэтому он меньше снижает механические свойства металлической основы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ и числа, обозначающего предел прочности чугуна при растяжении в 0,1 МПа, например ВЧ35.

Ковкие чугуны—разновидность серых чугунов, получаемая путем длительного (до 80 ч) выдерживания при высокой температуре. Такая термическая обработка называется томлением. При этом цементит распадается, и выделившийся при его распаде графит образует хлопьевидные включения, равномерно рассеянные в массе феррита. Ковкие чугуны наиболее пластичны из всех видов чугунов. Из серых чугунов изготовляют элементы строительных конструкций, в том числе и таких ответственных, как опорные части железобетонных балок, ферм, башмаки под колонны, тюбинги для тоннелей метрополитена и др.

Ковкие чугуны обозначают буквами  и последующими цифрами, первая из которых  характеризует прочность при  растяжении в 0,1 МПа, а вторая пластичность (%) КЧ 30-6, КЧ60-3 и т.д.

 

3. Классификация сортового проката

3.1. Арматура

Арматура - это изделие из металла, применяемое для армирования железобетонных конструкций. Стандарт - ГОСТ 5781-82. Стандарт распространяется на горячекатаную круглую сталь гладкого и периодического профиля, предназначенную для армирования обычных железобетонных конструкций (арматурная сталь).

Арматура изготавливается:

• Класса AI - гладкой;
• Класса АII, AIII, AIV, AV, AVI - периодического профиля.

Арматурную  сталь изготавливают из углеродистой и низколегированной стали. Стержни  изготавливаются длиной от 6 до 12 м:

• мерной длины;
• мерной длины с немерными отрезками длиной не менее 2 м не более 15% от массы партии;
• немерной длины.

3.2. Балка

Стандарт – ГОСТ 19425-74.

Балка двутавровая - это изделие из металла, применяемое в крупнопанельном, промышленном и гражданском строительстве для перекрытий, колонных металлоконструкций, мостовых сооружений, опор и подвесных путей.

Металлические балки различают по толщине стенки и полки, по расположению граней полок (с параллельными гранями, с уклоном внутренних граней), по назначению, по способу производства, по техническим характеристикам, например:

• балка металлическая двутавровая стальная специальная;
• балка металлическая двутавровая из углеродистой и низколегированной стали;
• балка стальная горячекатаная;
• балки с параллельными гранями полок:
• Б - нормальные балки;
• Ш - широкополочные;
• К - колонные балки;
• балки с уклоном граней полок:
• балки обычные;
• балки специальные:
• М - для подвесных путей;
• С- балки для армирования шахтных стволов.