Классификация сталей по химическому составу и по механическим свойствам
Маркировка сталей ведется согласно пределу текучести, но стоит учитывать, что классификация их гораздо шире.
Стали различают согласно их свойствам. В первую очередь важны механические свойства, от них зависит область применения. Согласно этому критерию мы можем выделить три группы:
- к сталям обычной прочности относятся малоуглеродистые стали;
- к сталям повышенной прочности относятся низколегированные стали;
- к сталям высокой прочности относятся легированные стали.
Важно отметить, что механические свойства изменяются с изменением температуры. При снижении температуры временное сопротивление и предел текучести повышаются и сближаются. При минусовых температурах пластические свойства ухудшаются. При значении температуры 600 градусов Цельсия несущая способность стали исчерпывается и близка к 0.
В основе любой стали находится феррит, он имеет маленькую прочность и очень пластичен. В чистом виде феррит для целей строительства не подходит, его прочность должна быть повышена за счет углерода, в первую очередь. Так получаются малоуглеродистые стали. В зависимости от степени раскисления малоуглеродистые стали бывают спокойные, полуспокойные и кипящие.
Чтобы получить низколегированные стали к ферриту добавляют различные добавки, к примеру ванадий, хром, кремний, марганец. Чтобы получить легированную сталь используются не только добавки, но и термическое упрочнение. За счет применения термической обработки существенно повышается прочность стали и ее деформационность. Если в маркировке используется буква «Т», то такая сталь является легированной и термически упрочненной. При повышении температуры увеличивается размер зерна и растворимость легирующих элементов.
Производство строительной стали ведется двумя способами, либо в мартеновских печах, либо в конвертерах с поддувкой кислорода сверху. Качество итоговой стали при обоих способах практически одинаково.
Мартеновские печи – это плавильные печи, изобретенные французом Пьером Эмилем Мартеном, которые уже полтора века используются для переработки чугуна, черных металлов в малоуглеродистые и легированные стали.
Рисунок 1. Классификация сталей по различным признакам. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Вредные примеси
Состав стали очень неоднороден, от некоторых вредных примесей невозможно избавиться, поэтому регламентировано их предельное содержание, которое не сказывается на качественных характеристиках материала и изделия.
К вредным примесям относятся:
- свободный фосфор, этот элемент увеличивает хрупкость стали в холоде и пластичность в высоких температурах. Эта примесь должна содержаться не более чем 0,04 %;
- сера, эта вредная примесь повышает хрупкость при высоких значениях температуры, это свойство называется красноломкостью, поэтому содержание серы в стали не должно превышать 0,05%;
- олово, оно приводит к опасной хрупкости, непрерывнолитые слитки на которые воздействует олово, имеют низкое качество поверхности;
- сурьма, она также оказывает отрицательное влияние на качество поверхности стали, сурьма сегрегирует на границах зерен сталь, что является причиной отпускной хрупкости;
- кислород, он действует как и сера, повышая хрупкость стали;
- углерод, чем больше в стали углерода, тем легче сталь переходит в хладноломкое состояние;
- азот, водород и другие газы снижают пластические свойства стали, ее сопротивление хрупкому разрушению и уменьшают временное сопротивление стали.
Примеси делят на постоянные, случайные и скрытые, то есть вредные. В сталях общего назначения доля примесей достигает 0,03-0,04 %. Постоянными примесями для стали являются марганец и кремний, их используют в промышленных сталях по технологическим соображениям.
Стальные конструкции используются в различных типах зданий, расположенных в разных климатических районах, поэтому необходимо обращать пристальное внимание на химический состав, добавки и примеси, анализировать их влияние на свойства конструкций и последствия, которые они могут вызвать.
Прогнозируется увеличение применения металлических конструкций в строительстве, что снова подводит нас к осознанию важности того, какой состав должна иметь сталь, как и где будут применяться различные марки стали. Своевременный учет всех особенностей позволит избежать ошибок и учесть многолетний опыт работы с металлом.
