Стали для строительных конструкций

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

Эта группа сталей содержит относительно малые количества углерода: 0,1–0,25 % и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 1.8 % Mn, до 1.2 % Si, до 0.8 % Cr, а также до 0.8 % Ni, до 0.5 % Cu, до 0.15 % V, до 0.03 % Ti, до 0.15 % N и других порознь или совместно.

За счет легирования сравнительномалыми количествами Si и Mn, а также Cr, Ni, Cu и некоторых других элементов сталями более высокая прочность строительных низколегированных сталей по сравнению с углеродистыми. Применение в строительных конструкциях более прочных низколегированных сталей (14Г2, 17ГС, 14ХГС, 15ХСНД) вместо углеродистых дает возможность снизить расход металла на 15–25 %.

Улучшаемые стали

среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3-0,5 % С и не более 5 % легирующих элементов. Такие стали используют после операции, состоящей из закалки с охлаждением в масло и высокого отпуска (550-650 °С) и называемой улучшение –структура сорбита (зернистого), хорошо воспринимающего ударные нагрузки.

Основное назначение улучшаемых сталей – изготовление ответственных деталей машин, эксплуатируемых при воздействии циклических или ударных нагрузок.

Выбор той или иной марки улучшаемой стали в каждом конкретном случае обусловлен прокаливаемостью стали, сечением детали и сложностью ее конфигурации, наличием концентраторов напряжений.

Улучшаемые стали могут быть условно разбиты на 5 групп, с увеличением номера группы растут степень легирования и размер сечения, в котором достигается сквозная прокаливаемость.

Рессорно-пружинные стали

работают при больших статических, циклических или ударных нагрузках не допускается остаточная пластическая деформация. Кроме этого от сталей требуются высокий предел выносливости и сквозная прокаливаемость.

Высокие упругие свойства обеспечиваются при содержании 0,5-0,7 % С и получении трооститной структуры за счет закалки и среднего отпуска при температуре 350-450°С.

Для изготовления пружин и рессор используются углеродистые (65, 70) и легированные стали (65Г, 60С2, 60СГ, 40ХФА).

Износоустойчивые стали

Сталь Гадфильда – 110Г13Л.

Термообработка – закалка (1100°С, вода) – для растворения избыточных карбидов марганца в железе (Fe, Mn)₃С и получения чисто аустенитной структуры. Марганцевый аустенит хорошо наклепывается, особенно при ударных нагрузках и после деформации в процессе эксплуатации приобретает твердость 50-55 HRC

Подшипниковые стали должны обладать высокой твердостью и износостойкостью в сочетании с высоким пределом контактной усталости s_R (характеризует контактную выносливость – сопротивление материала поверхностному выкрашиванию, т.е. сопротивление поверхностного слоя деталей развитию пластической деформации). Маркируются ШХ15 (после «Х» – содержание хрома, умноженное на 10).

Термообработка: закалка от 830-840°С в масле, обработка холодом для уменьшения А_ост, низкий отпуск ниже 200°С; твердость не менее 62 HRC.

Коррозионностойкие стали

Коррозией называется разрушение металла под действием окружающей среды в результате ее химического и электрохимического воздействия.

Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. Она представляет собой электрохимическую реакцию, состоящую из двух процессов – анодного и катодного. Поведение металлов, находящихся в электролите, зависит от значения их электродного потенциала: металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), отдает ионы в раствор и растворяется, а избыточные электроны перетекают в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него удаляются во внешнюю среду.

Для защиты от коррозии широко применяют явление пассивации (торможение анодного процесса). Устойчивость стали против коррозии повышается при введении в ее состав таких элементов, как Cr (более 12 %), Al, Si, способствующих образованию на поверхности металла защитных оксидных пленок и повышающих электрохимический потенциал стали. Сталь с 12-14 % Cr устойчива против коррозии в атмосфере, воде, морской воде, ряде кислот, щелочей и солей. С увеличением содержания хрома возрастает коррозионная стойкость сталей.