- •Горохов е.В., бакаев с.Н., алёхин а.М.
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. Исторический очерк развития металлических конструкций в Украине
- •1.3. Преимущества и недостатки стальных конструкций, отрасли их применения
- •1.4. Основные требования, предъявляемые к стальным конструкциям
- •1.5. История развития науки о металлах.
- •1.6. Классификация металлов и сплавов.
- •Тема2. Производство черных и цветных металлов. Обработка металла давлением. Сортамент.
- •2.1. Основные понятия в металлургии.
- •2.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •2.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •2.4. Производство чугуна.
- •2.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •2.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •2.4.3. Доменный процесс.
- •2.5. Производство стали.
- •2.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •2.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •2.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •2.5.4. Разливка стали.
- •2.6. Производство цветных металлов.
- •2.6.1. Производство алюминия.
- •2.6.2. Производство меди.
- •2.6.3. Производство титана.
- •2.7. Общие сведения.
- •2.8. Прокатное производство.
- •2.9. Волочение.
- •2.10. Прессование.
- •2.11. Свободная ковка.
- •2.12. Горячая объемная штамповка.
- •2.13. Холодная объемная штамповка.
- •2.14. Листовая штамповка.
- •2.15. Сортамент изделий из алюминиевых сплавов.
- •Тема 3. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •3.1. Превращения при нагреве стали.
- •3.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •3.3. Основные виды термической обработки стали.
- •3.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 4. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •4.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •4.2. Конструкционные стали.
- •4.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •4.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •4.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •4.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •4.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •4.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •4.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •4.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •4.2.9. Износостойкие стали.
- •4.3. Инструментальные стали.
- •4.4. Легированные стали специального назначения.
- •4.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •4.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Определение химического состава стали экспресс-методом
- •Тема 5. Реальное строение металлов
- •5.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •5.2. Типы кристаллической решетки.
- •5.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •5.4. Общая характеристика первичной кристализации.
- •5.5. Изменение кристаллической решетки при нагревании и остывании.
- •5.6.Изменения структуры в результате проката.
- •5.8. Дефекты кристаллического строения.
- •5.9. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •Тема 6. Черные и цветные металлы и сплавы, их свойства
- •6.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •6.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •6.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •6.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •6.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •6.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •6.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •6.3.3. Структура сталей.
- •6.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •6.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •6.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •6.6. Алюминий и его свойства.
- •6.7. Сплавы на основе алюминия.
- •6.8. Области применения алюминиевых сплавов.
- •6.9. Маркировка алюминиевых сплавов.
- •6.10. Свойства металлов и сплавов.
- •6.11. Методы испытания механических свойств.
- •Тема 7. Общие сведения о коррозии металлов и способы защиты от нее
- •Тема 8. Работа стали и алюминиевых сплавов в конструкциях
- •8 Участок текучести Самоупрочнение.1. Работа стали на растяжение
- •8.2. Работа стали на сжатие
- •8 (Предел текучести) Количество измерений(частота).3. Нормативные и расчетные сопротивления
- •8.4. Работа стали в сложном напряженном состоянии
- •8.5. Старение металла
- •8.6. Влияние температуры
- •8.7. Ударная вязкость
- •8.8. Работа стали при повторных и переменных нагрузках. Наклеп. Усталость стали.
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 3
- •Тема 2. Производство черных и цветных металлов. Обработка металла давлением. Сортамент. 25
- •Тема 3. Термическая и химико-термическая обработка стали 65
- •Тема 4. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 77
- •Тема 5. Реальное строение металлов 93
- •Тема 6. Черные и цветные металлы и сплавы, их свойства 106
- •Тема 7. Общие сведения о коррозии металлов и способы защиты от нее 144
- •Тема 8. Работа стали и алюминиевых сплавов в конструкциях 152
- •«Металлические конструкции»
- •«Материалы для металлических строительных конструкций»
4.2. Конструкционные стали.
4.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 (ГОСТ 380-94) подразделяются по поставкам на 3 группы:
1. Сталь группы А поставляется металлургическими заводами потребителям с гарантированными показателями механических свойств (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора). Стали этой группы обозначаются буквами Ст и цифрами 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, Ст5, Ст5Г, Ст6). Буквы «Ст» обозначают "сталь", цифры – условный номер марки в зависимости от химического состава. Буква «Г» указывает на повышенное содержание марганца в стали.
2. Сталь группы Б поставляется по химическому составу. Стали этой группы обозначаются аналогично сталям группы А, но с той разницей, что в начале марки ставится буква Б (БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт3Г, БСт4, БСт5, БСт5Г, БСт6).
3. Сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом ( ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт3Г, ВСт4, ВСт5, ВСт5Г).
Для строительных конструкций применяются лишь малоуглеродистые стали группы В, так как для обеспечения прочности конструкции необходимы гарантированные механические свойства, а для свариваемости – химический состав.
Чем больше число в обозначении марки (условный номер марки), тем больше содержание углерода и, следовательно, выше прочность (σв, σт) и ниже пластичность стали (δ, ψ). Стали группы В обладают повышенным качеством и поставляются по особым техническим условиям.
Например:
-
Марка стали
Ст1
Ст3
Ст6
Количество углерода, %
0,09
0,18
0,44
Временное сопротивление, в
300
380
600
Относительное удлинение %
32
24
14
При маркировке углеродистой стали также указывают информацию относительно степени ее раскисления: кипящая сталь “кп”; полуспокойная “пс”; спокойная “сп”. Эти индексы добавляют после номера марки и буквы Г, например: Ст1кп, БСт5пс, ВСт3сп. Индекс "сп" может и не приводиться.
Каждая группа сталей в зависимости от нормируемых показателей подразделяется на категории: группа А – на категории 1, 2, 3; группа Б – 1, 2; группа В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, находящегося в виде оксида FeO (традиционное название – закись железа) и способствующего хрупкому разрушению при горячей деформации. Раскисление также необходимо потому, что выделение газов при кристаллизации приводит к неоднородности металла. По этой причине и вследствие повышения содержания кислорода сталь имеет пониженное сопротивление хрупкому разрушению. С целью улучшения качества при окончании плавки в сталь вводят раскислители, которые связывают кислород.
Кипящие стали раскисляют только марганцем (не полное раскисление). Поэтому в таких сталях содержится повышенное количество закиси железа, которая при затвердевании металла частично взаимодействует с углеродом, образуя пузырьки CO. Всплывая в верхнюю часть слитка и удаляясь из жидкого металла с увеличением объема, пузыри CO создают впечатление кипения стали, что и обусловило ее название.
Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием (полное раскисление). Эти стали содержат минимальное количество закиси железа и затвердевают "спокойно" без газовыделения. В верхней части слитка спокойной стали образуется усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые при прокатке обрезкой или обрубкой. В слитке кипящей стали за счет большого количества газовых пузырей, компенсирующих уменьшение объема металла при его застывании, усадочная раковина отсутствует.
Полуспокойные стали представляют собой стали промежуточного типа.
Для ответственных конструкций применяются спокойные стали, которые имеют наилучшие свойства.
По ГОСТ 380-94 углеродистую сталь обыкновенного качества выплавляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, СТ3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
Для изготовления строительных металлических конструкций чаще применяют углеродные стали марок: ВСт3кп2, ВСт3пс6, ВСт3сп5: где В – группа поставки стали, Ст3 – порядковый номер сплава, кп, пс, сп – степень раскисления стали. Последняя цифра марки показывает категорию поставки.
Для всех категорий поставки гарантируются такие свойства, как предел текучести или условный предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение после разрыва. Отличаются категории ударной вязкостью. Ударная вязкость может не гарантироваться (категория 2), гарантироваться при t=+20C (категория 3), гарантироваться при t= -20C (категория 4, 5), гарантироваться после механического старения (категория 5, 6).
Пример маркировки:
Ст1кп2 – углеродистая сталь обыкновенно качества, кипящая, номер марки 1, второй категории поставки, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А).