Углеродистая содержит
Сталь является важнейшим продуктом чёрной металлургии, материальной основой машиностроения и одним из важнейших материалов в строительстве.
В металлургии сталь получается почти исключительно из чугуна или из смеси его со стальным ломом.
По назначению сталь можно разделить на 4 основных класса.
Строительная - используется в виде прокатных профилей (балок, полос, листов), идущих на изготовление элементов строительных конструкций, каркасов, корпусов вагонов, судов и пр.; обычно эти элементы устанавливаются в конструкции без термической обработки.
Машиностроительная - используется в виде проката, поковок или штамповок и предназначается для изготовления деталей машин и механизмов, подвергаемых чаще всего закалке и отпуску, а также химико-термической обработке.
Инструментальная - идёт на изготовление режущего, мерительного и штампового инструмента.
Сталь с особыми физическими и химическими свойствами широко используется в электротехнике, теплоэнергетике, реактивной и ядерной технике, химии, военном деле, приборостроении и прочее.
Для строительных конструкций применяют в основном сталь малоуглеродистую и низко легированную различных марок и профилей, чугун (для труб) и (в очень ограниченных масштабах) алюминиевые сплавы, которые особенно целесообразны для применения при строительству промышленных зданий и сооружений в отдаленных районах, иг имеющих ни железнодорожного, ни водного транспорта. Другие виды цветных металлов встречаются лишь в трубопроводной арматуре и других изделиях. Строительство является крупнейшим потребителем стали, расходуя до 20% проката (не считая рельсов и труб).
Наиболее важными для строительных целей свойствами стали являются ее:
Прочность стали определяет (хотя и не прямо пропорционально) расход стали в несущих элементах различных строительных конструкций: чем выше прочность, тем меньше размеры сечения, необходимого для восприятия того же усилия, и, значит, тем меньше вес.
Основной характеристикой прочности мягкой стали для строительных конструкций является предел текучести, так как появление значительных деформаций, обусловленных текучестью металла, делает конструкции непригодными для дальнейшей эксплуатации, если даже напряжения в металле еще не достигли временного сопротивления.
Для жестких сталей, не имеющих площадки текучести, основной характеристикой прочности служит временное сопротивление δвр.
Пластичность стали, характеризуемая величиной относительного удлинения образцов длиной 10 или 5 см (δ10 и δ5), определяет ее удобообрабатываемость (удобство резки, гибки, пробивки и сверления отверстий и т. д.). Кроме того, пластичность стали исключает возможность хрупкого ( внезапного) разрушения конструкций.
Свариваемость, определяемая химическим составом стали, приобрела особое значение за последние десятилетия вследствии исключительно широкого распространения в строительстве сварки как способа соединения стальных элементов (взамен заклепок).
Стали различаются по маркам, а малоуглеродистые — также но способу выплавки и группам.
По способу выплавки малоуглеродистые стали делят на мартеновские, бессемеровские, кипящие и спокойные.
В зависимости от предъявляемых требований малоуглеродистые стали подразделяются на группы:
Низколегированные и термически обработанные стали имеют более высокие механические свойства и более высокую стоимость. Однако конструкции из них обходятся дешевле, так как отношение стоимости стали к ее прочности с возрастанием последней уменьшается.
В последнее время в связи с широким промышленным освоением северных и северо-восточных районов стал очень важным вопрос обеспечения хладностойкости сталей, т. е. стойкости их против хрупкого разрушения при низких температурах.
Стальные (цельнометаллические) строительные конструкции изготовляют из стали различных марок, выпускаемой в виде прокатных профилей и профилей холодной формовки.
В стальных конструкциях в основном применяется мартеновская сталь марок ВСт.З (спокойная), ВСт.Зпс (полуспокойная) и ВСт.Зкп (кипящая), имеющая браковочный минимум предела текучести δ = 24 кг/мм2 и
δ10 >21%.
В последнее время в стальных конструкциях начали применять низколегированную сталь с пределом текучести 33—40 кг/мм2 и поставлен вопрос о поставке для строительства низколегированной стали с пределом текучести 50—75 кГ/мм2.
Марку, группу и способ выплавки стали устанавливают при проектировании по данным СНиПа.
Правильность этого выбора при проектировании, также как и правильность поставки стали в соответствии с требованиями проекта и стандарта имеют первостепенное значение, так как ошибки могут привести к авариям.
В строительстве распространены стержневые конструкции, изготовляемые из отдельных профилей. Это требует такой однородности металла, при которой завод гарантировал бы определенные показатели качества не только для партии металла в среднем, но и для каждого погонного метра каждого прокатного профиля.
Сортамент прокатных профилей для стальных конструкций включает:
Облегченные швеллеры и двутавры, включенные в сортамент стандартных профилей, дают в легких балочных конструкциях экономию веса до 10—15%, так как при употреблении обыкновенных профилей напряжения в стенке оказываются неиспользованными.
Широкополочные профили (выгодные в тяжело нагруженных конструкциях), введенные в стандартный сортамент прокатываются редко.
Профили холодной формовки открытые и замкнутые (сварные) изготовляют по стандартному сортаменту штамповкой или холодной прокаткой из стального листа, ленты или полосы. Профили холодной формовки особенно эффективны в легких конструкциях, так как при малой площади сечения они отличаются большой жесткостью.
Несмотря на большой объем и постоянное увеличение выплавки стали, экономия ее в строительстве является все еще актуальной задачей. Поэтому, даже несмотря на экономичекую целесообразность применения стальных конструкций, расходование стали для нужд строительства в настоящее время ограничивается.
На арматуру железобетонных конструкций расходуется в настоящее время около 50% прокатной стали, используемой в строительстве.
Для арматуры применяют:
Горячекатаная арматурная сталь подразделяется на четыре класса, характеризуемых определенными механическими свойствами и геометрическими особенностями профиля. При этом допускается прокатка профилей одного и того же класса в разных странах из стали разных марок.
Арматурная сталь класса А—I (марки Ст. 3) прокатывается круглая, гладкая;
классов А—II, А—III и А—IV ( более высоких марок) — в виде круглых стержней с двумя продольными ребрами и выступами, расположенными по трехзаходным винтовым линиям;
для стали класса А—II — одинакового направления;
для стали класса А—III — «елочкой».
Профиль стали класса А—IV временно принят одинаковый с классом А— III (при условии окраски концов стержней красной краской).
В целях лучшего использования металла горячекатаные стали упрочняют вытяжкой в холодном состоянии (наклеп) и термичекой обработкой.
Вытяжка сталей классов А—II и А—III повышает их предел текучести.
Термическим упрочнением достигается перевод низколегированных сталей в более высокие классы с пределом прочности до 140 кг/мм2.
Холоднотянутая арматурная проволока выпускается диаметрами от 8 до 1,5 мм трех видов:
Все виды холоднотянутой проволоки отличаются от горячекатаных арматурных сталей значительно более высокими механическими свойствами (до 200 кг/мм2), достигаемых как за счет упрочнения при холодном волочении, так и за счет химического состава.
Рулонные и плоские сетки изготовляют из холоднотянутой проволоки (или из горячекатаной арматурной стали) при помощи контактной точечной сварки.
Семипроволочные нераскручивающиеся пряди свиваются из холоднотянутой гладкой высокопрочной проволоки диаметром от 1,5 до 5 мм (диаметр пряди соответственно от 4,5 до 15 мм).
Кроме перечисленных выше, для строительных конструкций прокатываются и другие профили:
Очень широка сейчас освоен выпуск для строительных целей тонкого профилированного листа толщиной 1—2 мм, защищенного гальванизацией от коррозии. Такой лист широко применяется за рубежом для настила покрытий.
