Стали. Общие сведения. Служебные свойства

Область применения МК.

Номенклатура стальных конструкций:

- Одноэтажные производственные здания

Могут быть однопролетными и многопролетными, с пролетами разной высоты.

- Малоэтажные здания

Используют сталь и алюминиевые сплавы из которых делают каркас, обшивку утепленных стен, оконные переплеты, двери, встроенные шкафы, обрешетку перегородок.

- Высотные здания

20-30 этажей и выше. Их обычно проектируют с разделением конструкций на несущие и ограждающие. Несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих- легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов.

- Большепролетные здания

50…150м и более спортивных сооружений, крытых рынков, выставочных павильонов и некоторых производственных зданий (ангары, авиасборочные цехи и др.)

- Мосты, эстакады

Мосты и эстакады имеют разнообразные системы: балочные, арочные, висячие. В балочных системах часто применяют сталежелезобетонные балки.

- Башни, матчи

к ним относятся антенные устройства (высотой 400…500м), опоры воздушных линий электропередачи (высота опор составляет 20..40 м, а при переходе линии через напряжения может достигать 150 м и более), вытяжные башни (высота- 80…600м), башни морских станционарных платформ (глубина 200..300 м и более, при ширине 70 м.)

- Листовые конструкции

Резервуары, газгольдеры

- Другие виды конструкций

Стальные конструкции – мостовые краны, башенные краны, кранов-перегружателей, отвальных мостов, крупных экскаваторов, строительных и дорожных машин, радиотелескопов, антенн космической связи и др.

Особенности МК. Их достоинства и недостатки.

Исходным материалом МК является (стальные листы, уголки, швеллеры, двутавры и др.)

Изготавливают металлические конструкции на основе холодной обработки металла (резка, гибка, образование отверстий и др.) полуфабрикатов и соединение отдельных деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборка, сварка и др.)

«+» - надежность,

- легкость,

- непроницаемость,

- индустриальность,

- простота технического перевооружения, ремонта и реконструкции.

Надежность.

Сталь имеет однородную мелкозернистую структуру с одинаковыми свойствами по всем направлениям, напряжения связаны с деформациями линейной зависимостью в большом диапазоне, а при некотором значении напряжений может быть реализована идеальная пластичность в виде площадки текучести.

Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций металлические являются самыми легкими. За показатель легкости принимают отношение плотности материала к его прочности (ККК – коэффициент конструктивного качества).

Непроницаемость.

Металлы обладают высокой плотностью - непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность стали и ее соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления резервуаров, газгольдеров, трубопроводов, различных сосудов и аппаратов.

Индустриальность.

Стальные конструкции изготовляют на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводительной техники. Это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.

«-» подверженность коррозии;

сравнительно малая огнестойкость.

Стали. Общие сведения. Служебные свойства.

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий легирующие добавки, улучшающие качество металла, и вредные примеси, которые попадают в металл из руды или образуются в процессе выплавки.

В твердом состоянии сталь является поликристаллическим телом, состоящим из множества различно ориентированных кристаллов (зерен).

Для стали характерны кубические кристаллические решетки:

объемно-центрированная (ОЦК)

гранецентрированная (ГЦК)

Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и прокатки.

На механические свойства стали существенно влияет размер зерна (чем мельче зерно, тем выше качество металла).

Механизм действия легирующих добавок:

1. Увеличивают число очагов кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры;

2. Растворяясь в феррите, упрочняют его.

 

Под влиянием термической обработки изменяются:

1. Структура;

2. Величина зерна;

3. Растворимость легирующих элементов.

Это приводит к изменению свойств стали.

Механическая обработка стали

Прокатка (обжатие нагретого металла) – обеспечивает размельчение зерен и анизотропию (однородность)свойств.

Важные характеристики - температура прокатки и скорость охлаждения. Чем толще прокат, тем меньше степень обжатия, скорость охлаждения и прочностные характеристики.

Служебные свойства стали

1. Прочность - сопротивление стали внешним силовым воздействиям без разрушения.

2. Упругость - свойство стали восстанавливатьсвою исходную форму после снятия внешних нагрузок.

3. Пластичность - свойство сохранять несущую способность в процессе деформирования.

4. Хрупкость - склонность к разрушению при малых деформациях.

5. Ползучесть - свойство металла непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки.

6. Твердость - свойство поверхностного слоя металла сопротивляться деформации или разрушению при внедрении в него индентора из более твердого материала.

7. Коррозионная стойкость - сопротивляемость стали коррозионному разрушению;

8. Свариваемость (оценивают по химическому составу, также путем применения специальных технологических проб);

9. Технологические свойства (по химическому составу).