ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, арматуры, подмостей, ограждений, форм для изготовления железобетонных изделий и т. д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный ее расход и успешную работу конструкции.
Сталь для конструкций, работающих на динамические и вибрационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, должна дополнительно проверяться на ударную вязкость при отрицательных температурах. К стали для мостовых конструкций предъявляют специальные требования по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам. С развитием сборного железобетона, и особенно предварительно напряженного железобетона, большая часть конструкций, выполнявшихся ранее из металла, изготовляется из железобетона, что позволяет добиться экономии металла в строительстве. Однако во многих случаях на строительстве газопроводов, нефтепроводов, водопроводов, радиобашен и ряда промышленных зданий применение стальных каркасов оказывается технически целесообразным и экономически выгодным. Например, стоимость некоторых промышленных зданий со стальными каркасами на 12—15 % ниже, чем зданий с железобетонными каркасами. При этом сроки строительства и масса конструкций значительно меньше по сравнению с железобетонными.
Большое количество стали идет на изготовление арматуры для железобетонных изделий. Арматура в железобетоне воспринимает растягивающие усилия. Арматура — это стальные стержни, сварные сетки, каркасы, закладные детали, петли и др. Арматура бывает гладкой и периодического профиля (слайд 7). Для железобетона применяют высокопрочные низколегированные стали или стали, упрочненные механической и термической обработкой. Особенно высокие требования предъявляют к арматуре в предварительно напряженном железобетоне, которая может применяться в виде стержней высокопрочной проволоки и канатов из нее.
Широкое распространение получают алюминиевые сплавы, которые используют для изготовления проката в виде профилей: уголков, швеллеров, труб круглого и прямоугольного сечений. Изделия из алюминиевых сплавов отличаются простотой технологии изготовления, коррозионной устойчивостью, сейсмостойкостью, хладостойкостью, антимагнитностью и долговечностью. Их применяют для изготовления трехслойных стековых панелей и плит покрытий с внутренним слоем из пенопластов и других теплоизоляционных материалов. Такие конструкции имеют значительные размеры, однако отличаются легкостью и имеют надежные теплозащитные качества при небольшой толщине. Масса таких панелей с поропластом в 8—10 раз меньше, чем железобетонных тех же размеров. Для устройства внутренних перегородок в зданиях с повышенными архитектурно-строительными требованиями применяют панели из алюминиевых сплавов с декоративным покрытием из павинола или других пленочных материалов с защитно-декоративными лакокрасочными эмалевыми покрытиями. Алюминиевые конструкции (слайд 8) широко внедряются в гражданском, промышленном и сельскохозяйственном строительстве.
Дата добавления: 2015-05-07 ; Просмотров: 912 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей
Строительные стали (СТС) применяются при создании различного вида конструкций, используемых в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах, мостах, вагонах, резервуарах.
Учитывая условия эксплуатации, материалы должны выдерживать:
- статические и динамические нагрузки при различных температурах,
- сопротивляться образованию трещин,
- сохранять структуру и механические свойства,
- иметь высокие прочность,
- свариваемость,
- сопротивление вязкому разрушению.
Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры – предел текучести материала, Н/мм 2 , далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.
Наиболее действенным средством снижения металлоёмкости и стоимости конструкций является повышение прочности сталей. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструкций, а следовательно, и их масса существенно зависят от предела текучести и временного сопротивления (предела прочности) материалов.
Поэтому в СНГ установлены 7 основных типов прочности, которым соответствуют пределы текучести: не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 Н/мм 2 . Стали первого типа условно принято называть сталями нормальной прочности, трёх следующих – повышенной прочности, а трёх остальных – высокой прочности.
СТС, свойства которых описаны далее, входят во все три раздела:
- С235, С245, С255, С275 относятся к первому типу прочности;
- С285, С345, С345Т, С345К, С375, С375Т, С390, С390Т, С390К –ко второму;
- С440, С590, С590К – к третьему.
Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.
Как следует из табл. 1, для СТС в качестве легирующих используются вещества, упрочняющие материал, такие как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства СТС находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.
Основные механические характеристики проката из СТС приведены в табл. 2 и 3.
СТС являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах, при этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.
В табл. 4 дается перечень иностранных марок материалов, близких по химическому составу к отечественным СТС.
Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивляемостью слоистому разрушению) в качестве критерия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не менее 15– 30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленному воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005– 0,010%.
Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9% при углероде не более 0,1%. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σв ≥ 630 Н/мм 2 , σ0,2 ≥ 470 Н/мм 2 , δ ≥ 15–20%.
Применение стали в строительстве
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2013 в 17:24, контрольная работа
Описание работы
Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов).
Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большем или меньшем количестве и другие химические элементы (кремний, марганец, сера, фосфор). С целью придать черным металлам специфические свойства в их состав вводят улучшающие или легирующие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на чугуны и стали.
Содержание работы
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………1
1. УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ……………………………………………. 4
1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества……………………….4
1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная……………….6
2. ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ……………………………………………..7
3. МАРКИРОВКА СТАЛИ……………………………………………….10
4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ……………………. 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………..15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………. 19
Файлы: 1 файл
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.doc
На тему: «Применение стали в строительстве».
1. УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ……………………………… ……………. 4
1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества……………………….4
1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная……………….6
4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ……………………. 11
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………. 19
Металлы – наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.
Металлами называют вещества, характерными свойствами которых являются высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемый металлическим.
Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов).
Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большем или меньшем количестве и другие химические элементы (кремний, марганец, сера, фосфор). С целью придать черным металлам специфические свойства в их состав вводят улучшающие или легирующие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на чугуны и стали.
Сталь — ковкий железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2%. В зависимости от способа получения стали разделяют на мартеновские, конвертерные и электростали. По химическому составу в зависимости от входящих в сплав химических элементов стали бывают углеродистые и легированные. К углеродистым сталям относят сплавы железа с углеродом и примесями марганца, кремния, серы и фосфора. Углеродистую сталь, полученную различными способами, по характеру застывания принято разделять на спокойную, полуспокойную и кипящую. Легированными называют стали, в состав которых входят легирующие добавки (никель, хром, вольфрам, молибден, медь, алюминий и др.).
По назначению стали могут быть конструкционные, применяемые для изготовления различных строительных конструкций и деталей машин, специальные, характеризующиеся высокой жаро- и износостойкостью, а также коррозионной стойкостью, и инструментальные.
- Углеродистая нелегированная:
- Низкоуглеродистая С 0,6%
- Легированная:
- Низколегированная C 10%
Сталь углеродистая обыкновенного качества — сплав железа с углеродом. В ее составе также присутствуют в небольшом количестве примеси: кремний, марганец, фосфор и сера, каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойства стали. В сталях обыкновенного качества, применяемых в строительстве, углерода содержится 0,06-0,62%. Стали с низким содержанием углерода характеризуются высокой пластичностью и ударной вязкостью. Повышенное содержание углерода придает стали хрупкость и твердость.
Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы: А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (СтО, Ст1 и др.);
Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а их уровень, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСтО, БСт1 и др.);
В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).
Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на: горячекатаную и кованую, калиброванную, круглую со специальной отделкой поверхности — серебрянку. Наиболее широко в строительстве используют сталь марки СтЗ, которая идет на изготовление металлических конструкций гражданских и промышленных зданий и сооружений, опор линии электропередач, резервуаров и трубопроводов, а также арматуры железобетона.
1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества.
Решающее влияние на механические свойства в углеродистых сталях оказывает содержание углерода. При увеличении содержания углерода повышаются прочность, твердость и износоустойчивость, но понижаются пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается свариваемость.
Примесь фосфора вызывает хладноломкость, а примесь серы – красноломкость стали. Для различных марок стали допустимое содержание фосфора от 0,04 до 0,09 %, а серы от 0.04 до 7 %.
Вредное влияние на свойства стали оказывает кислород: содержание его более 0,03% вызывает старение стали, а более 0,1 % – красноломкость. Примеси марганца и кремния в количестве от 0,8 до 1 % практически не оказывают влияния на механические свойства углеродистых сталей.
В стали, предназначенной для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,25% (от 0,12 до 0,25 %).
Содержание азота повышает прочность и твердость стали и снижает пластичность.
При обозначении марок стали могут быть указаны:
— группы, по которым сталь поставляется :
«А» – по механическим свойствам,
«Б» – по химическому составу,
«B» – по механическим свойствам и дополнительным требованиям по химическому составу;
«сп» – спокойная сталь,
«пс» – полуспокойная сталь,
В группе «А» индекс «М» часто опускается, но имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии индексов «сп», «пс», «кп» имеется в виду сталь спокойная.
Спокойная сталь является более качественной, но по стоимости она на 12 — 15 % дороже кипящей. Полуспокойная сталь занимает по свойствам промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью, но в результате и незначительного расхода раскислителей стоимость ее меньше, чем спокойной.
Механические характеристики стали зависят также от формы и толщины проката. Углеродистые стали обыкновенного качества применяют без термообработки.
1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная.
Качественная конструкционная сталь выплавляется в мартеновских и электрических печах (спокойная, полуспокойная, кипящая).
В зависимости от химического состава эта сталь делится на две группы: I – с нормальным и II – с повышенным содержанием марганца.
В марке стали двузначные цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Сталь в соответствии с требованиями может поставляться в термически обработанном состоянии (отожженная, нормализованная, высокоотпущенная).
Инструментальные качественные углеродистые стали предназначены для изготовления режущего, мерительного и штамповочного инструмента небольших размеров.
Марки этих сталей обозначаются буквой У и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У9. У13).
Высококачественные стали имеют низкое содержание серы (до 0,02 %) и фосфора (до 0,03%), меньше неметаллических включений, обладают повышенными механическими свойствами. В обозначениях марок высококачественных сталей в отличие от качественных ставится буква А .
2. ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ.
При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, V и др.) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств (например, повышение предела текучести без снижения пластичности и ударной вязкости и т.д.).
Легирующие добавки, растворяясь в железе, искажают и нарушают симметрию его кристаллической решетки, так как они имеют другие атомные размеры и строение внешних электронных оболочек. Чаще всего увеличивается карбидосодержащая фаза за счет уменьшения углерода в перлите, что соответственно увеличивает прочность стали. Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно повышает вязкость стали.
Большое значение на практике имеет способность большинства легирующих элементов повышать прокаливаемость стали на значительную толщину, задерживая переход аустенита в другие структуры, что создает возможность закаливать стали при умеренных скоростях охлаждения. При этом уменьшаются внутренние напряжения и снижается опасность появления закалочных трещин.
Согласно существующим стандартам легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу и микроструктуре.
По назначению легированные стали разделяют на три класса:
— конструкционные (машиноподелочные и строительные),
— стали с особыми физико-химическими свойствами.
Для обозначения марок сталей принята буквенно-цифровая система.
Легирующие элементы обозначаются буквами:
С – кремний, Г – марганец, X – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Р – бор, Т – титан, Ю – алюминий, Ф – ванадий, Ц – цирконий, Б – ниобий, А – азот, Д – медь, К – кобальт, П – фосфор и т.д.
Цифры, стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных — в десятых долях процента.
Цифры, стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят.
Буква А, стоящая в конце марки, означает, что сталь высококачественная. Например, сталь марки 35ХНЗМА – высококачественная, содержащая 0,35 % С, 1 % Сг, 3 % Ni, 1 % Mo.
По химическому составу легированные стали делят на три класса:
— низколегированные с общим содержанием легирующих элементов до 2,5%
— среднелегированные – от 2,5 до 10%
— высоколегированные, содержащие от 10 до 50% таких элементов, например нержавеющая сталь (1Х18Н9).
Низколегированные стали наиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода в низколегированных сталях не должно превышать 0,2%, при большем количестве понижаются пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость стали.
Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увеличивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость; медь — стойкость стали к атмосферной коррозии; никель способствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированные стали имеют более высокие механические свойства, чем малоуглеродистые. Стали, содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их с успехом используют для сварных и клепаных конструкций промышленных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефтерезервуаров, труб и т. д.
Среднелегированные и высоколегированные стали используются в строительстве для изготовления тех конструкций, которым необх одимо обеспечить высокую коррозионную стойкость.
К высоколегированным относят:
I) коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие
стойкостью против электрохимической и химической коррозии;
межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
II) жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие
стойкостью против химического разрушения в газовых средах при
температуре выше 50°С, работающие в ненагруженном и
III) жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.