Качество и надёжность металлических конструкций напрямую зависят от марки сталей, используемых при изготовлении. Механические свойства сталей характеризуются способностью переносить статические и динамические воздействия в процессе эксплуатации, противостоять разрушению при перепадах температур. Кроме того, качественная сталь характеризуется и параметром свариваемости, который зависит от её химического состава и технологии производства.
Отличия сталей повышенной и высокой прочности
Гарантированные значения предела текучести и временного сопротивления разрыву подразделяются на 7 классов, по которым классифицируют сталь:
I класс – стали нормальной прочности, > 225 МПа;
II класс – стали повышенной прочности, от 285 до 390 МПа;
III класс – стали высокой прочности, > 440 МПа.
Механические свойства зависят не только от химического состава, но и от технологии производства, способа термообработки. Стали повышенной прочности могут изготавливаться без термической обработки или термомеханическим способом.
К сталям повышенной прочности относятся низколегированные стали, содержание углерода в которых составляет 0,25-0,30%. Содержание углерода в сталях высокой прочности составляет 0,60-0,80%.
Технические условия
Требования к прокату сталей повышенной прочности регламентируются требованиями ГОСТ 19281-2014. Он распространяется на все виды заготовок, тонколистовой прокат, штампованные изделия, а также на продукцию из сталей марок:
- 07ГФБ;
- 10Г2ФБЮ;
- 20ФЮ;
- 09Г2ФБ;
- 12ГСБЮ;
- 13ХФЮ.
Химический состав сталей повышенной прочности зависит от класса и является табличной величиной. При этом для всех классов содержание алюминия не должно превышать 0,05%, а титана не более 0,04%.
Механические свойства сортового и листового проката определяются при испытаниях на растяжение. Предел текучести, временное сопротивление и относительное удлинение прямопропорциональны размерам сечения проката.
После изготовления сталь повышенной прочности проверяется на соответствие критериям качества. Приёмку выполняют партиями. Партия должна состоять из профиля одинаковой толщины, размера и сечения, а общая масса не должна превышать 350 кг. Сопроводительные документы, подтверждающие качество, содержат товарный знак, клеймо предприятия-изготовителя, номер заказа, класс прочности и марку стали, точность проката и группу качества. О проведении операции технического контроля в соответствие с требованиями нормативных документов свидетельствует штамп.
Характеристики сталей повышенной прочности
Основным легирующим элементом данной категории сталей является марганец и кремний. Отдельные сорта содержат небольшой объём ванадия, ниобия и меди. Медь придаёт необходимые антикоррозионные свойства, снижая чувствительность к атмосферному кислороду.
К основным физическим свойствам, характеризующим стали повышенной прочности, относятся:
- коэффициент температурного расширения;
- удельная теплоёмкость;
- удельное сопротивление;
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент теплопроводности.
Магнитные свойства не менее важны, так как стали повышенной прочности часто используются для создания сооружений, оборудования, конструкций специального назначения. Чем меньше магнитная индукция и магнитная проницаемость, тем меньше влияние радиопомех.
Технологические свойства
К технологическим параметрам сталей повышенной прочности относятся свариваемость, флокеночувствительность и склонность к отпускной хрупкости.
Свариваемость характеризует способность стали образовывать устойчивые надёжные соединение, требования к которым установлены ГОСТ 2601-84. Данный показатель напрямую зависит от объёмного содержания меди. Для сталей повышенной прочности показатель свариваемости не регламентируется. Массовая доля меди не должна превышать 0,30%.
Флокеночувствительность выражает содержание водорода, находящегося в стали в любом состоянии. Водород оказывает прямое воздействие на физические и химические свойства стали, особенно при отрицательных и малых положительных температурах. Он может вступать в реакцию с компонентами сплава как на поверхности, так и в объёме. Чем ниже флокеночувствительность, тем лучше характеристики стали. В дословном переводе флокены, «flakes», означают хлопья, трещины. Это одни из скрытых дефектов, встречающихся в прокатной продукции. Флокен имеет серебристо-белый вид на изломе и напоминает волосовину.
Стали повышенной прочности, подвергаемые закалке с последующим отпуском, имеют склонность к отпускной хрупкости. Она зависит от содержания вольфрама. Снижают показатель хрупкости за счёт повторного отпуска при температуре 400-5000 С.
