Примеси легирование термическая обработка.

Сталь - сплав железа с углеродом и незначительным количеством примеси и легирующих добавок. Стали, подразделяются на стали углеродистые и легированные.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода делят на малоуглеродистые (0,09...0,23% углерода), среднеуглеродистые (0,24...0,5% углерода) и высокоуглеродистые (0,31.1,2% углерода). Наибольшее применение получила малоуглеродистая сталь.

Легированные стали делятся на 3 группы: низколегированные (до 2,5% добавок), среднелегированные (2,6...10%) и высоколегированные (более 10%). По способу выплавки стали, подразделяют на мартеновские и конверторные, при поставке их не различают по способу изготовления.

Если в сталь добавить раскислитель - кремнии (0,12...0,3%) или алюминий (до 0,1%), то эти элементы уменьшают вредное влияние кислорода.

Свойства сталей определяются их химическим составом. Углерод повышает предел текучести и прочности стали, но снижает пластичность и свариваемость. Легирующие добавки улучшают свойства сталей. Так, кремний раскисляет сталь, увеличивает ее прочность, но ухудшает свариваемость. Марганец увеличивает прочность, незначительно снижая ее пластичность. Медь увеличивает прочность и коррозийную стойкость, но способствует старению стали. Значительно повышает механические свойства никель, хром, ванадий, вольфрам и др., но эти добавки дефицитны и дороги.

Некоторые примеси вредны для сталей. Фосфор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, делает ее хрупкой при низкой температуре. Сераспособствует образованию трещин при сварке. Кислород, водород и азот, попадая в расплавленный металл из воздуха, ухудшают структуру стали, увеличивая ее хрупкость.

Термическая обработка придает стальным изделиям опреде ленные механические свойства: высокую твердость, повысив этим сопротивление износу, меньшую хрупкость для улучшения обработки или повышения ударной вязкости и т. д. Это достигается нагревом и последующим охлаждением стали по строго определенному температурному режиму. В результате в нужном направлении изменяется структура стали, которая и определяет ее механические свойства.

Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, отпуск, отжиг и нормализацию, а также обработку холодом и химико-термическую обработку.

Закалка — термическая обработка стали путем ее нагрева до определенной температуры, некоторой выдержки при этой температуре до завершения фазовых превращений с быстрым последующим охлаждением в воде, масле и других жидкостях. При закалке увеличиваются твердость и прочность, но снижается ударная вязкость. Закаленная сталь обладает большой хрупкостью, что делает ее малопригодной для практического использования.

Отпуску подвергают сталь после закалки для уменьшения хрупкости и ослабления внутренних напряжений. Отпуск стали заключается в нагреве ее ниже температуры закалки с последующим постепенным охлаждением на воздухе. В зависимости от вида отпуска изделие нагревают от 150 до 550°С. С повышением температуры отпуска сильно изменяются механические свойства закаленной стали: предел прочности и твердость понижаются, а относительное удлинение и вязкость возрастают.

Отжиг уменьшает структурную неоднородность стали, придает мелкозернистую структуру, снижает напряжение, возникшее при обработке давлением (ковке, волочении) или литьем, а также улучшает обрабатываемость стали резанием.

Нормализация — это, по существу, процесс отжига. Стальное изделие нагревают до температуры несколько ниже температуры закалки, выдерживают сталь при этой температуре, а затем охлаждают на воздухе. В результате сталь получается более мелкозернистой, чем при отжиге, повышаются ее твердость, прочность, ударная вязкость по сравнению с отожженной сталью.

Обработка холодом способствует более равномерной струк туре и повышает твердость стали. Закаленная сталь с содержа нием углерода более 0,6% состоит из мартенсита с распределен ным в нем остаточным аустенитом, не успевшим перейти мартенсит при закалке. В результате структура стали оказывается недостаточно равномерной и несколько пониженной твердо сти, чем если бы она состояла только из мартенсита. Если же такую сталь подвергнуть после закалки обработке холодом, процесс превращения аустенита в мартенсит продолжается.

Химико-термическая обработка стали заключается в изменении химического состава поверхностного слоя стального изделия путем насыщения его каким-либо другим веществом (углеродом, азотом, цианом, хромом) с целью повышения твердости, износостойкости или коррозионной стойкости поверхности и сохранения при этом высоких механических качеств самого изделия. Видами химико-термической обработки стали являются цементация, азотирование, цианирование и хромирование.

Выбор марок сталей для строительных металлических конструкций

Правильный выбор сталей позволяет получать надежные в эксплуатации и экономичные конструкции. При выборе марки стали необходимо исходить из следующих основных положений: 1. В первую очередь на выбор той или иной марки стали оказывают влияние характер силовых воздействий, назначение и масштабы сооружения (высота зданий, число этажей, перекрываемый пролет и др.). Так, в малоэтажных зданиях средних размеров при воздействии обычных для такого класса сооружений нагрузок наиболее рациональны свариваемые углеродистые стали обычной прочности (марки ВСтЗГпс), хотя для наиболее нагруженных элементов, например колонн, могут быть использованы низколегированные стали повышенной прочности (марки 09Г2, 09Г2С, 14Г2). В каркасах зданий повышенной этажности и при перекрытии значительных пролетов рационально шире применять низколегированные стали, а в высотных зданиях и сооружениях эффективнее использовать стали высокой прочности, например марки 16Г2АФ. 2. Принимая конкретную марку стали, необходимо указывать ГОСТ или ТУ, по которым эта сталь должна быть выплавлена. Это требование объясняется двумя причинами: во-первых, одна и та же марка стали, выплавленная по разным ГОСТам и ТУ, может обладать различными механическими характеристиками; во-вторых, коэффициенты надежности по материалу назначаются, как правило, в зависимости от ГОСТа или ТУ на сталь, а не от марки стали. 3. Выбор марки сталей зависит от степени ответственности конструкции и условий ее эксплуатации. По этим признакам все металлические конструкции делят на четыре группы. К первой группе относят сварные конструкции и их отдельные элементы, работающие в особо тяжелых условиях, подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок. Металлические конструкции, применяемые в городском строительстве, в эту группу входят редко.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы получают на основе алюминия, легируют сплавы марганцем, магнием, кремнем, цинком, медью, хромом.

Большое распространение в строительстве получил сплав алюминия н магния АМГ 6, который хорошо сваривается. Сплавы алюминия, магния и меди называют дюралюминами - они наиболее дешевы. По способу производства изделия из алюминиевых сплавов делятся на две группы: деформированные - для изготовления листов, профилей, труб и литейные - для фасонных отливок. Первая группа составляет 80%, вторая - 20% общего объема.

Соединение элементов из алюминиевых сплавов осуществляется на сварке, на стальных болтах и на клею. Сварка применяется в основном газовая и электродуговая в среде защитных газов. Клеевые соединения выполняются горячим или холодным способом. При горячем способе эпоксидную смолу подогревают, а затем наносят на очищенную и подогретую до 80...120⁰ С поверхность, которую потом выдерживают два часа под давлением 0,05...0,3 МПа при температуре 180⁰ С. При холодном способе склеивание выполняют при обычных температурах.

Маркировка сплавов ведется по легирующим элементам, например, АМг - алюминий - магний ; АМг6 - содержит 6% магния ; АМц - алюминий - марганец, АД - силумины, содержат магний и кремний ; АВ - авиали , содержат магний, кремний и медь; Д1, Д16 и т.д. - дюралюмины, содержат алюминий, магний, медь.

Упрочнение сплавов, кроме легирования, производится термообработкой (закалкой, старением) и нагартовкой (наклепом, вытяжкой). Наличие или отсутствие упрочнения вводится в обозначение сплава: отожженное состояние - М, закаленное и естественное старение - Т, закаленное е искусственное состаренное - II; нагартовка - Н, полунагартовка - П.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: