Металловедение. Материалы для изготовления металлоконструкций. (Лекция 7)

1. Лекция 7

Тема лекции – Материалы для
изготовления металлоконструкций
План лекции:
- классификация металлических
конструкций;
- классификация сталей;
- маркировка сталей;
- маркировка строительных
конструкций

2. 7.1 Классификация металлических конструкций

Конструкции классифицируются по:
● материалу
● назначению
● видам соединений
● степени заводской готовности
● условиям эксплуатации

3.

По материалу конструкции подразделяются на стальные и алюминиевые.
По назначению конструкции подразделяются на несущие (основные и
второстепенные) и ограждающие
По видам соединений конструкции делятся на сварные, болтовые,
клепаные, комбинированные и винтовые
По степени заводской готовности конструкции подразделяются на
полностью изготовленные на заводе и изготовляемые на заводе в виде
отправочных марок (элементов), укрупняемых на монтаже
По степени коррозионной стойкости конструкции подразделяются: на
эксплуатируемые в неагрессивных, слабоагрессивных, среднеагрессивных
и сильноагрессивных средах
По температурным условиям конструкции подразделяются: на
возводимые или эксплуатируемые в районах с расчетной температурой
минус 40ºС и выше; возводимые или эксплуатируемые в районах с
расчетной температурой ниже минус 40ºС (до минус 65ºС включительно);
подвергающиеся интенсивным температурным воздействиям;
эксплуатируемые в отапливаемых или неотапливаемых зданиях

4. 7.2 Классификация сталей

Сталь
классифицируют
по способу
производства,
химическому
составу,
структуре
и назначению
по способу производства различают мартеновскую,
бессемеровскую, томасовскую, кислородноконверторную, тигельную и электросталь
по химическому составу – углеродистые и
легированные стали
строительные стали содержат до 0,3% углерода,
машиностроительные цементируемые – от 0,025 до
0,3% углерода, улучшаемые термообработкой от
0,3 до 0,5% углерода, пружинные – от 0,5 до 0,8%
углерода, инструментальные – от 0,7 до 1,3%
углерода
по назначению углеродистые стали разделяют на
конструкционные и инструментальные;
конструкционные стали, в свою очередь, разделяют
на строительные и машиностроительные

5.

Малоуглеродистые стали обладают большой пластичностью, высокой
ковкостью, хорошей свариваемостью, отсутствием тенденций к хрупкому
разрушению – все эти свойства в полной мере отвечают высоким
требованиям, предъявляемым к строительным сталям
Углеродистые стали
разделяют на стали
обыкновенного
качества,
качественные и
высококачественные
В зависимости от назначения и гарантируемых
характеристик сталь обыкновенного качества
разделяют на три группы А, Б, В, учитывающие
условия поставки:
сталь группы А –
поставляют
потребителям по
механическим
свойствам;
сталь группы Б –
по химическому
составу;
сталь группы В – с гарантированными механическими
свойствами и химическим составом

6.

Ст0
Углеродистую
сталь
обыкновенного
качества
группы А
изготовляют
следующих
марок:
Ст1
Ст2
Ст3
Ст4
Ст5
Ст6
Ст7
По мере
увеличения
номера стали
повышается
содержание
углерода, а
также
прочность и
твердость, но
снижается
пластичность и
ударная
вязкость

7.

Сталь группы Б изготовляют тех же марок, но перед
маркой стали ставят букву Б (БСт0, БСт1кп).
Сталь группы В изготовляют следующих марок:
ВСт2, ВСт3, ВСт4 и ВСт5.
По степени раскисления сталь делится на кипящую (кп), полуспокойную
(пс) и спокойную (сп). Кипящей называют сталь, в процессе получения
которой происходит бурное выделение газов (кипение), способствующее
образованию мелких газовых пузырей и концентрации вокруг них
различных неметаллических включений и примесей, значительно
снижающих качество стали. Спокойная сталь, остывающая без бурного
выделения газов, получается путем введения в нее различных
раскислителей в виде добавок кремния, марганца, алюминия и др., в
результате чего на поверхности слитка (15%) образовывается шлак,
идущий на переплавку, а в остальной части слитка высококачественная
однородная сталь.

8.

В строительстве преимущественное применение находит
полуспокойная сталь (компромиссный вариант между кипящей
и спокойной), обладающая высокими технико-экономическими
показателями и более низкой стоимостью, чем спокойная сталь.
Однако стали повышенной и высокой прочности выполняются
главным образом из спокойной стали, обладающей высокой
однородностью и способностью сопротивляться хрупкому
разрушению.
В зависимости от механических свойств
конструкционные стали подразделяются на стали
обычной прочности (обыкновенного качества),
повышенной прочности
и высокой прочности.

9.

Стали обычной прочности (малоуглеродистые) содержат
углерода до 0,22% с пределом текучести 185-285МПа,
временным сопротивлением разрыву 365-390МПа, наиболее
употребительные стали ВСт3кп2, ВСт3пс6, ВСт3сп5, ВСт3
Гпс5 – они пластичны, хорошо свариваются.
Стали повышенной прочности (низколегированные) с
пределом текучести 295-390МПа, временным
сопротивлением 430-540МПа, это такие стали как 09Г2,
09Г2С, 14Г2, 10Г2С, 15ХСНД.
Стали высокой прочности (средне- и высоколегированные) с
пределом текучести 410-600МПа, временным
сопротивлением 570-700МПа, это такие стали как 16Г2АФ,
18Г2АФпс, 15Г2СФт.о., 12Г2СМФАЮт.о.

10. 7.3 Маркировка сталей

В обозначении углеродистых сталей (например ВСт3пс6):
буква В определяет группу поставки; Ст3 – собственно
марку стали; пс – полуспокойную; цифра 6 – категорию
поставки.
Для легированных сталей вводят буквенное обозначение легирующих элементов:
У – углерод –
повышая
прочность стали,
снижает ее
пластичность и
свариваемость, в
марках не
обозначается, т.к.
присутствует во
всех сталях;
С – кремний – повышает
прочность, но ухудшает
свариваемость и стойкость
против коррозии, хороший
раскислитель; в малоуглеродистых сталях добавляется
до 0,3%, в низколегированных – до 1%;
Ю – алюминий
– хороший
раскислитель,
повышает
ударную
вязкость,
нейтрализует
вредное
влияние
фосфора;

11.

Г – марганец – повышает прочность и вязкость, хороший
раскислитель, соединяясь с серой снижает ее вредное воздействие; в
малоуглеро-дистых сталях марганца содержится до 0,64%, в легированных до 1,5%, при большем содержании сталь становится хрупкой;
Д – медь – повышает прочность, увеличивает стойкость против
коррозии; содержание меди более 0,7% способствует старению стали;
М – молибден, Р – бор – эти добавки дают возможность
получения высокопрочного проката больших толщин;
А – азот – должно быть не более 0,008%, т.к. такое содержание
способствует старению стали и делает ее хрупкой при низких
температурах; в химически связанном состоянии с алюминием,
ванадием, титаном – улучшает механические свойства;
Х – хром, Ф – ванадий, В – вольфрам, Т – титан, Н – никель –
повышают прочность ,твердость, снижают пластичность;
П – фосфор.
При обозначении марки стали содержание каждого элемента в % с
округлением до целых значений указывается после буквы, обозначающей
данный элемент; содержание элемента в пределах 1% цифрами не
указывается; %-ное содержание углерода указывается в сотых долях в
начале обозначения марки (например 15Г2СФ – углерода 0,15%, марганца до
2%, кремния и ванадия до 1% каждого).

12.

Вредные примеси:
Фосфор – повышает хрупкость, особенно при низких температурах (хладоломкость) и снижает пластичность при повышенных температурах, его содержание не должно превышать
0,04%;
Сера – делает сталь красноломкой, т.е. образуются трещины
при температуре 800-1000°С, поэтому серы в углеродистой
стали д.б. не более 0,05%.
Вредное влияние на механические свойства стали оказывает
насыщение ее газами, которые могут попасть из атмосферы в
металл, находящийся в расплавленном состоянии:
Кислород – действует подобно сере, но в более сильной
степени;
Водород – приводит к снижению сопротивления стали
хрупкому разрушению, даже незначительное его содержание
(0,007%) приводит к снижению временного сопротивления и
ухудшению пластических свойств.
Поэтому, расплавленную сталь необходимо защищать от воздействия
атмосферы во время сварки.

13.

Таблица 7.1 - Марки стали, заменяемые по ГОСТ 27772-88*
Наименование стали
Марки по действующим стандартам
марка стали
обозначение стандарта
С235
С245
С255
С275
С285
С345
С345К
С375
С390
С390Т
С390К
С440
С590
С590К
ВСт3кп2
ГОСТ 380-71
ВСт3пс6
ГОСТ 380-71
ВСт3сп5
ВСт3Гпс5
ВСт3Гсп5
ВСт3пс6-2
ГОСТ 380-71
ГОСТ 380-71
ГОСТ 380-71
ТУ 14-1-3023-80
ВСт3сп5-2
ВСт3Гпс5-2
12Г2С
09Г2С
10ХНДП
ТУ 14-1-3023-80
ТУ 14-1-3023-80
ГОСТ 19281-73*
ГОСТ 19282-73*
ГОСТ 19281-73*
14Г2гр.1
ТУ 14-1-3023-80
14Г2АФ
ГОСТ 19282-73*
10Г2С1 термоупрочненная
10ХСНД лист толщиной св.10мм
ГОСТ 19282-73*
15Г2АФДпс
ГОСТ 19282-73*
16Г2АФ
18Г2АФпс
15Г2СФ термоупрочненная
12Г2СМФ
ГОСТ 19282-73*
12ГН2МФАЮ
ТУ 14-1-1772-76
ТУ 14-1-1308-75

14. 7.4 Маркировка строительных конструкций

Конструкции и изделия в рабочих чертежах металлических
конструкций (КМ) и в рабочих деталировочных чертежах
металлических конструкций (КМД) маркируются
в соответствии с ГОСТ 26047-83.
Марка конструкции и
изделия в чертежах
КМ конкретных
объектов состоит из
буквенно-цифровой
группы, в которую
входят обозначение
типа и порядковый
номер конструкции и
изделия
Обозначение типа конструкции
должно состоять из условного буквенного
обозначения ее наименования
Например, балки подкрановые
обозначаются буквами БК, балки
подстропильные – БП, балки стропильные
– БС, каркасы и панели перегородок – ПГ,
колонны – К, и т.д.

15.

Порядковый номер
конструкции и
изделию
присваивается
в пределах
обозначения типа,
начиная с единицы
Марка типовых
конструкций в
чертежах КМ,
а также
конструкций
в стандартах и
технических
условиях
состоит из трех
буквенноцифровых
групп
Например, в чертежах КМ обозначено:
Б-1, Б-2, Б-3, что означает балка первая,
вторая, третья или марки ФС-1, ФС-2
означают – ферма стропильная первая
и вторая
Например, ФС24-31-Д1 или Р18.7-3834. Первая группа марки
содержит обозначение типа конструкций, состоящее из
условного буквенного индекса наименования и геометрических размеров или других основных параметров конструкций
(пролет, длина, ширина, высота). Здесь: ФС – ферма стропильная пролетом 24м, Р – рама пролетом 18 и высотой 7м.
Вторая группа марки содержит характеристики несущей
способности конструкции (допускаемые расчетные нагрузки
или усилия). Здесь: 31 – допускаемая расчетная нагрузка на
ферму 31 кН/м; 3834 – расчетная вертикальная нагрузка, Па.
Третья группа марки содержит дополнительные
характеристики (условия монтажа и эксплуатации;
сейсмичность, исполнение конструкции для различных
климатических районов строительства; конструктивные
особенности). Здесь: Д1 – ферма с дополнительной стойкой.

16.

Обозначение первой группы в марке является обязательным
для всех конструкций и изделий.
Необходимость второй и третьей групп определяется
разработчиком документации.
Марка конструкций в чертежах КМД состоит из двух буквенноцифровых групп. Первая группа содержит обозначение схемы
расположения конструкций. Вторая – порядковый номер
конструкций на схеме.
Например: Д-5, где Д – обозначение схемы расположения
конструкции, а 5 – ее порядковый номер на схеме.
Или Д-6т, Д-6н – то же обозначение для элементов зеркального
изображения (так и наоборот).