Требования к конструкционным сталям

3.2    КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

3.2.1  Требования к конструкционным сталям

Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов (машиностроительные стали), конструкций и сооружений (строительные стали).

Основные требования, которые предъявляются к конструкционным материалам – эксплуатационные, технологические и экономические.

Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того, чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, материал должен иметь высокую конструкционную прочность.

Конструкционной прочностью называется комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации.

Технологические требования (технологичность материала) направлены на обеспечение наименьшей трудоемкости изготовления деталей и конструкций. Технологичность материала оценивается обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, а также прокаливаемостью, склонностью к деформации и короблению при термической обработке. Технологичность материала имеет важное значение, так как от нее зависят производительность и качество изготовления деталей.

Экономические требования сводятся к тому, чтобы материал имел невысокую стоимость и был доступным. Стали и сплавы по возможности должны содержать минимальное количество легирующих элементов. Использование материалов, содержащих легирующие элементы, должно быть обосновано повышением эксплуатационных свойств деталей.

Экономические требования, так же как и технологические, приобретают особое значение при массовом масштабе производства.

Рекомендуемые материалы

Таким образом, качественный конструкционный материал должен удовлетворять комплексу требований.

Конструкционная прочность материалов и критерии ее оценки

Конструкционная прочность – комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности.

Критерии прочности материала выбирают в зависимости от условий его работы. При статических нагрузках критериями прочности являются временное сопротивление s_в и предел текучести s_0,2 (s_т), характеризующие сопротивление материала пластической деформации. Поскольку при работе большинства деталей пластическая деформация недопустима, то их несущую способность, как правило, определяют по пределу текучести.

Большинство деталей машин испытывает длительные циклические нагрузки. Критерий их прочности – предел выносливости s_R (при симметричном круговом изгибе s_–1).

По значениям выбранных критериев прочности рассчитывают допустимые рабочие напряжения. При этом, чем больше прочность материала, тем выше допустимые рабочие напряжения и меньше размеры и масса детали.

Надежность – свойство материала противостоять хрупкому разрушению. Хрупкое разрушение вызывает внезапный отказ деталей в условиях эксплуатации. Оно считается наиболее опасным из-за протекания с большой скоростью при напряжениях ниже расчетных, а также возможных аварийных последствий.

Для предупреждения хрупкого разрушения конструкционные материалы должны обладать достаточной пластичностью (s, y) и ударной вязкостью (KCU). Однако эти параметры надежности, определенные на небольших лабораторных образцах без учета условий эксплуатации конкретной детали, достаточно показательны лишь для мягких малопрочных материалов. Между тем стремление к уменьшению металлоемкости конструкций ведет к более широкому применению высокопрочных и, как правило, менее пластичных материалов с повышенной склонностью к хрупкому разрушению. Необходимо также учитывать то, что в условиях эксплуатации действуют факторы, дополнительно снижающие их пластичность, вязкость и увеличивающие опасность хрупкого разрушения. Это концентраторы напряжений (надрезы), понижение температуры, динамические нагрузки, увеличение размеров деталей (масштабный фактор).

Чтобы избежать внезапных поломок в условиях эксплуатации, необходимо учитывать трещиностойкость материала. Трещиностойкость – группа параметров надежности, характеризующих способность материала тормозить развитие трещины.

Основной критерий трещиностойкости К_1С, который показывает, какого значения (интенсивности) достигает напряжение вблизи вершины трещины в момент разрушения.

Для оценки надежности материала используют также следующие параметры: ударную вязкость KCV (ударная вязкость, определенная на образце с V-образным надрезом при комнатной температуре), ударная вязкость КСТ (определенная на образцах с усталостной трещиной) и температурный порог хладноломкости. Обычно за порог хладноломкости принимают t₅₀ – температуру, соответствующую равным долям (50 %) хрупких и вязких участков разрушения в изломе при определении ударной вязкости. Порог хладноломкости характеризует влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. Его определяют по результатам ударных испытаний образцов с надрезом при понижающейся температуре.

О пригодности материала для работы при заданной температуре судят по температурному запасу вязкости, равному разности температуры эксплуатации и t₅₀. При этом чем ниже температура перехода в хрупкое состояние по отношению к рабочей температуре, тем больше температурный запас вязкости и выше гарантия от хрупкого разрушения.

Долговечность – свойство материала сопротивляться развитию постепенного разрушения (постепенной потери материалом работоспособности). Причины постепенной потери работоспособности разнообразны: развитие процессов усталости, изнашивания, ползучести, коррозии, радиационного разбухания и др. Эти процессы вызывают постепенное накопление необратимых повреждений в материале и его разрушение.

Наибольшая эффективность для увеличения конструкционной прочности имеют технологические и металлургические методы, цель которых – повышение механических свойств и качества металла.

Из механических свойств важнейшее – прочность металла, повышение которой при достаточном запасе пластичности и вязкости ведет к снижению материалоемкости конструкции и в известной степени к повышению ее надежности и долговечности.

Уровень прочности (сопротивление пластической деформации) зависит главным образом от легкости перемещения дислокаций. В связи с этим современные методы повышения прочности материала основаны на создании такого структурного состояния, которое обеспечивало бы максимальную задержку (блокировку) дислокаций. К методам упрочнения относятся легирование, пластическая деформация, термическая, термомеханическая и химико-термическая обработка.

3.2.2  Механизмы упрочнения конструкционной стали

Предел текучести в конструкционных феррито-перлитных сталях складывается из следующих составляющих:

s_т = s₀ + Ds_тр + Ds_п + Ds_д + Ds_д.у + Ds_з,

где s₀ – напряжение трения решетки a-железа;

Ds_тр – упрочнение a-твердого раствора при легировании (твердорастворное упрочнение);

Ds_п – упрочнение за счет перлита в структуре;

Ds_д – деформационное упрочнение – упрочнение в результате повышения плотности дислокаций;

Ds_д.у – упрочнение за счет дисперсных частиц второй фазы (карбидов, нитридов, карбонитридов) – дисперсионное упрочнение;

Ds_з – упрочнение за счет измельчения зерна – зернограничное упрочнение.

Напряжение трения решетки a – Fe s₀ определяется напряжением Пайереса-Набарро: s₀ = 2G ∙ 10^–4, где G – модуль сдвига железа (G = 84000 МПа). Теоретически s₀ = 17 МПа. Экспериментально получены для железа значения s₀ = 30 – 40 МПа.

Упрочнение a-твердого раствора при легировании связано с образованием полей упругих напряжений вблизи атомов легирующих элементов, искажающих кристаллическую решетку. Эти локальные искажения создают препятствия на пути движущихся дислокаций.

Упрочнение при легировании растет пропорционально концентрации легирующего элемента в твердом растворе и относительной разницы атомных радиусов растворителя и легирующего элемента.

Атомы внедрения (С, О, Н, N) могут вносить большой вклад в упрочнение, если они скапливаются на дислокациях и блокируют их, образуя сегрегации или атмосферы Коттрелла.

Влияние легирующих элементов на предел текучести аддитивно (суммируется):

,

где K_i – коэффициент упрочнения феррита, равный приросту предела текучести феррита при растворении в нем 1 % i-того легирующего элемента;

С_i – концентрация этого легирующего элемента в феррите.

В сталях с большим количеством феррита Ds_тр существенно предопределяет уровень прочностных свойств. Установление значений С_i затруднено, т.к. они могут значительно отличаться от концентрации легирующего элемента в стали. Некарбидообразующие элементы (Si, Ni, P) целиком растворены в феррите;  Cu образует самостоятельную фазу и мало растворена в феррите.

В феррите горячекатаных (нормализованных) феррито-перлитных сталей обычно растворено 0,01-0,02 % (С + N). Остальное количество углерода и азота связано в цементит, специальные карбиды и нитриды.

Из карбидообразующих элементов слабый карбидообразующий элемент марганец практически целиком растворен в феррите, сильные карбидообразующие элементы V, Nb, Ti целиком связаны в карбиды, а Mo, W, Cr входят в состав карбидной фазы и частично растворены в феррите. Нитридообразующий элемент Al обычно полностью связан в нитриды и неметаллические включения.

Таким образом, основными легирующими элементами, определяющими упрочнение феррито-перлитных сталей являются Mn, Si, Ni и Р.

Значения коэффициентов упрочнения феррита различными легирующими элементами, растворенными в нем, приведены в таблице  3.1

Таблица 3.1 – Значение коэффициентов упрочнения феррита различными
легирующими элементами

Упрочнение стали за счет перлита определяется содержанием перлитной составляющей в структуре стали и ее дисперсностью, т.е. зависит от состава стали, устойчивости аустенита и скорости охлаждения из аустенитного состояния. Легирующие элементы (Mn, Cr, Ni, Mo и др.) увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита, вследствие чего при охлаждении будут образовываться более низкотемпературные продукты распада аустенита. Они более дисперсны и имеют большую твердость. Сильные карбидообразующие элементы (Nb, V, Ti), будут повышать устойчивость переохлажденного аустенита, если они растворены в аустените, а если они находятся в карбидной (карбонитридной) фазе, то вследствие зародышевого влияния на распад аустенита они ее уменьшают. При этом в результате смещения точки S диаграммы Fe – C вправо уменьшается количество перлита. Однако основным элементом, определяющим количество перлита, является углерод. Вклад перлитной составляющей в предел текучести стали с ферритной основой для низколегированных сталей описывается формулой:

Ds_п = 2,4П,

где П – перлитная составляющая в объеме стали, %;

2,4 – эмпирический коэффициент, МПа / %П.

Деформационное упрочнение Ds_д, или упрочнение в результате повышения плотности дислокаций определяется формулой:

Ds_д = a ∙ m ∙ G ∙ b ∙ r^1/2,

где a – коэффициент, зависящий от характера взаимодействия дислокаций при деформационном упрочнении;

m – ориентационный множитель;

G – модуль сдвига железа (G = 84000 МПа);

b – вектор Бюргерса железа (b = 0,25 нм);

r – плотность дислокаций.

Для сталей с ферритной основой (о.ц.к. решеткой) a » 0,2; ориентационный множитель m = 2,75, тогда a ∙ m » 0,5.

Значения Ds_д становятся существенными при r> 10¹⁰ см^–2 (Ds_д >
> 100 МПа), т.е. когда сталь заметно наклепана в результате закалки или холодной пластической деформации. В феррито-перлитных горячекатаных (нормализованных) сталях значение r = 10⁸-10⁹ см^–2, при этом Ds_д = 10-30 МПа, т.е. невелико и им можно пренебречь.

Дисперсионное упрочнение Ds_д.у, или упрочнение дисперсными частицами карбидов и нитридов в стали, описывается механизмом Орована. Согласно этой модели дислокации при движении будут удерживаться на частицах до тех пор, пока прилагаемое напряжение не будет достаточным для того, чтобы линия дислокаций изогнулась и прошла между частицами, оставив около них дислокационную петлю. Упрочнение по Оровану определяется уравнением:

,                                  (*)

где 0,85 – статистический коэффициент;

m – ориентационный множитель;

G – модуль сдвига;

b – вектор Бюргерса;

Ф – коэффициент, характеризующий тип взаимодействующих с частицами дислокаций;

l – среднее расстояние между частицами.

Для винтовой дислокации Ф = 1, для краевой дислокации , где n – коэффициент Пуассона, равный 0,33. Для смешанных дислокаций:

.

Дисперсионнное упрочнение зависит от среднего расстояния между частицами (l), т.к. все остальные параметры для всех сталей с ферритной основой постоянны (m = 2,75; G = 8400 МПа; b = 0,25 нм; Ф = 1,25). После подстановки этих значений в уравнение (*) оно принимает вид, удобный для оценки дисперсионного упрочнения сталей:

 (МПа при l, нм).

Дисперсионное упрочнение низколегированных строительных сталей наблюдается при легировании стали Nb, V, Ti, Al, N, образующими в стали дисперсные карбиды, нитриды, карбонитриды этих элементов: NbC, NbN, Nb(C, N), VC, VN, V(C, N), TiC, TiN, Ti(C, N), AlN, а также комплексные соединения типа (V, Nb)C, (V, Nb)N, (V, Nb)(C, N) и т.п.

Зернограничное упрочнение Ds_з определяется размером действительного зерна феррита d:

Ds_з = k_у ∙ d ^–1/2;

где k_у – постоянный коэффициент.

Для феррито-перлитных низкоуглеродных сталей он находится в пределах  МПа ∙  (1,8 – 2,3 кгс/мм ^3/2).

Размер зерна феррита зависит от размера аустенитного зерна и наличия дисперсных карбонитридных фаз. В сталях с карбидо- и нитридообразующими элементами при переходе через критическую точку А₃ в структуре стали имеются соответствующие карбиды и нитриды, что уже приводит к образованию более мелкого зерна аустенита, т.к. указанные фазы могут оказывать зародышевое влияние при образовании новых зерен аустенита. Карбиды и нитриды тормозят рост зерна аустенита при дальнейшем его нагреве вплоть до температуры растворения этих фаз в аустените. Нерастворенные карбиды и нитриды, а также эти фазы, выделившиеся из аустенита перед началом g®a-превращения являются зародышевыми центрами образования новых зерен феррита. Все это приводит к тому, что в сталях с дисперсными упрочняющими фазами достигается заметное измельчение зерна феррита. Следовательно, дисперсионное упрочнение косвенно обусловливает дополнительное зернограничное упрочнение.

Таким образом, легирование, приводящее к дисперсионному упрочнению, будет увеличивать и зернограничное упрочнение, т.е. получение мелкозернистой и дисперсноупрочненной стали достигается одним и тем же путем – получением в структуре дисперсных карбонитридных фаз ванадия, ниобия и титана.

В дисперсноупрочненных сталях при определенных режимах обработки (ТМО, контролируемая прокатка) образуется субзеренная структура, представляющая собой участки внутри зерен феррита, отделенные один от другого дислокационными малоугловыми границами. Хорошо развитая субзеренная структура вызывает субструктурное упрочнение, определяемое для феррито-перлитных сталей по уравнению: Ds_c = k_c ∙ l, где l – размер субзерен; k_c – коэффициент, характеризующий строение субзеренных границ; для феррито-перлитных сталей k_c = 1,5 ´ 10 ^–4 Па∙м.

При развитой субструктуре зернограничное упрочнение не учитывается, а учитывается субструктурное упрочнение.

Оценка предела текучести низколегированных феррито-перлитных сталей показала, что ориентировочно доля отдельных компонентов упрочнения в общем пределе текучести сталей может быть представлена данными таблице 3.2

Таблица 3..2  – Характеристика предела текучести низколегированных феррито-
 перлитных сталей

Основными факторами упрочнения феррито-перлитных сталей являются твердорастворное, дисперсионное и зернограничное упрочнение. Как правило, доля других компонентов упрочнения не превышает в сумме 20 %, т.е. они не вносят существенного вклада в предел текучести низколегированной стали. На практике наиболее целесообразно использовать дисперсионное упрочнение, так как карбонитридные фазы вызывают упрочнение не только вследствие собственного вклада, но и косвенного воздействия на зернограничное упрочнение вследствие измельчения зерна.

Увеличение предела текучести стали обычно сопровождается повышением склонности стали к хрупкому разрушению (температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние Т_пр). Однако каждый из механизмов упрочнения, повышающих предел текучести стали Ds_т, оказывает различное влияние на изменение температуры перехода (порога хладноломкости) DТ_пр. Установлено, что все компоненты упрочнения, кроме измельчения зерна, приводят к охрупчиванию стали, т.е. росту Т_пр. Каждый из механизмов упрочнения, приводящий к охрупчиванию стали, повышает Т_пр на разную величину (+DТ_пр). Для i-той компоненты упрочнения коэффициент охрупчивания при упрочнении

.

Единственным механизмом упрочнения, который наряду с ростом Ds_m обеспечивает снижение Т_пр (–DТ_пр), является механизм зернограничного упрочнения. Следовательно, для компонент упрочнения Ds_тр, Ds_п, Ds_д и Ds_д.у коэффициент n имеет знак «плюс», а для Ds_з – знак «минус». Численные значения коэффициента охрупчивания n для каждой компоненты упрочнения будут различны.

Для феррито-перлитных низколегированных сталей на основе специальных экспериментов и статистической обработки результатов многочисленных исследований были установлены ориентировочные (сравнительные) значения коэффициента охрупчивания. Эти значения можно изобразить графически в виде удельных векторов охрупчивания (рисунок  3.1 ).

Рисунок 3.1 – «Удельные векторы» охрупчивания (n – коэффициент
охрупчивания; DТ_пр – изменение температуры полухрупкости при различных механических упрочнениях).

На каждый 1 МПа прироста Ds_т указано изменение DТ_пр в градусах. Числа у каждого вектора представляют собой численные значения n в °С/МПа.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что только зернограничное упрочнение позволяет уменьшить склонность стали к хрупким разрушениям. Все остальные механизмы упрочнения увеличивают ее. Только уменьшением размера зерна стали можно компенсировать отрицательное влияние всех других механизмов на температуру перехода стали из вязкого в хрупкое состояние (порог хладноломкости). Более того, сильным измельчением зерна можно «перекрыть» эффект охрупчивания других механизмов и достигнуть на стали упрочнения, сопровождающегося улучшением хладостойкости.

Как следует из рисунка 3.1  , наиболее сильное охрупчивание стали достигается при повышении доли перлита в структуре (прежде всего при увеличении содержания углерода в стали). Собственно дисперсионное упрочнение вызывает наименьшее охрупчивание по сравнению с другими «охрупчивающими» механизмами упрочнения, а учитывая, что карбонитридные частицы обеспечивают получение мелкозернистой структуры, дисперсионное упрочнение феррито-перлитных сталей следует считать наиболее рациональным. На принципе сочетания дисперсионного упрочнения и измельчения зерна базируются стали с карбонитридным упрочнением, обладающие наиболее высокой прочностью и хладостойкостью.

Чтобы повысить сопротивление легированной стали хрупкому разрушению нужно: уменьшить блокировку дислокаций примесными атомами (С, N), т.е. вывести их из твердого раствора, связав в нитриды и карбиды; легировать стали никелем, уменьшающим взаимодействие дислокаций с примесными атомами; создавать вязкие прослойки из аустенита в матрице (повышать энергию раскрытия трещины); измельчать зерно; получать какое-то количество метастабильного аустенита (в процессе получения мартенсита при нагружении происходит релаксация напряжений).

Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов (машиностроительные стали), конструкций и сооружений (строительные стали).

3.2.3 Строительные стали

Требования, предъявляемые к строительным сталям

К строительным сталям относятся малоуглеродистые конструкционные стали, применяемые для изготовления металлических конструкций и сооружений (конструкций зданий, железнодорожных вагонов, мостов и мостовых кранов, корпусов судов, труб для магистральных трубопроводов, резервуаров и т.п.), а также для изготовления арматуры железобетона.

Основными требованиями к этим сталям являются повышенные прочностные характеристики (главный показатель – предел текучести), достаточная пластичность, высокая вязкость и малая склонность к хрупким разрушениям (низкий порог хладноломкости), коррозионная стойкость во влажной атмосфере, а также хорошие технологические свойства: свариваемость, обрабатываемость резанием, способность к гибке и правке и т.д.

Одним из главных технологических требований является свариваемость, т.к. строительные конструкции сварные. При сварке в околошовной зоне не должны образовываться холодные трещины, вызванные появлением крупнокристаллического мартенсита с высокой твердостью, но низкой вязкостью и пластичностью, что часто приводит к разрушению конструкций от сварочных напряжений. Вероятность возникновения закалочных структур и хрупких трещин тем больше, чем больше в стали содержание углерода и легирующих элементов, т.е. чем ниже температура γ→α превращения.

О свариваемости стали судят, прежде всего, по суммарному содержанию углерода и легирующих элементов, приводимому к эквивалентному действию углерода – углеродному эквиваленту.

С_экв = С,

где C, Mn, Si, Ni, Cu, V, P, Mo – массовое содержание соответствующих элементов в стали, %.

Сталь хорошо сваривается, если С_экв ≤ 0,45 – 0,48. Кроме того, нужно учитывать, что углерод повышает порог хладноломкости, а введение повышенного количества легирующих элементов значительно удорожает сталь. Поэтому строительные стали – это малоуглеродистые низколегированные стали (суммарное количество легирующих элементов, как правило, не превышает 2,5 %).

Строительные стали подразделяют по категориям прочности на классы. Согласно ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций» классификация основана на минимально гарантированном значении предела текучести. Приняты следующие классы: С235, С245, С255, С275, С285, С315, С345, С375, С390, С440, С590.

К сталям обычной (нормальной) прочности можно отнести стали классов С235–С285, к сталям повышенной прочности – стали классов С315–С375, к сталям высокой прочности – стали классов С390–С590.

Предел текучести является основной расчетной характеристикой при проектировании металлоконструкций и сооружений. От его значения зависит сечение элементов конструкций, а, следовательно, их масса.

Не менее важным критерием, определяющим эксплуатационную надежность строительных конструкций, является их склонность к хрупким разрушениям, наиболее часто характеризуемая температурой перехода из вязкого в хрупкое состояние (порогом хладноломкости). Этот критерий определяет не только надежность конструкции при эксплуатации в условиях отрицательных климатических температур, но он также показывает запас вязкости конструкции, работающей при комнатной или близкой к ней температуре. По хладостойкости строительные стали делят на стали без гарантированной хладостойкости, стали хладостойкие до –40 ºС и стали для металлоконструкций, эксплуатируемых ниже –40 ºС (стали «северного исполнения»).

Углеродистые стали

В строительстве широко применяют углеродистые стали обыкновенного качества как наиболее дешевые, технологичные и обладающие необходимым комплексом свойств при изготовлении многих металлоконструкций массового назначения. В основном эти стали используются в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки. Как правило, они имеют феррито-перлитную структуру. В ряде случаев прокат подвергают термическому упрочнению.

Углеродистые горячекатаные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) в зависимости от назначения и гарантируемых при поставке свойств подразделяют на три группы: А, Б и В. В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств, химического состава) сталь каждой группы подразделяется на категории. Категории определяют те характеристики, которые испытываются в данной стали. Категории в группах следующие: группа А - 1, 2, 3; группа Б - 1, 2; группа В - 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3, 4 по степени раскисленности изготовляют кипящей, полуспокойной и спокойной; сталь с номерами 5 и 6 – полуспокойной и спокойной.

Стали группы А (Ст2кп, Ст5сп, Ст3 и др.) поставляют с регламентированными механическими свойствами. Химический состав их не нормируется. Поэтому стали этой группы наиболее часто применяют в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке (ковке, штамповке, термообработке), следовательно, механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б (БСт3кп, БСт5пс, БСт6 и др.) поставляют с регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Поэтому их применяют для изделий, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от состава стали, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В (ВСт2пс, ВСт3сп и др.) поставляют с регламентированными механическими свойствами и химическим составом. Как правило, такие стали применяют для изготовления сварных металлоконструкций, так как свариваемость стали определяется составом стали, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Стали группы В дороже, чем стали групп А и Б, их применяют для ответственных изделий.

Обозначаются углеродистые стали обыкновенного качества буквами Ст, за которыми следует цифра, указывающая порядковый номер марки стали, а не среднее содержание углерода в ней, хотя с повышением номера от Ст1 до Ст6 содержание углерода увеличивается. Группа А в обозначении марки стали не указывается. Группы Б и В указываются впереди марки. Для обозначения степени раскисления после номера марки добавляют один из индексов сп, пс, кп, а категория нормируемых свойств (кроме категории 1) указывается последующей цифрой.

Так, Ст2кп означает, что сталь Ст2 кипящая, группы А, категории 1 (нормируются показатели: временное сопротивление при растяжении и относительное удлинение). БСт5пс2 означает, что сталь Ст5 полуспокойная, группы Б, категории 2 (нормируется химический состав).

Однако углеродистые стали обыкновенного качества зачастую не обеспечивают требуемых свойств по хладостойкости при эксплуатации сварных металлоконструкций в районах с низкими климатическими температурами. Другим существенным недостатком строительных углеродистых сталей является их малая прочность, что приводит к большому расходу металла и увеличению массы металлоконструкций. Повысить прочность строительных сталей можно путем термического упрочнения углеродистых сталей и применения низколегированных сталей.

Низколегированные строительные стали

К низколегированным строительным сталям относятся низкоуглеродистые свариваемые стали, содержащие недорогие и недефицитные легирующие элементы (обычно до 2,5 %) и обладающие повышенной прочностью и пониженной склонностью к хрупким разрушениям по сравнению с углеродистыми сталями. Применение низколегированных сталей в строительстве вместо углеродистых позволяет уменьшить массу строительных конструкций, получить значительную экономию металла (до 50–80 %), повысить надежность конструкций, и также решить целый ряд других задач.

Как правило, прокат из низколегированных сталей используется потребителем в состоянии поставки, а при изготовлении металлоконструкций он подвергается лишь резке, гибке и сварке.

В качестве легирующих элементов используют марганец (до 1,8 %), кремний (до 1,2 %), хром (до 0,9 %), никель (до 0,8 %), медь (до 0,5 %), ванадий (0,05–0,15 %), ниобий (0,02–0,06 %), азот (до 0,025 %) и др. Легирующие элементы, растворяясь в феррите, упрочняют его (твердорастворное упрочнение). Наиболее существенно влияют кремний и марганец. Для измельчения зерна вводят сильные карбидо– и нитридообразующие элементы (ванадий, ниобий, титан). Это обеспечивает не только зернограничное, но и дисперсионное упрочнение за счет дисперсных частиц карбидов (VC, NbC, TiC), нитридов (VN, NbN, TiN), карбонитридов (V(C, N), Nb(C, N), Ti(C, N)). Для получения нитридов и карбонитридов в сталь вводится азот. Примером сталей с карбонитридным упрочнением могут служить стали 14Г2АФБ, 16Г2АФ, 15ГФ и др.

Такие элементы, как марганец, хром, кремний, никель, бор, повышают устойчивость переохлажденного аустенита и обеспечивают получение дисперсной феррито-карбидной смеси.

Никель – дорогой и дефицитный легирующий элемент, его вводят в состав сталей для особо ответственных конструкций с целью повышения ударной вязкости и снижения порога хладноломкости. Для повышения коррозионной  стойкости во влажной атмосфере сталь легируют медью (до 0,5 %) и фосфором (0,07–0,12 %). В качестве примера можно привести стали 10ХСНД и 10ХСДП.

Для повышения обрабатываемости резанием в жидкую сталь вводят кальций или церий.

Низколегированные строительные стали подразделяются на стали повышенной прочности и высокопрочные.

Стали повышенной прочности

Как правило, строительные стали повышенной прочности (σ_Т ≤ 400 МПа) поставляют в горячекатаном состоянии с феррито-перлитной структурой. Основными легирующими элементами в этих сталях являются марганец, кремний, хром, ванадий, ниобий, титан, медь, фосфор, иногда азот (в сочетании с ванадием и алюминием).

Упрочнение рассматриваемых сталей при легировании в основном достигается вследствие твердорастворного упрочнения феррита растворенными в нем легирующими элементами. Для сталей с содержанием углерода 0,16 –    0,20 % некоторое упрочнение вносит перлитная составляющая структуры и здесь играет роль упрочнение вследствие повышения устойчивости переохлажденного аустенита при легировании и получения более дисперсных продуктов распада аустенита на феррито-карбидную смесь. Однако повышение содержания углерода приводит к снижению ударной вязкости и повышению порога хладноломкости. В сталях с ванадием и ниобием наблюдается дисперсионное упрочнение вследствие образования дисперсных карбидов и (или) карбонитридов ванадия и ниобия. При этом измельчается зерно (зернограничное упрочнение). Примерами сталей повышенной прочности являются 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 17ГС, 15ГФ, 10ХНДП, 15ХСНД и др. Стали повышенной прочности поставляют в горячекатаном или нормализованном состоянии. Нормализация приводит к большей стабильности механических свойств, повышению пластичности, ударной вязкости и хладостойкости по сравнению с горячекатаным состоянием. Реже применяют улучшение (закалка с высоким отпуском). После улучшения получается дисперсная сорбитная структура. Стали повышенной прочности имеют предел текучести в 1,3–1,6 раз больше, чем углеродистая сталь ВСт3сп, что обеспечивает снижение массы металлоконструкций на 15–30 %.

В отожженном состоянии стали принадлежат к доэвтектоидному классу; в нормализованном – к перлитному.

Высокопрочные стали

Высокая прочность (σ_Т = 400–750 МПа) в этих сталях должна сочетаться с малой склонностью к хрупкому разрушению, т.е. наряду с повышением прочности должна обеспечиваться высокая хладостойкость. Достичь этого довольно сложно. Существует четыре группы высокопрочных строительных сталей: стали с карбонитридным упрочнением, малоперлитные стали, стали бейнитного класса, стали мартенситного класса.

Стали с карбонитридным упрочнением

Карбонитридное упрочнение происходит при легировании стали сильными карбидо– и нитридообразующими элементами (Nb, V, иногда Ti, Al) в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0,030 %).

Главными факторами карбонитридного упрочнения являются : собственно дисперсионное упрочнение за счет образования дисперсных карбонитридных и нитридных фаз V(C, N), Nb(C, N), AlN; измельчение аустенитного и действительного зерна (зернограничное упрочнение); образование субзеренной структуры при определенной технологии (субзеренное упрочнение). Вследствие этого стали с карбонитридным упрочнением обладают высокой прочностью и наименьшей температурой перехода из вязкого в хрупкое состояние. Наиболее широкое применение нашла сталь 16Г2АФ. Нормализация этой стали обеспечивает получение мелкого зерна (в стали 16Г2АФ зерно № 9–11, тогда как в стали 14Г2 – № 5–6). Благодаря этому упрочнение сочетается с понижением порога хладноломкости. Стали с карбонитридным упрочнением имеют высокие прочностные свойства: σ_в = 600 – 700 МПа, σ_Т = 450–600 МПа при KCU^{–70 ºС} =  = 0,3 МДж/м². Эти стали могут подвергаться нормализации или закалке с высоким отпуском (термоулучшению). Стали с карбонитридным упрочнением применяют для изготовления наиболее ответственных сварных конструкций, работающих как в обычных климатических условиях, так и в сооружениях «северного исполнения», эксплуатируемых в районах с температурой ниже –40 ºС. Сталь 16Г2АФ применяется при сооружении мощных металлургических агрегатов (доменных печей, конверторов и т.п.), железнодорожных и автомобильных мостов, труб магистральных газопроводов, резервуаров нефтехранилищ и других ответственных сооружений. Применение сталей с карбонитридным упрочнением дает экономию металла 15–30 % по сравнению с обычными низколегированными сталями типа 10Г2С, 14Г2 и 30–50 % по сравнению с углеродистой сталью Ст3.

Малоперлитные стали

Создание малоперлитных сталей было вызвано необходимостью обеспечения высокого сопротивления хрупкому разрушению и хорошей свариваемости сталей, предназначенных для изготовления труб магистральных газопроводов и других конструкций, работающих в условиях Крайнего Севера. Это стали с низким содержанием углерода (до 0,1 %), что приводит к уменьшению количества перлита в стали, а, следовательно, к повышению ударной вязкости и пластичности, снижению порога хладноломкости и улучшению свариваемости. При этом снижение прочностных характеристик компенсируется введением в сталь карбонитридообразующих элементов – ванадия, ниобия, азота и алюминия. Следовательно, малоперлитные стали являются разновидностью сталей с карботнитридным упрочнением с пониженным содержанием в них углерода. Эти стали содержат Mn (до 2 %), V (0,04–0,08 %), Nb (0,02–0,05 %), N (до   0,015 %), AL (не менее 0,05 %). Кроме того, в них может присутствовать Si (до 1,1 %), Ti, Mo. Такие стали имеют структуру мелкозернистого феррита с дисперсными карбонитридами ванадия и ниобия и небольшим количеством перлита (5–10 %). Примерами малоперлитных сталей являются 09Г2ФБ, 10Г2Ф, 10Г2СФ и др.

Для малоперлитных строительных сталей применяют улучшение, но оптимальная структура и свойства достигаются после контролируемой прокатки. Особенно эффективна контролируемая прокатка для сталей, микролегированных раздельно или комплексно ванадием, ниобием и титаном. Воздействие этих элементов обусловлено их способностью образовывать в процессе термомеханической обработки карбиды, карбонитриды или нитриды. Эти частицы способствуют повышению прочности и сопротивления хрупкому разрушению либо непосредственно, присутствуя в феррите в виде дисперсной упрочняющей фазы, либо участвуя в формировании структуры в процессе ТМО (замедление роста зерна аустенита при нагреве, повышение температурного интервала γ→α превращения, измельчение зерна феррита за счет эффекта зародышеобразования и замедления рекристаллизации горячедеформированного аустенита, усиление текстуры деформации).

После контролируемой прокатки структура микролегированных малоперлитных сталей представляет собой мелкие зерна феррита с развитой дислокационной субструктурой, небольшое (5–10 %) количество дисперсного перлита и дисперсные частицы карбонитридов. Такая структура обеспечивает высокую прочность, ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению. Так, малоперлитная сталь 09Г2ФБ, рекомендуемая для изготовления газопроводных труб большого диаметра, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, после контролируемой прокатки обеспечивает следующие механические свойства:   σ_в ≥ 560 МПа; σ_0,2 ≥ 460 МПа; KCU^–15 = 0,9 МДж/м²; KCU^–60 = 0,6 МДж/м². В малоперлитных сталях, подвергнутых контролируемой прокатке, реализуются следующие механизмы упрочнения: твердорастворный, деформационный, зернограничный, дисперсионный, субзеренный.

В последние годы химический состав малоперлитных сталей совершенствуется в направлении снижения углерода до 0,03 %, увеличения содержания ниобия до 0,06 %, дополнительного введения небольших количеств Cr, Ni, Cu для повышения прокаливаемости, при содержании азота до 0,005 %. Большое внимание уделяется чистоте стали по сере и фосфору. Их количество снижено до 0,004 % и 0,013 %, соответственно. Введение при выплавке стали кальция позволяет глобулязировать сульфидные включения, что повышает ударную вязкость.

Бейнитные стали

Легирующие элементы должны обеспечить такую устойчивость аустенита по перлитной ступени, которая дает возможность получения после нормализации или контролируемой прокатки продуктов промежуточного превращения – игольчатого феррита и карбидов или карбонитридов (бейнита). Для увеличения устойчивости переохлажденного аустенита вводят Mn, Si, Cr, Mo, B. Углерод ухудшает свариваемость и сопротивление хрупкому разрушению, поэтому его содержание должно быть не выше 0,15 %. При снижении содержания углерода возрастает роль комплексного легирования в обеспечении прокаливаемости для исключения образования феррито-перлитных структур, упрочнения и повышения сопротивляемости хрупким разрушениям. Последнее зависит от таких факторов, как химический состав стали, температура бейнитного превращения и величина зерна исходного аустенита, термическая обработка.

Легирование марганцем и хромом широко используется в бейнитных сталях, т.к. позволяет снизить температуру бейнитного превращения при минимальном снижении начала мартенситного превращения. Область выделения феррита сдвигается вправо, значительно уменьшается критическая скорость охлаждения. Кроме хрома и марганца используется молибден (около 0,5 %). Сочетание хрома, марганца и молибдена позволяет существенно повысить устойчивость переохлажденного аустенита в перлитной области, что обеспечивает получение бейнитной структуры при охлаждении на воздухе. При наличии в стали бора (0,002–0,003 %) значительно улучшается прокаливаемость стали за счет тормозящего действия на процесс выделения структурно-свободного феррита вблизи границ зерен аустенита. Последнее связано с тем, что бор, растворяясь в аустените, образует сегрегации на границах его зерен, где и зарождается полигональный феррит. Однако бор, связанный в оксиды и нитриды, не оказывает тормозящего действия на выделение структурно-свободного феррита, поэтому борсодержащие стали должны быть успокоены алюминием и легированы титаном с тем, чтобы предотвратить образование нитридов бора, снижающих его содержание в твердом растворе. Кроме того, существует оптимальная концентрация бора, свыше которой задержка образования полигонального феррита менее четко выражена. Это связано с тем, что при увеличении концентрации свыше оптимальной бор образует соединения Fe₂B или Ме₂₃(С, В)₆, расположенные по границам аустенитных зерен и выделяющиеся до осуществления реакции образования полигонального феррита.

Наличие в составе стали сильных карбидо– и нитридообразующих элементов (N, Nb) обеспечивает карбонитридное упрочнение и мелкозернистость стали. Добавка в сталь меди (около 3 %) обеспечивает дисперсионное упрочнение. Однако для его осуществления необходимо, чтобы температура бейнитного превращения не была выше той, при которой появляются упрочняющие частицы меди, во избежание их растворения.

Типичными представителями низкоуглеродистых бейнитных сталей являются 08Г2МФБ, 14ХМНДФР, 14Х2ГМР.

В бейнитных сталях реализуются следующие механизмы упрочнения: твердорастворный, деформационный, зернограничный, дисперсионный, субзеренный. Контролируемая прокатка бейнитных сталей позволяет существенно повысить их свойства. Так, сталь 08Г2МФБ после контролируемой прокатки обеспечивает σ_в ≥ 600 МПа; σ_0,2 ≥ 470 МПа; δ ≥ 20 %; KCU^–15 = 0,9 МДж/м²; KCU^–60  = 0,65 МДж/м². Эта сталь разрабатывалась для изготовления газопроводных труб. В последних работах показана возможность создания высокопрочной Cr–Ni–Cu–Mo стали, содержащей до 0,06–0,07 % С, с бейнитной структурой, которая при пределе текучести до 700 МПа обеспечивает отличную свариваемость без подогрева.

Низкоуглеродистые мартенситные стали

Возможность получения мартенситной структуры в низкоуглеродистых строительных сталях при охлаждении на воздухе связана с увеличением устойчивости переохлажденного аустенита при определенном соотношении углерода и легирующих элементов. При концентрации в стали 0,04–0,12 % С в сочетании с легированием Cr, Mn, Ni, Mo (суммарное содержание легирующих элементов 3–5 %) обеспечивается высокая устойчивость аустенита в области перлитного превращения. При этом бейнитное превращение практически отсутствует (кривые начала и конца бейнитного превращения на термокинетической диаграмме значительно сдвинуты вправо и вниз), а мартенситная точка остается на уровне 400 ºС. Высокая устойчивость переохлажденного аустенита и сравнительно высокая температура М_н обусловливает малую величину остаточных напряжений после охлаждения. Это вызвано малой скоростью охлаждения на воздухе, минимальным объемным эффектом при мартенситном γ→α превращении, возможностью релаксации напряжений при высокой температуре М_н. После охлаждения на воздухе (нормализации) в низкоуглеродистых мартенситных сталях (НМС) формируется структура реечного мартенсита с высокой плотностью дислокаций и малыми поперечными размерами мартенситных кристаллов, что обеспечивает повышенную прочность σ_в = 800–1000 МПа. В то же время из-за низкого содержания углерода подвижность дислокаций достаточно высока, поэтому наблюдается высокая пластичность (δ = 15–20 %; ψ = 65–70 %) и ударная вязкость (KCU = 1,0–1,5 МДж/м²). Введение в сталь карбидообразующих и нитридообразующих элементов (V, Nb, Al) и азота обеспечивает дисперсионное упрочнение и мелкозернистость. Кроме того, образование карбонитридов уменьшает содержание углерода в мартенсите, что повышает сопротивление хрупкому разрушению. Структура реечного мартенсита, получаемая в результате закалки НМС, сохраняется до температур отпуска 500–550 ºС. Следует отметить лишь некоторое снижение плотности дислокаций и появление чрезвычайно дисперсных карбидных выделений. В связи с этим после отпуска при 500–550 ºС характеристики прочности и пластичности НМС практически не изменяются. Процессы полигонизации и рекристаллизации в НМС и связанное с ними снижение характеристик прочности наблюдается при температурах отпуска 600 ºС и выше.

Высокая прокаливаемость, низкое содержание углерода и особенности структуры пакетного мартенсита является причиной того, что НМС обладают целым рядом технологических преимуществ перед среднеуглеродистыми конструкционными сталями:

1) формирование мартенситной структуры происходит в процессе последеформационного охлаждения на воздухе, т.е. исключается закалка как отдельная операция;

2) в сталях формируется низкий уровень закалочных напряжений вследствие низкой скорости охлаждения, что вместе с более высокой релаксационной способностью низкоуглеродистого мартенсита, образующегося при высокой М_н, обеспечивает малое коробление и деформацию в результате закалки. За счет этого отпадает необходимость в проведении правки закаленных изделий;

3) НМС обладают хорошей свариваемостью.

Указанные технологические преимущества позволяют применять НМС для изготовления термоупрочненного проката различного сортамента.

Примерами низкоуглеродистых мартенситных сталей могут служить: 14Х3МФАДЮ, 14Х3Г2МФАДЮ, 08Х2Н5МФБ.

Арматурные стали

Арматурная сталь в виде стержней гладких и периодического профиля, применяется для армирования железобетонных конструкций. Последние бывают ненапряженными и предварительно напряженными. Арматурные стержни в предварительно напряженной железобетонной конструкции работают на растяжение и испытывают большие нагрузки.

Арматурные стали делятся на 7 классов по прочности. Чем выше номер класса, тем выше прочность. Стали классов А-I, A-II (ВСт5сп2, ВСт5пс2, 18Г2С, 10ГТ и др.) и A-III (35ГС, 25Г2С, 32Г2С и др.) имеют невысокую прочность (σ_Т = 240–400 МПа) и используются для ненапряженных конструкций. Стали классов A-IV (20ХГ2С, 80С, 20Х2ГЦ и др.) и выше применяют для армирования предварительно напряженных конструкций. По мере увеличения класса прочности возрастает степень легирования сталей. Так, к классу A-VII (σ_Т = = 1200 МПа) относятся стали 20Х2Г2СР, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2АЮ и др. Стали классов А-I – A-V поставляются в горячекатаном состоянии, а стали классов   A-VI и A-VII после термического или термомеханического упрочнения. Широко применяется термическое упрочнение стержневой арматуры. Технология термоупрочнения подобна технологии термоупрочнения с прокатного нагрева для строительных металлоконструкций. Термическое упрочнение стерженвой арматуры проводят на выходе стержня из прокатной клети. На специальных устройствах осуществляется прерванное охлаждение, обеспечивающее самоотпуск стали. Применяемая технология позволяет использовать эффект ВТМО. В результате ВТМО получается мелкозернистая структура с дисперсной феррито-карбидной смесью, что обеспечивает требуемую прочность в сочетании с высокими характеристиками пластичности. Термическое упрочнение позволяет повысить на один–два класса прочности уровень свойств стали по сравнению с горячекатаным состоянием, что обеспечивает экономию легирующих элементов и снижение стоимости арматуры. Термическое упрочнение арматурой стали позволяет получить экономию металла в среднем на 22 %. Высокопрочная арматурная сталь может подвергаться коррозионному растрескиванию под напряжением. Для повышения сопротивления этому явлению применяют индукционный нагрев для получения высокоотпущенного состояния в поверхностных слоях арматурных стержней, а также используют стали с высокой устойчивостью против коррозионного растрескивания в высокопрочном состоянии (20ХГС2).

Упрочняющие обработки, применяемые

для строительных сталей

Для строительных сталей применяют следующие виды упрочняющей обработки: нормализацию, улучшение, ВТМО и ее разновидности – упрочнение с прокатного нагрева и контролируемую прокатку.

Нормализация проводится с целью получения однородной мелкозернистой структуры. Нормализованные стали имеют более высокую пластичность и ударную вязкость, чем горячекатаные.

После улучшения (закалки с высоким отпуском) получается структура дисперсного сорбита отпуска, обеспечивающая высокую ударную вязкость и низкий порог хладноломкости при достаточно высокой прочности. Прочность повышается приблизительно на 25 % по сравнению с горячекатаным состоянием.

Термоупрочнение с прокатного нагрева позволяет не только повысить свойства металла, но и экономить капиталовложения, топливо и энергию, уменьшить потери металла в окалину. Сущность процесса состоит в том, что прокат на выходе из прокатных валков немедленно подвергается спрейерному охлаждению в аустенитном состоянии. Ускоренное охлаждение происходит только в течение определенного времени (прерванное охлаждение) пока температура поверхности металла не достигнет ~ 400 ºС. По окончании ускоренного охлаждения температура поверхностных слоев повышается за счет тепла внутренних слоев и происходит самоотпуск. При самоотпуске снижаются внутренние напряжения, оставшиеся после ускоренного охлаждения. В результате ускоренного охлаждения из аустенитного состояния после прокатки образуются более низкотемпературные продукты распада аустенита, чем в обычной горячекатаной стали, и частично подавляется выделение избыточного феррита. Кроме того, ускоренное охлаждение позволяет сохранить полигонизованную структуру феррита с высокой плотностью несовершенств кристаллического строения.

В результате получается мелкозернистая полигонизованная структура феррита с дисперсной феррито-карбидной смесью (псевдоэвтектоид). Такая структура обеспечивает высокую прочность стали при сохранении достаточной вязкости, пластичности, низком пороге хладноломкости. Термоупрочнение проката позволяет экономить до 20–30 % металла.

Другой частный случай ВТМО – контролируемая прокатка. Это высокотемпературная прокатка по регламентируемому режиму, включающему запрограммированные температуры начала и особенно конца деформации, степени обжатия и скорость охлаждения. Контролируемая прокатка предусматривает последовательную деформацию металла при непрерывном снижении температуры в широком диапазоне температур γ и γ+α – областей с последующим охлаждением на воздухе или ускоренно, обеспечивающим заданное сохранение искажений строения металла, внесенных пластической деформацией. Цель контролируемой прокатки – формирование мелкозернистой структуры феррита с развитой субструктурой и дисперсными выделениями карбонитридов внутри зерен (для чего стали легируют ванадием и ниобием) и небольшим количеством (5–15 %) дисперсной ФКС. Выделение дисперсных карбонитридов тормозит процессы возврата и рекристаллизации и обеспечивает получение мелкого зерна стали, хорошо развитой субзеренной структуры и дисперсионного упрочнения.

Контролируемая прокатка позволяет в одном технологическом процессе без дополнительных затрат и термической обработки обеспечить сочетание высокой прочности, пластичности, ударной вязкости, сопротивления хрупкому разрушению.

Наиболее широко контролируемая прокатка используется при изготовлении листовой стали для газопроводных труб большого диаметра, к металлу которых предъявляются весьма высокие требования в отношении прочности, пластичности, ударной вязкости, сопротивления хрупкому разрушению и свариваемости. Большие перспективы имеет контролируемая прокатка при изготовлении различного профильного проката для металлических конструкций.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие стали называют строительными?

2. Какие требования предъявляются к строительным сталям?

3. Как классифицируют строительные стали?

4. Как подразделяют углеродистые горячекатаные стали?

5. Каковы недостатки углеродистых строительных сталей?

6. Каковы принципы легирования строительных сталей и какую роль играет каждый легирующий элемент?

7. Каковы преимущества низколегированных сталей в сравнении с углеродистыми?

8. Какие стали относятся к строительным сталям повышенной прочности, их легирование, механизмы упрочнения, термообработка?

9. Какие строительные стали относятся к высокопрочным?

10. Какие стали относятся к сталям с карбонитридным упрочнением, каковы их легирование, термическая обработка, области применения?

11. Какие стали относятся к малоперлитным? Каковы особенности их легирования и термообработка?

12. Какова структура и свойства этих сталей после контролируемой прокатки?

13. Механизмы упрочнения малоперлитных высокопрочных сталей.

14. Каковы области применения высокопрочных малоперлитных сталей?

15.Какие легирующие элементы входят в состав бейнитных строительных сталей и какова их роль?

16. Какой термообработке подвергаются эти стали?

17. Механизмы упрочнения, реализуемые в бейнитных сталях, и области их применения.

18. Какова система легирования низкоуглеродистых мартенситных сталей?

19. Преимущества низкоуглеродистых мартенситных сталей перед среднеуглеродистыми конструкционными.

20. Какова классификация арматурных сталей?

21. Каковы принципы их легирования, термообработка, структура и свойства?

22. Какие упрочняющие обработки применяются для строительных сталей и какова их цель?

23. Сущность термоупрочнения с прокатного нагрева, получаемая структура и свойства.

24. Сущность технологического процесса контролируемой прокатки, получаемая структура и свойства.

Литература

1. Гольдштейн М.И. Специальные стали /М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер. – М.: Металлургия. – 1999. – 408 с.

2. Ляхович Л.С. Специальные стали: Учеб. пособие для вузов / Л.С. Ляхович. – Минск.: Высш. шк., 1985. – 208 с.

3. Одесский П.Д. Малоуглеродистые стали для металлических конструкций / П.Д. Одесский, И.И. Ведяков. – М.: Интермет Инжиниринг, 1999. – 224 с.

Рекомендуем посмотреть лекцию "Структурная схема оказания помощи".

4. Матросов Ю.И. Сталь для магистральных трубопроводов / Ю.И. Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко. – М.: Металлургия, 1989. – 288 с.

5. Матросов Ю.И. Комплексное микролегирование малоперлитных сталей, подвергаемых контролируемой прокатке / Ю.И. Матросов // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1986. – № 3. – С.10–17.

6. Матросов Ю.И. Малоперлитная строительная сталь / Ю.И. Матросов // Металл и литье Украины. – 2002. – № 9–10.

7. Тылкин М.А. Структура и свойства строительной стали / М.А. Тылкин, В.И. Большаков, П.Д. Одесский. – М.: Металлургия, 1972. – 256 с.

8. Гладштейн Л.И. Высокопрочная строительная сталь / Л.И. Гладштейн, Д.А. Литвиненко. – М.: Металлургия, 1979. – 240 с.

9. Клейнер Л.М. Структура и свойства низкоуглеродистых мартенситных сталей / Л.И. Клейнер, Ю.Н. Симонов // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1999. – № 8. – С.46–48.