книги из ГПНТБ / Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование)

нические характеристики такой стали: зт =304-32 кг/м2 оп.і = 444- 4-48 кг/мм2; ö3= 184-22%; они во многом зависят от содержания в стали углерода, которое должно быть меньшим, технологии тер­

увеличении-прочности стали.

Термически упрочненная листовая сталь СтЗ поставляется по ГОСТ 14637—69 и обозначается по нем в зависимости от способа

П р и м е ч а н и е : Обозначения классов прежние.

30

Так как в настоящее время отпала надобность при заказе стали специально оговаривать способ ее получения, то в новой редак­ ции СНиП П-В. 3—72 такая термически упрочненная сталь СтЗ обозначается СтТ и относится к классу прочности С44/29. Ранее термически упрочненная сталь СтЗТ выпускалась по ГОСТ 9458— 60 и ЧМТУ/ЦИИИЧМ 483—61. Механические свойства и хими­ ческий состав листов из стали марки СтТ (МСтТ и КСтТ) указа­ ны в табл. II. 2 и II. 3.

Т а б л и ц а II. 2

К'М,СМг

40 мм устанавливаются особо в зависимости от назначения изготавливаемой

стали.

Сталь МСтЗТ применялась в ряде 'несущих металлических кон­ струкций, в том числе .на Норильской ГЭС-2, Солигорском ка­ лийном комбинате, а также других объектах.

В целом, несмотря «а повышение механических свойств стали СтТ и ее дешевизну (затраты на термообработку не превышают 10 руб. за 1 г), все же, по-видимому, перспективнее является термическое упрочнение более качественного металла (например,, низколегированных сталей).

§ 6. Термически упрочненные рядовые низколегированные стали с пределом текучести до 50 к г / м м 2

Стремление к повышению прочности сталей для сварных ме­ таллических конструкций вызвало интерес к термическому упроч­ нению существующих марок низколегированных сталей. Иссле­ дования показали, что наиболее эффективной является термиче-

31

ская обработка типа улучшения, состоящая из закалки в воде и высокого отпуска.

После закалки (при температуре 930°С) низколегированные стали приобретают весьма высокие прочностные характеристи­ ки: стпч =80—100 кг/мм2; <тг =60—80 кг/мм2. Однако пластичность стали резко падает и относительное удлинение составляет 65=

Рис. II. 2. Механические характеристики низколегированных ста­ лей марок 09Г2 и 14Г2:

= 4—6 %. В- таком виде сталь непригодна для металлических конструкций и нуждается в высоком отпуске, повышающем пла­ стичность и улучшающем свариваемость стали. При этом проч­ ность снижается незначительно и в большой степени за счет предела прочности. Общие прочностные характеристики терми­ чески упрочненной низколегированной стали во многом зависят от температуры отпуска (рис. II, 2) . Увеличение содержания угле­ рода повышает прочность закаленной и отпущенной стали, но снижает ее пластичность.

Ниже рассматриваются наиболее перспективные для термиче­ ского упрочнения марки низколегированных сталей.

Термически упрочненные стали 09Г2, 14Г2, и 10Г2СІ. Терми­ ческой обработкой можно повысить прочностные свойства сталей 09Г2, 14Г2, 10Г2СІ до класса С52/40, доведя минимальный от до

32

ры отпуска ан резко возрастает и при отпуске в 650°С составляет 7 кгм/см2 (при температуре испытания —60°С). Разупрочнение стали в классе С60/45 незначительное. Можно получить более прочную термически упрочненную сталь 15ХСНД с оу =60 кг!мм2 и выше, однако при этом разупрочняемость под термическим воз­ действием сварки будет большая. Поэтому класс прочности

(3 —400°С; 4 —500°С; 5 — 600°С; 6 —650°С).

С60/45 и ограничивает практическое применение указанной стали для сварных металлических конструкций (рис. II. 4) *. Терми­ чески упрочненная сталь 15ХСНД класса С60/45 может быть ши­ роко применена в сварных металлических конструкциях.

Термически упрочненная сталь 15ГФ. Аналогичные механиче­ ские характеристики и свойства металла могут быть получены при термическом упрочнении ванадиевой стали 15ГФ, которая в термоупрочненном состоянии поставляется по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1423—65. В работе [9] рекомендуется оптимальный режим тер-

* Кафедра термической обработки металлов Днепропетровского металлур­ гического института.

• 34

мообработки стали 15ГФ: закалка от 930—940°С в воде и высокий отпуск при 630—650°С, при котором сталь приобретает следующие механические свойства: сгт> 50 кг/мм2, сгпч> -65 кг/мм2, 65> 14% и при —60°С а„= 7 кгм/см2 (рис. .II. 5). Фактические механиче­ ские свойства листов из термически упрочненной стали 15ГФ при толщине 14 и 16 мм и различном отпуске даны в табл. II. 4. Тер­ мически упрочненная сталь 15ГФ обла­

еще не внесена СНиП П-В. 3—72 в число рекомендуемых для применения, можно предположить, что пос­

ле соответствующего промышленного опробования она сможет оказаться пригодной для широкого круга сварных металлических конструкций.

Термически упрочненная сталь 15Г2СФ. Сталь 15Г2СФ, .про­ шедшая термическое упрочнение, поставляется по ТУ 14—1— 64—71. По данным [9] закалка от 920—940°С и последующий отпуск при 650—660°С обеспечивают ей предел прочности не ни­ же 63, предел текучести не менее 51 кг/мм2, относительное удли­ нение б5>19% и ударную вязкость при —60°С 4 кгм/см2. Прак­ тически термически упрочненная сталь 15Г2СФ при сварке не разупрочняется. Нормализация -в меньшей степени улучшает ка­ чества указанной стали. Механические свойства листового тер­ мообработанного проката из стали 15Г2СФ мартеновской вы-" плавки представлены в табл. II. 5.

Однако, несмотря на реальную возможность получения предела текучести свыше 50 кг/мм2, СНиП П-В. 3—72 рекомен-

Т а б л и ц а II. 5

в классе С60/45, что в действительности приведет к повышению предела текучести стали после термообработки только на 5 кг)мм2. Таким образом, если в горячекатаном состоянии при­ менение стали 15Г2СФ в классе С52/40 является весьма эффек­ тивным, ее термическое упрочнение только до класса С60/45 едва ли окажется оправданным. По-видимому, в дальнейшем сле­ дует изыскать пути перевода термоупрочненной стали 15Г2СФ в более высокий класс прочности, что существенно расширит гра­ ницы ее использования в сварных конструкциях.

Путем понижения температуры отпуска можно получить сталь 15Г2СФ с еще более высокими прочностными свойствами (60 кг/мм2), что, однако, приведет к большему разупрочнению стали при сварке (рис. II. 6). Предел выносливости стали 15Г2СФ достаточно высок (рис. II. 7).

б.кг/мм2 7

80

Сталь 10Г2ФР. Коммунарским металлургическим заводом, совместно с ЦНИИЧерметом и ВНИИПТхимнефтеаппаратурой была разработана экономно легированная ванадиевая термиче­ ски упрочненная сталь 10Г2ФР, относящаяся по временным тех-

36

38

а„ при —60°С — не менее 3 кгм/смі. Сталь 16Г2АФ была разработана ЦНИИПроектстальконструкцией и ЦНИИЧерметом й поставляется по техническим условиям ЧМТУ 1—349—68. Ме­ таллические конструкции кислородно-конверторного цеха Кара­ гандинского металлургического завода были изготовлены из ста­ ли 16Г2АФ (выплавлено свыше 1500 т). В настоящее время сталь 16Г2АФ применена в ряде новых проектов, в частности в высот­ ных сооружениях и мостах.

Сваривается сталь 16Г2АФ удовлетворительно. Полуспокойная сталь 18Г2Фпс. Днепропетровским институтом

черной металлургии АН УССР и Институтом электрооварки им. Е. О. Патона АН УССР была разработана сталь 18Г2АФпс, которая в отличие от прочих марок низколегированных сталей является полуспокойной. Получение высокопрочного низколеги­ рованного металла в полуспокойном состоянии дает возможность несколько снизить его стоимость.

Сталь 18Г2АФпс, в соответствии с ЧМТУ 1—741—69, может поставляться как в нормализованном, так и в термоупрочненном состоянии. В первом случае ее пластические свойства выше, но прочность ниже, и она относится к классу С52/40. Во втором — она приобретает свойства класса прочности С60/45. Химический состав стали 18Г2АФпс представлен в табл. II. 7, механические характеристики — в табл. II. 8.

Механические свойства проката после нормализации представ­ лены в табл. II. 9 и в толщинах до 20 мм существенно превыша­ ют нормативные *.

Т а б л и ц а II. 9

*Данные института электросварки им. Е. О. Патона AIT УССР.

39