Соколовский П.И. Арматурные стали

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица

Изменение

механических

свойств

стержней,

упрочненных

вытяжкой,

после

естественного

искусственного

старения

Время

испытания

"0.021

"0,1

"0,21

"ь

кг/жж

41,1

154,25158,1169,6124,15117,8110,67

47,8 62, 7 65, 6

69,5

20, 1 14

6,4

I38, 9 150,

з152,

2158,41

118,5/

39,

7153,

/57,

169,

7123

2116

'91

44,

61,5

64, 3

69,2

21, 5 15 1

I40, 6

150,9152,

5157

,21 24, 6 t 17,8 1 11,9

43,4

151

,515з,2157

,21

2З,95118,2

I 13

49,

з160

,1 162,

з169

122,411

411

О,

57,7

67,8

69,2

70,3

18 12 5

]

68,412З,1

118,2110,.4

47,8

62,2

65,

6.9,2 21, 4

15,6

7,5

I -

152,9156,4158,5\26,45119,4111,5

59,9 ·164, 1 164, 1170,91 20,

114,

1 I 9

61,5·70,5

71,0

73,7

17,9

12 7

3,5

7,0

5,5

3,5

7,0

5,5

3,5

7,0

5,5

3,5

7,0

5,5

3,5

7,0

ст.51

25Г2С

Ст.51

Ст.

25Г2С

Ст.5

25Г2С

Ст.5

25Г2С

Через

3000

Через

5000

После

ки

пячения

воде

После

на

грева

2500

Непосредственно

после

упрочнения

--~----~--~--------:-------:-----=--------~-

При

упрочнении

стали

этим

способом

по

результатам

ряда

исследований

были

ретламенгированы

максимальные

лгапряже

ния

предельные

удлинения.

начальном

этапе

холодной

де

формации

подвергались

стали

Ст.

О,

Ст.

иСт.

[17].

настоящее

время

упрочнению

вытяжкой

подвергаются

более

прочные

стали:

Ст.

25Г2С

35ГС.

Исследованию

этих

сталей

процессе

холодной

деформации

посвящено

значительное

коли

чество

работ

(19, 47, 48

др.].

Сравнение

механических

свойств

стали

Ст.

25Г2С,

холодноупрочненных

при

различных

видах

деформации,

со

свойствами

стали

исходном

состоянии,

по

данным

,исследования

{19],

приведено

табл.

18.

Из

данных

табл.

следует,

что

холоднодеформированной

вытяжкой

стали

Ст.

КОНТРО.пем

напряжения

(4500

кг/ем

)

предел

текучести

по

сравнению

пределом

текучести

сгали

исходном

состоянии

повысился

ОТ

до

о/о.

При

этом

предел

прочности

почти

не

изменился,

относительное

удлинение

зна

чительно

понизилось.

Кручение

дало

значительно

большее

по-

Таблица

Механические

свойства

стержней

до

после

упрочнения

Вид

обработки

Сталь

Ст.

Изменение

механических

характеристик.

Состояние

постав

ки

(горячека-

52,7

36,4

таные)

24,4

Крученые!

..........

54,7

47,3

18,5

+2,3

+42,0

-24,0

После

ВЫТЯЖКИ

(J 4500

кг/см

)

52,5

45,4

13,8

+25,0

-40,0

Сталь

25Г2С

Состояние

поставки

(горячека-

44,5

таные)

66,3

30,0·

Крученые.

.........

68,0

59,0

16,1

+2,6

+32,0

-47,0

После

ВЫТЯЖКИ

5500

кг

с.(

)

66,5

55,7

14,5

+27,0

-59,0

При

скручивании

стержни

несколько.

растягивались.

вышение

предела

текучести

стали

Ст.

2БГ2С

при

большем

сохранении

пластичности.

результате

полученных

данных

этой

работы

'ряда

дру

гих

были

установлены

нормы

по

напряжению:

для

арматуры

из

стали

Ст.

упрочненной

вытяжкой

4500

кг/еМ,2

при

предельном

или

заданном

удлинении

5,50/0,

для

арматуры

из

стали

25Г2С

.5500

кглсм?

при

удлинении

3,50/0.

На

основании

результатов

ра

бот

[18,

19]

нормы

по

напряжению

предельному

удлинению

для

арматуры

из

стали

35ГС,

упрочненной

вытяжкой,

были

ус

тановлены

такими

же,

как

для

стали

25Г2С.

Позднее

было

проведено

исследование

по

уточнению

режимов

упрочнения

вы

тяжкой

арматуры

из

сгали

35ГС

Было

предложено

производить

упрочнение

арматуры

из

стали

35ГС

вытяжкой

при

контролируемой

величине

удлинения,

рав

ной

4,5

о/о,

или

при контроле

напряжения

удлинения,

при

О"упр

5500

кг/СМ,2

удлинении

не

более

4,5

о/о.

Однако

увеличением

степени

вытяжки

наблюдается

резкое

повышение

склонности

стали

хрупкому

разрушению.

Поэтому

увеличение

величины

вытяжки

стали

35ГС

до

4,50/0

не

может

быть

рекомендовано.

так

как

это

понизит

надежность

работы

арматуры

конструк

циях.

Влияние

на

сталь

холодной

деформации

старения

опреде

ляется

чувствительностью

ее

механическому

старению.

Оценку

чувствительности

стали

старению

устанавливают

по

ГОСТ

7268-54.

По

методу,

приведенному

ГОСТе,

стержни

из

арма

турной

стали

подвергают

растяжению

до

О/О

-ной

остаточной

Данные

НИИЖБ.

Таблица

Результаты

испытания

арматурной

стали

(В

горячекатаном

состоянии)

на

чувствительность

механическому

старению

...

.ag

0::.

..tt

о::

еа

U I

ea~

g8.

8 .

tOlO::s=

.a~

Марка

Диаметр

=.ao~

=.а

~Eoe

стали

,м,м

g.t~D:

а,)

Еое

...

Примечание

о-

а:':

C:S

I:(oo~

...

t = I

..tt

>:.:.:

U I

..tt

c:s

К2я/с,М1

:rt

6,8

2,6

61,8

Головная

часть

слитка

9,0

4,.6

48,9

Донная

часть

слитка

6.0

2,4

60,0

Головная

часть

слитка

Ст.5

8,3

2,6

68,6

Средняя

часть

слитка

25 8,1

3,5

56,8

Донная

часть

слитка

6,9

1,2

82,5

Головная

часть

слитка

7.9

3,0

62,0

Средняя

часть

слитка

9,0

3,6

60,0

Донная

часть

слитка

16 4,1

2,7

34,2

25Г2С

9,6

3,7

61,4

11,9

4,0

66,5

4,6

1,4.

69,5

6,4

3,5

45,4

4,8

2,2

54,2

35ГС

7,5

3,0

60,0

5,3

1,6

69,9

8,9

3,0

64,4

4,3

1,0

76,9

БГС

12,4

7,3

41,1

БХГС

14,7

7,3

50,3

БГСТ

12,7

7,0

44,9

БХГС

11,8

7,3

38,1

БГСТ

12,6

7,0

44,4

класса

3,4

1,4

58,6

A-IV

3,9

1,4

64,2

3,7

1,4

62,3

класса

A-IV

4,7

3,4

'1,7

1,7

63,7

50,0

деформации,

затем

из

растянутой

части

стержней

изготавлива

ют

стандартные

образцы

надрезом

для

испытания

на

удар

ный

изгиб.

Готовые

образцы

подвергают

нагреву

при

температу

ре

2500

течение

одного

часа,

затем

определяют

ударную

вяз

кость

стали.

Параллельно

на

образцах

из

этих

же

стержней

оп

ределяют

ударную

вязкость

стали

'исходном

состоянии.

Оцен-

(4)

Gk-ak

• 100%,

ку

чувствительности-

стали

механическому

старению

произво

дят

по

формуле

где

ап·.-:....

ударная

вязкость

стали

исходном

состоянии,

кгмjе.м,2;

0'1-

ударная

вязкость

стали после

старения,

"/(,г.м/см,2.

Если

получе.нная

по

этой

формуле

величина

менее

О/О,

то

считают,

что

сталь

имеет

пониженную

чувствительность

меха

ническому

старению;

если

эта

величина

более

о/о,

то

сталь

чувствительна

механическому

старению.

табл.

приведены

результаты

испытаний

различных

сталей

на

чувствительность

механическому

старен1ию.

Из

данных

табл.

следует,

что

большинство

арматурных

сталей

имеет

повышенную

чувствительность

механическому

старению.

Наименьшей

чувствительностью

старениюобладают

стержни

из

опытной

бессемеровской

низколегированной

стали

марок

БГС,

БХГС

БГСТ.

По-видимому,

это

объясняется

тша

тельным

раскислением

опытной

стали.

Стержни

из

головной

ча

сти

слитка,

как

правило,

имеют

повышенную

чувствительность

старению.

'В

большинстве

случаев

стержни

из

низколегирован

ной

стали

имеют

меньшую

чувствительность

старению,

чем

стержни

из

углеродистой

стали.

увеличением

диаметра

стерж

ня

намечается

тенденция

пов-ышения

чувствительности

меха

ническому

старению.

ВЛИЯНИЕ

ВЫЛЕЖИВАНИЯ

НА

МЕХАНИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА

СТЕРЖНЕЙ

Из

опыта

применения

арматурных

сталей

известно,

что

не

посредственно

после

прокатки

часто

наблюдается

понижение

ме

ханических

свойств,

главным

образом

пластичности.

течени

ем

времени

пластические

свойства

стали

повышаются,

боль

шинстве

случаев

также

повышаются

прочностные

характери

стики.

Это

явление

было

замечено

всех

арматурных

сталей,

но

степень

его

проявления

различна

зависит

главным

образом

от

состава

стали.

Теория

этого

вопроса

настоящее

время

еще

не

разработана.

Можно

лишь

предположить,

что

главенствую

щую

роль

изменении

свойств

стали

играют

процессы

возвра-

та

релаксации

Установлено

[16],

что

стержней

из

стали

35ГС

пластические

свойства

после

вылеживания

резко

возрастают

(табл.

20).

Проч

ностные

характеристики

при

этом

изменяются

значительно

меньшей

степени.

Относительное

удлинение

возрастает

особенно

сильно

стержней,

имевших

непосредственно

после

прокатки

пониженную

пластичность.

Стержни

из

стали

35ГС,

имеющие

при

первичных

сдаточных

испытаниях

относительное

удлинение

Это

явление

также

объясняется

влиянием

ВОДОРО.1а.

'93

ниже

нормы,

при

повторных

испытаниях

после

вылеживания,

как

правило,

удовлетворяют

требованиям

ГОСТа.

Исследование

влияния

вылеживания

на

механические

свойст

ва

стали

65ГС

показывает,

что

вылеживание

стержней

из

этой

Таблица

Влияние

выleжtfваиияя

на

механические

свойства

арматуры

И3

стали

ЗSГС

[16]

Механические

свойства

при

растяжении

о-

Q,)

Вылеживание

После

прокатки

6-8

суток

100

суток

о-

ОЬ

°s

ОЬ

°s

ОЬ

'81)

:= •

r::t::

кг/мм"

кг/мм

75,5

44,0 12,0

69,0

44,0

19,0

75,0

44,0

12,5

69,0

44,5

20,5

- -

73,5

46,5

17,0

- -

72,5

45,5

18,0

67,5

42,5

18,0

73,5

42,0

21,5

69,0

42,0

16,0

- -

74,0

42,0

21,0

- -

73,5

42,5

23,5

17з.5

43,5

18,0

76,0

45,5

18,0

71,0

42,5

22,5

173'5

43,5

10,0

76,0

45,5

18,0

71,5

42,0

21,5

76,5

45,5

18,0

71,0

43,0

22,0

75,5

44,5

20,0

44,0124.0

77,0

48,5

15,5

71,0

69,0

45,0

18,5

71,0

43,S i22,5

.о.-

70,5

44,0

24,0

71,5

43,0

15,5 75,0

46,0

22,5

72,5

43,5

14,5

- -

75,5

46,0

21,5

76,0

45,5 23,5

73,0

46,0

19,0

70,0 44,5

26,0

71,5

45,5

20,0

70,5

44,0

24,0

70,5 44,0

25,0

68,0

43,5

17,0

68,5

41,5

26,0

69,0

43,5

16.0

68,5 42,0

26,0

68,0

41,0

25,0

стали

после

прокатки

течение

суток

повышает

удлинение

угол

загиба

[10].

На

значительном

количестве

партий

стержней

из

стали

30ХГ2С

установлено

неодинаковое

влияние

вылежи

вания

на

механичеокие

свойства.

некоторых

партий

проката

Таблица

Влияние

вылеживания

на

механические

свойства

арматурной

стали

30ХГ2С*

Диаметр

стержня

я,м

Время

вылежи

вания

после

прокатки.

сутки

1--2

8-14

1-2

3-7

115,5

123,8

97,2

127,5

0s'

кг/жм,Z

55'

85,0

3,3

90,8

11,5

64,3

4,6

94,5

7,2

1·6

1-2

88,8

66,2

2,5

3-7

92,8

67,7

2,7

15-25

100,6

63,2

4,7

1-2

86,7

61,0

12,0

3-7

96,0

72,0

9,2

1-2

95,7

68,5

4,0

14 26

104,5

71,0

7,0

1-2

92,5

65,4

4,2

8-14

105,0

73,8

5,6

16 26

109,4

87,5

4,2

1-2

101,0

72,5

4,2

3-7

106,8

66,9

6;6

1-2

98,6

86,4

3,8

15-25

113,5

81,0

7,5

1-2

101,6

92,5

2,3

15-25

117,0

86,3

7,9

1-2

90,2

67,5

4,5

8-14

80,5

59,0

14,2

1-2

113,0

90,0

1,4

8-14

135,0

109,8

5,3

1-3

99,2

65,5

2,7

8-14

110,3

85,2

3,7

1-2

91,2

78,0

2,5

8-14

99,2

69,2

2,5

15-25

97,2

71,5

2,7

1-2

88,1

65,0

2,9

8-14

98,2

63,2

6,6

•

По

данным

Макеевского

металлургического

завода.

выдержка

течение

8-14

суток

приводит

заметному

повыше

нию

прочности

особенно

пластичности

стали,

то

же

время

других

партий

стержней

вылеживание

течение

.26

суток

почти

не

влияет

на

характеристики

прочности

пластичности

(табл,

21).

Исследование

стержней,

имеющих

неодинаковые

ре-

зультаты

при

вылеживании,

показало,

что

они

имел·и

различную

структуру.

Стержни,

которых

после

вылеживания

резко

изме

нились

механические

свойства,

имели

троссто-мартенситную

структуру;

стержни;

не

изменившие

после

вылеживания

меха

нических

свойств,

обладали

сорбитной

структурой.

Также

замечено,

что

стержней

периодического

профиля

из

высокопрочных

'опытных

сталей

класса

A-IV

после

вылежи

вания

значительно

возрастают

относительное

удлинение

угол

загиба.

Таким

образом,

установлено,

что

значительном

числе

случаев

стержней

неудовлетворительными

механическими

свойствами

непосредственно

после

прокатки

после

вылеживания

пластические

свойства

повышаются.

ТЕРМИЧЕСКИ

О&РА&ОТАННАЯ

СТАЛЬ

Термическая

обработка

является

весьма

эффективным

спо

собом

упрочнения

стали.

При

сравнительно

небольших

затра

тах,

составляющих

около

100/0

от

стоимости

горячекатаной

ста

ли,

термической

обработкой

можно

повысить

прочностные

ха

актеристики

существующих

сталей

на

60-70

О/о.

Кроме

повы

шения

прочности,

значительно

понижается

температура

порога

хладноломкости

чувствительность

стали

механическому

ста

рению.

Все

это

вместе

взятое

значительно

повышает

надеж

ность

работы

арматуры

конструкциях.

Как

правило,

резуль

тате

термической

обработки

пластические

свойства

стали,

опре

деляемые

при

растяжении

(610,

65,

'1'),

заметно

пониж

а

ются.

Поэтому

основной

задачей

при

выборе

режимов

термиче

ской

обработки

является

обеспечение

оптимального

сочетания

высоких

прочностных

свойств

удовлетворительной

пластично

стью.

Химический

состав

сталей,

применяемых

настоящее

вре

мя

для

изготовления

арматуры,

варьируется

широких

преде-

лах: от

0,14

до

0,650/0

С,

от

0,25

до

1,80/0

Мп,

от

0,05

до

2,00/0

Si,

от

следов

до

1,30/0

Сг

т.

Д.

соответствии

этим

арматур

ной

стали

непосредственно

после

закалки

получается

все

мно

гообразие

структур

ОТ

продуктов

эвтектоидного

превраще

ния,

различной

степени

дисперсности,

до

бейнита

мартенсита.

Закаленная

сталь,

как

правило,

хрупка,

также

обладает

значительными

остаточными

напряжениями.

Для

того

чтобы

по

лучить

свойства

стали,

необходимые

при

эксплуатации,

следует

закаленную

сталь

подвергнуть

отпуску.

Исключение

составляет

малоуглеродистая

сталь

Ст.

содержание

углерода

когорог

не

превышает

0,22

о/о.

Механические

свойства

стали

Ст.

непо-

средственно

после

закалки

следующие:

(аь

до

57,0

кглмм",

,';

до

кглмм»,

около

io) [49].

М1ик:роС'труктура

закаленной

стали

Ст.

3кп

'состоит

из

псевдо

эвтектоида

отдельных

мартенситных

участков

(рис.

22,

а).

Микроструктура

закаленной

отпущенной

арматурной

стали

различных

марок

приведена

на

рис.

22.

.Применеиие

термической

обработки

для

арматурной

стали

Ст.3

нецелесообразно,

так

как

получаемая

после

закалки

п.роч

ность

невелика.

М'икроструктура

стержней

из

стали

'марок

Ст.4

иСт.5

.на

поверхности

непосредственно

после

эакалки,

ТРООСТО

маргенсит,

середине

сорбит

остатки

ферритной

сетки

(рис.

22,

б,

в).

Применение

стали

марок

Ст.4

Ст.Б

закаленном

состоя

нии

невозможно

из-за

низкой

пластичности,

поэтому

отпуск

яв

ляется

обязательной

операцией.

результате

отпуска

происхо

дит

релаксация

внутренних

напряжений,

коагуляция

карбидов,

также

укрупнение

ферритных

зерен

самой

матрицы.

Типичная

микроструктура

стали

Ст.5

после

отпуска

сорбит

(рис.

22).

Механические

свойства

термически

обработанной

стали

Ст.4

иСт.

зависимости

от

температуры

отпуска

(рис.

27),

показывают,

что

оптимальное

сочетание

прочностных

пласти

ческих

свойств

получено

при

температуре

отпуска

БОО-55<fС.

этом

случае

наряду

высокой

прочностью

(О'Ь

77-90

кг/.мМ,2,

·O's

68-75

кг/М,М,2)

сохранена

удовлетворительная

пластичность

(65

15,0~18,OO/o)

{50,

51].

Еще

более

высокие

механические

свой

ства

можно

получить

при

термической

обработке

кремнемар

ганцевой

стали.

Оптимальная

температура

закалки

кремнемар

ганцевой

стали

находится

следующих

пределах:

для

стали

25Г2С

860-870°

С,

35ГС

870-8800

С,

65ГС

790-810°

[51, 52].

низколегированных

сталях

меньшим

содержанием

угле

рода

(2БГ2С,

35ГС)

непосредственно

после

закалки

поверхно

сти

микроструктура

троосто-мартенсит,

середине

троосто

сорбит,

местами

игольчатый

троостит

(рис.

22,

г,

д).

стали

65Г:С

более

высоким

содержанием

углерода

прев

ращение

идет

по

мартенситной

кинетике.

Мартенсит,

образую

щийся

данном

случае

стали

(рис.

22,

ж),

придает

стали

весьма

высокую

твердость

прочносгь

(Н

RC60,

О'ь

190

кг/М,М,2)

но

повышает

ее

хрупкость.

Характер

отпуска

кремнемарганце

вой

стали

основном

определяется

содержанием

ней

углерода.

При

низком

'Отпуске

закаленных

сталей

25.Г2

1С

35ГС

(100-

200°

С)

происходят

процессы,

свяаанные

со

снятием

внутренних

напряжений.

При

более

высокой

температуре

отпуска

начинает

ся

хоагуляция

карбидов,

сопровождаюшаяся

укрупнением

зерен

феррита,

образуется

структура сорбита

отпуска,

укрупняющая

ся

по

мере

повышения

температуры

отпуска

(рис.

22,

к,

л).

От

пуск

стали

65ГС

происходит

по

несколько

иной

схеме.

При

низ

ких

температурах

отпуска

(до

150°С)

происходит

двухф~зный

СОКОЛОВСКИЙ

распад

мартенсита

образованием

мелкодисперсных

карбид

ных

частичек,

когерентно

связанных

ферритной

матрицей,

при

этом

тетрагональность

мартенсита

понижается.

При

более

вы

соких

температурах

(150-300°

С)

выделяющиеся

часгички

кар

бидов

укрупняются,

гетратональность

мартенсита

исчезает

он

по

составу

приближается

обычному

ферриту.

На

этот

процесс

может

накладываться

распад

остаточного

аусгенига,

однако

его

количество

стали

65ГС,

как

правило,

неведико.

При

дальней

шем

повышении

температуры

отпуска

происходит

рост

коагу

ляция

карбидов

укрупнение

зерен

«-фаэы,

Т. е.

образуется

сорбит

отпуска

(рис.

22,

Н).

процессе

изменения

температур

отпуска

соответственно

широких

пределах

изменяются

меха

нические

свойства.

Зависимость

механических

свойств

закален

ной

кремнемарганцевой

стали

25Г2С,

35ГС

65ГС

от

темпера-

Рис.

22.

МИiЮРОСl1РYlктура

закален

ной,

акаленной

отпущенной

арматурной

стали.

х500:

Ст.3;

СтА;

Ст

.5;

25Г2С;

35ГС;

30ХГ2С;

ж

65ГС

после

закалки;

Ст.4;

Ст.5;

252ГС;

35ГС;

АС

30ХГ2С;

65ГС

после

закалки

отпуска

туры

отпуска

приведена

на

рис.

23.

Наилучшее

сочетание

ме-

ханическихсвойств,

ПрИ

котором

наряду

высокой

прочностью

сохраняется

достаточная

пластичность,

обеспечивается

сле

ДУЮЩИХ

температурах

отпуска:

7* 99