Соколовский П.И. Арматурные стали

Подождите немного. Документ загружается.

Р,ИС.

23.

МехаНИЧеСоltие

свойства

термически

обработанной

стал,"

ванисимости

от

температуры

отпуска:

1 -

ЙlJ

; 2 -

;

3 - 05

JOO

5506iJo

4.%

ги

гс

~~~

I I I ,

11{},

~IIO

\9"-

е»

~.%

'O~

//00 //10 100

c't

IIUI

... _ 1 I 1

!lU1 I nJ'"<.

>001

± I

701

I I

..,><:

CIY

501 I 1 1

~J.

101 - 1

1- I

'Оу

I I I I

500 550

ВОО

.100 400

о5ГС

Сm.5

1100

110,

,)~

эатга

<::»

в,

г-о

~~~

~i\

1.............

-Р'"

100

/100

500 550 800 650

ТеNлеРl1mf/PО

отписки,

ос

111

':s...

~"A

-е

4,%

.1с

CmQ

350400

410

IJc

111

QtКJ

45(}

.fOD

550

зоа

150I

.15

I 150

~/"

'\!:J'"

.J~

4.%

15 J.

.....

~lO

• 50

.J14

4000

сталь

25Г2С:

оь

107-116

кглмм»,

о,

90-105

кгл

мм»,

6-12°/0;

400-450

0С-сталь

35ГС:

аь

92-120

кг/М,М,2,

88-

112

кглмм",

7-14°/0;

4000

сгаль

65ГС:

аь

133-140

кг/мм

а,

125-127

кг/м,м

8-10°/0.

Несколько

обособленно

от

других

арматурных

сталей

нахо

дится

хромокремнемарганцевая

сталь

30ХГ2С.

Как уже

указывалось,

эта

сталь

горячекаганом

состоянии

обладает

рядом

существенных

недостатков,

из

которых

важ

нейшими

являются

неоднородность

несгабильность

механи

ческих

свойств.

Термическая

обработка

значительной

степени

устраняет

эти

недостатки.

После

термической

обработки

стерж

ни

из

стали

30ХГ2!С

обладают

достаточно

равномерным

распре

делением

механических

свойств

как

по

длине

отдельных

стерж

ней,

так

внутри

одной

партии.

Значительное

количество

леги

рующих

элементов

этой

стали

приводит

тому,

что

при

закал

ке

превращение

идет

по

мартенситной

кинетике

(рис.

22,

е).

Существенным

недостатком

стали

30ХГ2С

является

повышенная

склонность

ее

образованию

трещин

при

закалке

воде.

Непо

средственно

после

закалки

сталь

обладает

высокой

прочностью

(HRC

оь

166,0

кг/мм,2)

низкой

пласгичносгью.

По

мере

повышения

температуры

отпуска

прочностные

характеристики

стали

30ХГ2'С

понижаются,

ее

пластичность

повышается

(рис.

22,

М).

Однако

термическая

обработка

этой

стали

не

дает

лучшего

сочетания

механических

свойств

по

сравнению

крем

немарганцевой

сталью

65ГС,

поскольку

пластичность

при

уров

не

осуществляется

при

пределе

текучести,

равном

]

10-120

кг/мм,2

(отпуск

при

4000

С).

Следовательногтермиче

ски

обработанная

сталь

30ХГ2С

не

имеет

пренмуществ

по

срав

нению

кремнемарганцевой

сталью

невыгодно

отличается

от

последней

склонностью

закалочным

трещинам.

Весьма

важным

является

далеко

не

выясненный

вопрос

·0

свариваемости

термически

упрочненной

арматурной

стали.

Предварительные

исследования

свариваемости

стали

Ст.3,

Ст.4

иСт.

{53]

показали,

что

результате

сварки

наблюдается

мест

ное

рааупрочнение

стали

пределах

от

1,5

до

°/0

от

началь

ной

прочности,

завиоящее

от

технологии

сварки,

диаметра

стержней

марки

стали.

то

же

время

прочностные

характе

ристики

сварных

соединений

'из

термически

упрочненной

угле

родистой

стали,

несмотря

на

раэупрочнение,

остаются

более

вы

сокими

по

сравнению

прочностью

исходной

горячекагавой

стали.

Свариваемость

термически

упрочненной

стали

более

вы

сокой

прочности,

например

25Г2:С,

35ГС,

не

исследовалась.

Эта

область

термически

упрочненной

арматурной

стали

является

мало

изученной,

но

'весьма

ваЖ1НОЙ

точки

зрения

применения

термически

обработанной

высокопрочной

стали

железобетон-

101

ных

конструкциях.

При

отсутствии

возможносги

соединения

термически

обработанных

стержней

сваркой

возникает

необхо

димоетъ

разработки

способов

механического

их

соединения.

Перспектнвной

является

термическая

обработка

стержневой

арматуры

применением

индукционного

нагрева.

результате

обработки

стержней

этим

способом достигаются

высокие

проч

ноетвые

пластические

характеристики.

Кроме

того,

внедрение

высокочастотной

эакалки

позволит

органиэовать

поточное

проиэводство

термически

упрочненной

стержневой

арматуры,

значительной

степени

автоматизиро

вать

процесс

производства,

производить

обработку

стержней

не

обходимой

длины.

настоящее

время

имеются

некоторые

экспериментальные

данные

'по

термической

обработке

стержней

из

арматурной

ста

ли при

индукционном

нагреве.

Термическому

упрочнению

при

индукционном

нагреве

подвергались

стержни

из

арматур

ной

стали

Ст.4,

35Г,С

30ХГ2С

длиной

2,5

м.

Последователь

ный

способ

нагрева

стержней

осущесгвлялся

пятивитковым

ин

дуктором

закалочном

станке

горизонгальным

перемещением

арматурных

стержней.

качестве

источника

тока

повышенной

частоты

применялся

машинный

генератор

МIП-lОО

частотой

тока

8000

гц.

Скоростъ

движения

стержня

могла

меняться

на

этом

станке

от

0,5

до

мм/сек,

для

стержней

диаметром

мм,

длиной

2,5

была

принята

скорость

движения,

ра.вная

2,6

мм/сек.

Охлаждение

нагретых

стержней

производили

спрейером,

раз-:

мещенным

на

расстоянии

мм

от

индуктора.

Для

отпуска

ис

пользовался

тот

же

индуктор

.с

подачей

воды

при

несколько

пониженном

давлении

по

сравнению

закалкой.

Измерение

температуры

пронаводили

оптическим

пирометром,

фотоэлек

трическим

пирометром

'помощью

привареиных

стержню

тер.мопар

'Записью

их

показаний

на

осциллографе,

Основные

опыты

ПРОИЗ1ВОДИЛИ

ДЛ1Я

получения

сквозной

закалки

стержней

целью

достижения

максимальных

прочностных

характеристик.

Кроме

того,

проводили

исследования

термического

упрочнения

стержней

при

поверхностном

нагреве.

Данные

исследования

приведены

табл.

22.

Твердость

по

сечению

стержней

из

закаленной

стали

Ст.4

при

неодинаковых

температурах

отпуска

(450-4700

530-

5500

С)

имеет

сравнительно

небольшое

различие.

Наблюдается

понижение

твердости

от

пов-ерхности

середине стержня.

стержней

из

стали

35Г'С

при

тех

же

температурах

отпуска

наблюдается

меньшая

разница

твердости

между

поверхно

стью

серединой

стержня.

стержней

из

стали

30ХГ2С

'после

закалки

отпуска

при

температуре

450-4700

твердость

на

поверхности

несколько

меньше,

чем

середине.

Это,

по-видимо

МУ,

объясняется

недостаточным

временем

отпуска

при

данной

температуре.

После

отпуска

при

температуре

530-5500

на-

102

блюдается

некоторое

понижение

твердости

по

направлению

от

поверхности

середине стержня.

Распределение

твердости

по

сечению

стержней

из

стали

35Г'С

после

поверхностной

закал

ки

отпуска

450-4700

530-5500

показало,

что

начиная

расстояния

AtM

от

поверхности

стержня

твердость

резко

снижается.

На

расстоянии

3-4

мм

от

поверхности

твердость

акаленной

стали

П'риближаетаяк

твердости

стали

исходном

состоянии.

Распределение

твердости

по

сечению

закаленных

стержней

исследованных

марок

стали

согласовано

микроструктурой.

Механические

свойства

при

растяжении

результаты

испыта

ния

на

холодный

загиб

термически

обработанных

стержней

из

сталей

Ст.4,

35ГС

30ХГ2С

сравнительные

данные

при

печ

ном

нагреве

приведсны

табл.

23.

Зависимость

механических

свойств

закаленных

арматурных

стержней

из

стали

Ст.

35ГС

30ХГ2С

(при

индукционном

на

греве)

от

температуры

отпуска

приведена

на

рис.

25.

Сравнение

механических

свойств

термически

обработанных

стержней

при

индукционном

печном

нагреве

показало,

что

они

примерно

одинаковы.

Основные

характеристики

прочности

стержневой

арматуры

(аь,

ар,

Е)

после

термической

обработки

опреде

ляли

при

испытании

на

растяжение

по

диаграммам.

При

сопоставлении

характеристик

прочности

арматурных

стержней,

упрочненных

при

индукционном

нагреве,

со

свойства

ми

исходной

стали

следует,

что

предел

прочности

'и

предел

теку

чести

после

упрочнения

'Возросли

1,5-2

раза,

удлинение

00-

ответственно

пониэилось.

Типичные

диаграммы

напряжение

деформация

(о'

Е)

термически

обработанной

арматуры

из

стали

35ГС

после

сквоз

ной

закалки

'и

отпуска

(при

индукционном

нагреве)

приведены

на

рис.

26,

а,

б.

зависимости

от

температуры

отпуска

диаграмма

растяже

ния

упрочненной

арматурной

стали

заметно

меняется,

Так,

на

пример,

для

арматуры

из

стали

35r

при

более

низкой

темпе

ратуре

отпуска

(450-4700

С)

достигается

выеокая

прочность,

но

при

этом

отклонение

от

линейной

зависимости

на

диаграмме

начинается

при

сравнительно

небольших

напряжениях;

предел

упругости

0'0,02

составляет

при

этом

0,4-0,60'ь.

При

более

высо

кой

температуре

отпуска

(530-5500

С)

арматура

имеет

несколь

ко

пониженные

характеристики

прочносги,

предел

упругости

этом

случае

повышается

до

0,80'ь.

а,

тношение

-'-

термически

упрочненнои

арматуры

при

аь

лее

низкой

температуре

отпуска

составляет

0,8-0,9,

при

более

высокой

0,93-0,95,

т. е.

условный

предел

текучести

последнем

случае

близок

пределу

прочности.

Следовательно,

для

полного

использования

прочностных

упругих

свойств

термически

обработанной

арматуры

весьма

103

I<pau

Сереаuнй

Рис.

24.

с т

yrк

стали

СтА

(закалка

отпуск,

450-4700

С);

Ст.

(закалка

отпуск,

530-5500

С)

3ОХГ2С

(закалка

отпуск,

450-4700

С);

ЗОХГ2С

(закалка

отпуск,

530

ностная

закалка

104

Край

Середина

при

ИНДУКЦИОННОМ

нагреве:

8 -

35ГС

(закалка

отпуск,

450-4700

С);

35ГС

(закалка

отпуск,

530-5700

С);

5700

C~;

35ГС

(поверхностная

звкалка

отпуск,

450-4700

С);

35ГС

(поверх

отп

уск,

530-5500

С)

105

Q")

Режимы

термической

обрuботки

структура

стали

при

индукционном

нагреве

Таблица

Микроструктура

Марка

Температура

N!l

стали

закалки

отпуска

поверхности

рис.

Примечание

ос

стержня

середине

стержня

980-1010

450-470

Игольчатый

троостит

Сор

)ит

грубая

феррит-

24,

а,

мартенситной

ориен-

ная

сетка

тировкой.

ферритная

сетка

видманштеттово-

Ст.

го

строения

Сквозная

закалка

980-1010

530-550

Сорбит

разрушен-

Перлит

рзздробленная

24, 8,

нЬй

ферритной

сеткой,

ферритная

сетка

сильно

местами

видманштетто-

выраженным

видмапштет-

вого

строения

товым

строением

940-960

450-470

Троосто-мартенсит

~роостит

ориенти

ров-124.

д.

е,

кои

по

мартенситу

З5ГС

530-550

Сквозная

закалка

940-960

Игольчатый

троостит

Троссто

-сорбит

24,

ж,

ориентировкой

по

мар-

тенситу

940-960

450-470

Троосто-мартенсит

Перл~т

феррит

виде

/24.

м.

35ГС

крупнои

сетки

Поверхностная

закалка

940-960

530-550

Троостит

Перлит

крупная

фер-

/24.

о,

ритная

сетка

880-900

450-470

]

Троостит

24,

30ХГ2С

Сквозная

закалка

800-900

530-550

Троостит

ориенти-j

Троосто-сорбит

124,

к.

ровкой

по

мартенситу

Таблица

Механические

свойства

при

растяжении

стержней

из

арматурной

стали

после

термической

обработки

при

индукционном

печном

нагреве

Температура,

ос

Механические

свойства

относительное

удлинение.

Испытание

на

загиб

холод

ном

состоянии

Ст,

диам.

мм

состоянии'

поставки

151.7\

31.0\

- I -

132.51-1

-1

Упрочненная

при

индукционном

нагреве

450-

85,6

63,2

55,5

61,0

13,3

7,73

4,0

470··

89,4

65,2

56,0

63,0

9,16

6,36

5,0

180°,

1000-

138°,

1010·

C=3d

180°,

530-550

75,3

5Q,8

52,7

15,0

6,0

С=::

3 d

73,8

57,2

52,7

55,2

6,0

Упрочненная

при

печном

нагреве

860-870

500

66,5

49.0

17,7

180°,

C=3d

35ГС,

диам.

мм

состоянии

поставки

66.0

41.51

36.4\

126.0

118.0

114.0

Упрочненная

при индукционном

нагреве

450-4701151

71131

1117.

71125.

12.81

1,9

157,0 127,5 - -

4,7

2,8

1,9

940-960

170°,

119,0

107,0

92,4

103,8

11,65

6,15

2,0

С=5

120,6

109,0

90,4

105,0

12,5

7,7

2,0

180°,

530-550

Диам.

С==:

5 d

мм

123,6

117,6

111,2

12,58

7,7

1,2

•

Охлаждение

вода

....

Охлаждение

воздух.

107

Продолжение

табл.

Температура.

ос

Механические

свойства

',.Q

относительное

Испытание

:s:"

=.,

8.~

удлинение,

на

изгиб

нагрева

foo~

E-o~

холод-

I;~~

1:=

под

за-

отпуска

I;g=~

1;0

..........

ОраВ8

ном

4)=1\)

Q)::J'I\)

Q)t.ol\)

капку

1:t::J'~

I:t>.~

~=-foo~

t:::(

>.~

состоянии

8.~

-V)

о.()

о.

~10

О.

-с

0.0

С'.

0.1:

СI:Ь

I:fooo

1: 1: =

>'Ь

Поверхностная

закалка

(индукционный

нагрев)

940-960

450-4701118,5-187,1-1

18,0

115,5

89,8

530-550197,1-175,0-1

112,0 I

. 96,0

77,0

Упрочненная

при

печном

нагреве

1800,

C=5d

400

1110,1-194,7-1

110,2

99-2

450

1103

I99. 1 I

870-880

I---~--"""';""'-_"':""------:"'_-----:----"';"-----

30ХГ2С,

диам.

мм

состоянии

поставки

160,0- 1129,0- 1

162,0 136,

Упрочненная

при

индукционном

нагреве

880

143,5-132,1-

101,0

7,44

2,0

148,5 133,8

880

450-470

137,9-

129,7-

2,1-

139,8 127,8

4,1

880

131,5-

134,5

1,5-

138,8 1,1

880

109,9-

100,9-

12,1-

111

,1 102,9

7,6

880

560-580

116,7-

108,2-

11,4-

- -

106,6 100,4

8,0

880

110,0-

101,2-

8,0-

114,5 102,2

10,7

30ХГ2С,

диам.

мм

Уп

рочненная

при

печном

нагреве

870-880

1161 ,9 , 145.

6,0

870-880

300

154,0 142,0

- -

6,0

870-880

156,0 145,0

7,5

880-880

130,0-

116,0-

- -

6,5-

400

133,0

117,0

7,5

880-880

·132,0-

117,0-

7,5-

129,0

114,0

6,5

870-880

101'0-190.5-

- -

9,0-

500

100,0

90,0

11,0

600,

870-880

102,0-

92,5-

11,0-

C=5d

100,0 I

91,0

10,0

108

5°1

/./"f~%

I 1 •

1/5

I • I 110

1 1

~'V01

150-

.,.----..,

If "

'\~

1('"""",,-

............

....... I

)('--

-11(

в;

~;t

./'

(

........

>--

....-

~.~

!50

-е

"ос)

C'\iI

100

450-1/70 530-550 Q50 500 530550 600 650 //,0-//70 510-550 S70 450-470

JЗО-5iО

Температура

отпgска,

ос

\1')

!(){)r-I

-------,

"{)~

C"II

SO.

(,Q

Рис.

25.

Механические

свойства

закаленных

стержней

(.при

и-ндукционном

нагреве)

за'8ИСИМО

сти

,ОТ

температуры

огпуска