Соколовский П.И. Арматурные стали

Подождите немного. Документ загружается.

Ликвация

элементов

возрастает

от

периферии

оси

слитка

·ОТ

нижней

части

его

.к

верхней.

Максимааьная

ликвация

на

блюлается

головной

части

слитка,

вследствие

'Угара

неко

торых

елементов

ковше

содержание

их

стали

уменьшается

от

первого

,Д1О

последнего

СЛ'И'1Жа

по

порядку

раеливюи.

Все

это

,пр'ИВ'О:Д:ИТ

откло

не-ни

механических

овейста

от

сред/них

эначений

Iдля

данного

плавочного

оостава.

Для

оценки

влиянияхимической

неоднородности

на

механи

ческие

свойства

стали

35ГС

проневодили

от60\Р

проб

из

арма

турных

стержней,

прокатанных

rИ'3

верхней

части

первого

IИ

~НИ:Ж

ней

части

последнего

.по

порядку

рааливюи

слитка.

Определение

механичесиих

свойств

Iнаэтих образцах

поз

волило

выяеигь

максимальную

Iв'нутр:и:плавочную

неоднород

ность

овойств

слитков

из

стали

35ГС.

Изменение

содержания

углерода

(по

отношению

ковшовой

пробе,

Расстояние

от

головной

части

r:;

~='

Q.~

C~~

2.5-4,

10,0-17,

25,0-33,0

37,0-

Марка

стали

1-0=

~C!:;

I 1

QJ:E

==.

p.o~o

t-.

r::

Q,:C

СТ.5пе

111

1100,

1113,

111

•

41100,

1107

08,

711

ОЗ

107,

89, 1 113,8 91,3

0,4

84,2

107,

СТ.5сп

1100.

1121

711

Щ.

106,51

124,1

84,8

120,7

97,8

Ст.бпс

91,7

126,0

105,6 134,0 102,8

126,0 105,6

111

80,6

96,0

91,7

96,0

100,0

110,0

97,3

100,0

78,0

102,8 9.8,0 102,8

98,0

105,6

Ст.5сп

1115.61

95,61115.61

95.6\

115,6 100,

103, 1

83,6

Ст.5пе

111

97.11

67.61102.91

67.6[

102,9178.41100.0

111

86,5

120,6

78,4

114,7

94,6

Ст.5пе

105,4

74,4

97,2

105,6 100,0

61,5

102,8

119,4

105,6 °111,3

114,0

116,7

72,2

122,2

80,6

119,4

89,9

114',0

Ст.5еп

1114,

зl

91.

711

08.61

94'41111'4

I 114,3 97,2 108,6 94 ,4 111,4

Разница

между

максимальным

минимальным

значением

предела

текучеспи

'стали

ЗSГС

вследствие

внутриплавочной

не

ОДНОРОДНОСТ1и

'может

составить

кг'мм»,

Для

определения

химической

неоднородности

слитков

стали

СТ.5сп

СТ.5пс

от

плавки

по

ходу

разливки

отбирали

по

три

слитка

со

среднего

поддона

Все

слитки

этих

плавок

прокатывали

'на

арматурные

'Стерж

ни

периодического

профиля:

'ИЗ

трех

ОПЫТ.ных

слипков

стали

каждого

'ЮОВ'ша

О'ДН'Н

прокатывали

на

стержни

'диаметром

14-

мм,

другой

20-22

М-М,

третий

28-32

мм.

Пробы

для

химического анализа

металла

брали

из

готового

прокатанного

профиля

на

различных

горизонтах

ПО

высоте

слит-ка.

Кроме

''ГО

ГО

по

одному

слитку

опокойной

'и

полуспокой

НОЙ

'стали

разрезали

по

продольной-оси,

по

высоте

из

различ

ных

горизонтов

слитка

брали

'СТРУЖ'КУ

дЛЯ

определения

осимиче

ской

неоднородности.

Химическая

неоднородность

по

данным

химического

анализа

стержней

представлена

табл.

15.

Таблица

серы

по

длине

раската

слитка

принятой

за

100%)

слитка

по

длине

раската.

44,0

48,

О-55,

62.0-69,

70,0-77,

83.0-90.

92.0-99.

I I I

115,2

1100.01117.41

- -

- - 103 5

115,2

106,5

127,6

84,7

- -

120.7

97.8

111з.8/9з.51

-1

8~21

110З,51100.0

- - 113,8

100,

76,1

126,0

97,3

132,0

- -

86,1

112,

92,0

94,5

118,0 -

- -

102,8

130,0

114,0

105,6

96,0

- -

105,6

104,0

1106.21

95.61

]

1106.21

69,0

100,0 74,5

- -

93,8

70,9

67,6

197.11

81.11

I - I -

1105

64,9

102,9

97,3

108,8

78,4

74,4

91,7

61,5

102,8

64,1

- -

100,0

117,

119,4

117,0 114,0

108,3 122,2

102,8

83,9

116,7

97,2

83,3

105,6

83,3

102,8

72,2

97,2

63,9

94,4

72,2

102,8

58,3

94,4

О!5

•

80.

Н)().

83.

з11

02.81

83.

з1105

.7\

86.

08,

91,7

108,3 108,6 88,9 102,8 69,4 100,

94, 4 100,

83,9

102,4

69,4

По

данны-м

Украинского

'института

металлов

-...]

IJО~--т----,--_r--------х----r--г---г---,

IZDh-......,~~~~=+~~W~~~~~~С----,

'lo·~\-\1~M~~~~~~~\:\'m~~~~~

;;.

~.~

11J()·~~~~§e~~~~~~~~~19~'

'§"S

9Р~~Щ~-~--+":""'--Г----+-----jГ--I-'

\)~ItJ~--+--+---+--г-----г--г--т----,

;:S~

:t:

~--+-:---+-----1--+----t---t---r---,

~-+---+-----1f--+----t---t--r--1

;t::

50~-+--+---+---+---т----r--r---,

110J.._'1Ii[""""C"""~"'''''''

120~~""'~"""

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

----

.....

...

1/0

~~~~~

'OO~~~~~~~~~

80'

--...'"-~

.•

,....}"

\I~

.. 80

;::S~

~ ~

ВО

с:::)

2,5-11,0

/0-/7 21-11

.17-QQ

48-55

G2-G9

70-77 83-90 02-99

гв-ео

/D-17 25-33 17-1/" 1/8-55: Gl-G9

70-778З-90

о/-ии

Рассто//ние

от

голо8ниu

часта

слитка

по

олине

раската,

Рис.

13.

Химическая

неоднородпость

стержней

из

опокойной

полуопокойной

стали

Ст.Б:

а.

плавки

стали

меньшей

степенью

раскисленности:

В,

плавки

стали

большей

степенью

раскисленности:

8---8

Ст.5сп;

0---

Ст.5пс

Из'

'даН/НЫХ

таблицы

следует,

'что

химическая

неоднородносгь

слитках

полуопокойной

'стали

'Ст:5

меньшей

степенью

рас

юисления

чю

содержанию

углерода

Iи

серы

несколько

выше,

чем

стали

большей

степенью

расюисленмя.

Средняя

химическая

неоднородность

обеих

групп

огали

мало

отличается

от

елок-ой

ной

стали

пр

аютически

близка

ней.

Изменение

содерж

ания

углерода

серы

'по

длине

раската

(на

.р

азличных

горизонгах

по

высоте

слитка)

представлено

на

рис,

13.

слитке

полуопокойной

стали

наибольшее

содержание

уг

лерода

серы

наблюдалось

зоне

усадочной

.ракоеины,

особен

но

нижней

части

последней,

на

расстоянии

10-200/0

от

голов

ной

части

слитка,

60r------т-----х---r---,.....---т--

r----t-r"

.......

--=*;-::j~~~__+-___t

50 66

q5 2

"Ol----+---+---+--~-~

15.--__+__

--+---+---+------4

t--::7YfI"":r---+-~~~-+--~

0.1'.

.. 25

t--~_+_--+---+-----+--~

yf 20

t---~~--+--+_---+-~.....

~-__+__~--+---

......

~-+------4

~-......I------&.--..L.-----L.--..a..----IIO

10 ·20 30 '10 50

РоссmОllние

от

гОло/нои

часта

слитна

по

олине

раската,

Рис.

14.

Изменение

механичеоюих

свойств

при

растяжении

стержней,

отобранных

по

ДЛ

ин

раската

слитка

спокойной

полуопокойной

стали

Ст

.5:

1 -

СТ.5сп;

2 -

Ст.5пс

Механические

свойства

при

расгяжении

стержней,

отобран

ных

'по

.длине

раската

'СЛИ'Т1ка,

показали,

что

наименьшие

зна

чения

прочнооти

стали

Ст.бпс

наблюдаются

IB 1

горизонте;

наибольшие

-IBO

на

расстоянии

10-150/0

от

головной

ча-

сти·

слитка

(рис.

14),

что

совпадает

наибольшей

ликвацией

углерода

tИ

е:еры.:

целью

определения

степени

ликвации

углерода,

фосфора

серы

'стали

35ГС

25Г2·С

пробы

брали

'ПО

высоте

попе

речному

сечению

слитка.

Результаты

химического

анализа'

проб

указывают

на

орванительнонебольшую

лнювацию

этих

эле

ментов

исследованных

сталях

(рис.

15):

По

данным

MaKeeBQКOГO

завода.

73.

МаlКlQИМУМ

лиювации

слитках

обеих

сталей

сосредоточен

осевой

предприбыльной

зоне

слитка,

связи

небольшой

110------....----,..----,

150

I"D~~--~r__---+--_:___--1

IJO~--~~~..-x----+-------1

/20~-~~oWo9~~~--+------i

IltJН~~~ш~~tr:

~tIMII!~II~

/DO

Ilе/lрфе

PUUHOI1

.10на

/lросmрож-

I/енmРОЛ6

80ll0/1и

ФериIL-

но

по

!се-

ноя

JOHtl

на»

за-

иg

се'lВН/'/Ю

но

rptl

нон

JOHO

"'-

<т

~~/7/~

V@~,~.

"'~

)(

[,1V!

·и

........

r----

l1L'!Jcm.

'О.7IC-

l/eHm

:Il6

1/1/

(}uо-

Ile.

'1/-

Рис.

15.

Изменение

солерж

ания

углерода,

серы

фосфора

'По

длине

сечению

раската слитков

стали

35ГС

25Г2С:

8--8

головная

часть;.

0--0

средняя

часть;

х--

х-

ДОН

ная

часть

ликвацией

0:0

длине

аскага

слитков

'в

стали

35ГС

25Г2С

большого

расхожпения

механических

свойств

не

обнаРУЖ1е1НО.

111

СТРУКТУРА

СВОЙСТВА

СТАЛИ

ГОРЯЧЕКАТАНАЯ

СТАЛЬ

до

определенного

периода

для

изготовления

стержневой

ар

матуры

железобетонных

конструкций

применялась

главным

об-

разом

малоуглеродистая

горячекатаная

сталь

Ст.

Структура

стали

Ст.3

состоит

из

свободного

феррита

небольшого

коли

чества

пластинчатого

перлита

(рис.

lб,

а),

благодаря

чему

эта

сталь

обладает

высокой

пластичностью

хорошей

сваривае

мостью.

Однако

сталь

Ст.3

из-за

низкой

прочности

.> 24

кг/А1,м

)

оказалась

весьма

неэффективной

для

изготовления

стержневой

арматуры.

была

заменена

более

прочной

среднеуг

.леродистой

сталью

Ст.5.

Структура

горячекатаной

стали

Ст,

'также

состоит

ИЗ

феррита

перлита,

однако

перлита

ней

зна

чительно

больше.

При.

повышенной

температуре

конца

прокатки

высокой

скорости

охлаждения

прокатанных

стержней

феррит,

как

правило,

образует

сетку

(зерно

5-б)

вокруг

перлитных

колоний,

часто

встречается

видманштеттовое

строение.

Такая

структура

наблюдается

стержней

малого

диаметра;

стерж

ней

большого

диаметра

благодаря

замедленному

охлаждению

структура

содержит

грубую

ферритную

сетку

(зерно

(рис.

16,

б,

8).

Таким

образом,

стержней

малого

диаметра

более

мелкой

структурой,

как

правило,

наблюдаются

повыше-нные

прочност

ные

характеристики,

именно:

55,0--56,0

36,0--38,0

20--21

53,0--54,

33,0--34,

19--20

Следовательно,

сталь

Ст.5

обладает

более

высокой

прочно

стъю

по

сравнению

со

сталью

Ст.3

удовлетворительной

свари

ваемостью.

Однако

сталь

Ст.5

склонна

перегреву

частичной

закалке

при

сварке,

обладает

неоднородностью

свойств

по

се

чению,

повышенной

склонностью

хладноломкости

меньшей

пластичностью.

Одновременно

ЭТИМ

при

увеличении

диамегрэ

стержней

горячекатапой

углеродисгой

стали

Ст.5

возникают

за

труднения

по

сохранению

требуемого

уровня

механических.

свойств.

Повышение

прочности,

достигаемое

на

стали

Ст.5.

Рис.

16.

Миюростр

укгур

стали

СТ.3;

8 -

Ст.5

(диаметр

ММ);

18Г2С;

25Г2С;

35ГС;

A-IV

(диаметр

сравнительно

невелико:

дальнейшее

же

повышение

прочности

стали

путем

увеличения

содержания

углерода

является

непри

емлемым

из-за

резкого

ухудшения

ее

свариваемости

увеличе-

ния

склонности

хрупкости.

Усовершенствование

железобетонных

конструкций

потребо-

пало

применения

более

прочных

арматурных

сталей

диаметра

ми

сгерж

ней

от

до

AtM.

связи

этим

началась

разработка

внедрение

низколеги

рованной

арматурной

стали.

roрячекатаном

состоянии.

Х250:

·65ГС; з

ЗОХГ2С

бейнит:

ЗОХГ2С

троосто-мартенсит;

К,

класса

.мМ);

класса

A-IV

Изменение

механических

свойств

стали

результате

легиро

-вания

прежде

всего

определяется

воздействием

его

на

кинетику

превращения

аустенита.

Кинетика

превращения

легированного

аустенита

аначитель

.НО

отличается

от

кинетики

превращения

обычного

углеродистого

аустенита

(рис.

17,

а,

б,

8).

диапазоне

температур

500-6000

переохлажденный

углеродистый

аустенит

обладает

ничтожной

устойчивостью.

Структуры,

обеспечивающие

высокую

прочность,

находятся

средней

нижней

части

С-образной

кривой,

поэто

му

фиксация

таких

структур

возможна

только

при

высокой

СКО

рос'Ги

охлажд'ения.

Следовательно,

повышение

прочности

угле

родистой

стали

возможно

только

при

условии

искусственного

охлаждения,

Т. е.

применением

термической

обработки.

Обыч-

ное

воздушное

охлаждение

после

прокатки

стержней

не

может

обеспечить

получение

структур,

сообщающих

стали

высокую

прочность.

Введение

легирующих

элементов,

как

правило,

значительна

повышает

устойчивость

переохлажденного

аустенита

во

всем

диапазоне

температур.

Действие

легирующих

элементов

ила.

сдвигает

С-образную

кривую

вправо

(Si,

Мп)

или,

кроме

обще-

го

сдвига

вправо,

выделяется

область

промежуточного

превра

щения,

ограниченная

сверху

снизу

минимумами

устойчивости.

аустенита

(рис.

17).

этом

случае

даже

при

охлаждении

на

воздухе

возможна

фиксация

структур,

обладающих

высокой:

прочностью:

как

структур

высокой

дисперсности,

образуемых

по.

эвтектоидной

кинетике,

так

продуктов

промежуточного

пре

вращения

верхнего

бейнита,

Сталь

со

структурой

нижнего

бейвита

мартенсита

не

является

перспективной

для

стержне--

вой

арматуры

ввиду

ее

значительной

хрупкости.

Сдв-иг

С-образ-

ной

кривой

вправо имеет

еще

то

значение,

что

примерно

оди

наковые

структуры

могут

быть

получены

широком

диапазоне"

скоростей

охлаждения,

т.

е.

возникает

возможностъ

получения

структур

одинаковой

прочности

стержней

различного

диа-·

метра.

Следующим

фактором

повышения

прочносги

легированием

является

упрочнение

самого

феррита

за

счет

растворения

нем',

легирующих

элементов.

Из

применяемых

настоящее

время'

для

легирования

арматурных

сталей

элементов

(Мп,

Si,

Сг,

Ti,.

Zr, V)

наибольшей

растворимостью

феррите

обладают

хром'

ванадий,

затем

кремний,

марганец

титан.

Цирконий

раство

ряется

феррите

незначительном

количестве.

Растворимость.

циркония

а-железе

при

комнатной

температуре

составляет

не

более

0,03

о/о

{32].

Карбидообразующие

элементы,

которым

от

носятся

хром,

марганец

титан.

не

полностью

растворяются

Б'

феррите.

частично

входят

состав

карбидов.

Так,

например.

малоуглеродистых

сталях,

которым

относится

большинсгво

арматурных

сталей,

около

200/0

марганца

входит

состав

кар

бидов

[33].

Наибольшее

упрочняющее

воздействие

на

феррит'

оказывает

кремний,

затем

следует

титан,

марганец

и,

наконец..

хром

{34].

Влияние

легирующих

элементов

на

свойства

феррита

показано

на

рис.

18.

Разработка

новых

арматурных

сталей,

которых

повышение'

прочности

осуществляется

за

счет

легирования,

естественно,

на·-

И~

-------

~---AJ

f11,g,-"

·_·-ijJ~·-·

-А,

\) .

~f.

v~/

~~~r.tY.Z

'o'O~t

Ин

1--

t;N

?p~ppLlmtL.

"e~etlLl

---

-А

)

ЪЬ\U'/~.~

~t:I/Y'

.•

-A

~~'1

------ ,

1--

НН

'...J

(,Q

Рис.

17.

Схематическое

изображение

днаграмм

иэогермического

распала

аустенит

а:

углеродистый

аустенит;

низколегированный

аустенит;

легированный

аустенит