Архіўны экспертны змест: артыкул захоўвае гістарычныя абазначэнні, табліцы і сцвярджэнні аб складзе і механічных уласцівасцях сталі, але не з’яўляецца сапраўдным стандартам, спецыфікацыяй на матэрыял, сертыфікатам, разлікам канструкцыі або інструкцыяй па тэрмічнай апрацоўцы і выпрабаваннях. Разліковыя значэнні залежаць ад дакладна вызначанага тыпу і партыі сталі, умоў вытворчасці, таўшчыні, тэмпературы, зварваемасці, трываласці, стомленасці і дзеючага стандарту. Матэрыял падшыпніка павінен мець прасочваемую дакументацыю, адбірацца і правярацца адказным экспертам.
Savo Kusić сёння засяроджваецца на драўляных вокнах, дрэва-алюмініевых вокнах, вокнах на заказ, дзвярах і запытах цытат. Гэты артыкул застаецца ў якасці гістарычнага архіва і не з’яўляецца прапановай па вырабе арматуры, праектаванні або выпрабаванні стальных канструкцый.
Склад і гістарычныя прыкметы будаўнічай сталі
Шляхам плаўлення жалезных руд, змешаных з палівам, і з даданнем прымешак - звычайна вапняку - а таксама шляхам увядзення нагрэтага паветра пад ціскам у даменную печ, атрымліваюць чыгун. Чыгун змяшчае больш за 1,7% вугляроду; яго нельга каваць, катаць, точыць або прэсаваць - такім чынам, яго нельга фармаваць рознымі спосабамі. Каванае жалеза вырабляецца з чыгуну шляхам прадзьмуху паветра ў базавым канвертары або з чыгуннага лому і чыгуну ў печы (печы Сіменса-Марціна). Шляхам пракаткі, прэсавання і кавання з яго можна ствараць розныя формы. Усё каванае жалеза называецца сталь.
Гістарычныя табліцы: Старыя маркі сталі, стандарты, дапушчальныя значэнні і працэдуры згінання ў паказаных табліцах не павінны выкарыстоўвацца для крыніцы, ідэнтыфікацыі або памеру сучаснага матэрыялу. Сапраўдныя толькі этыкетка і дакументацыя пастаўленай партыі з праверкай эквівалентнасці ў адпаведнасці з узгодненым і прыдатным стандартам.
Хімічны склад будаўнічай сталі
Тэхнічнае жалеза — гэта не чыстае жалеза, а сплаў асноўных элементаў жалеза і вугляроду, часцей за ўсё з дабаўленнем марганца, крэмнію, фосфару, сумбора і медзі, радзей з алюмініем, хромам, нікелем, малібдэнам і г. д. Важнейшым дамешкам з’яўляецца вуглярод. Мяжа цякучасці і трываласць на разрыў расплаўленай сталі ўзрастаюць з павелічэннем утрымання вугляроду, пакуль не будзе дасягнута вуглярод 0,9%; падаўжэнне пры разрыве памяншаецца па меры павелічэння ўтрымання вугляроду. Са сталлю з высокім утрыманнем вугляроду трэба абыходзіцца больш асцярожна пры выпростванні, згінанні, прагіну і г.д.
Канструкцыйныя сталі St 37.12, як правіла, утрымліваюць 0,08-0,15% вуглярод, затым каля 0,5% марганца, да 0,3% крэмнію. Змест фосфару і серы павінна быць нізкім; гэта складае 0,09% і 0,05% адпаведна. Як правіла, ёсць медзь над 0,2%.
Пры ацэнцы вынікаў хімічных аналізаў неабходна звярнуць увагу на тое, ці з’яўляюцца яны аналізамі расплаваў або аналізамі пракату; для апошняга важна, ці адносяцца даныя ўзораў да ўзораў, узятых з усяго ўчастка, ці да ўзораў, узятых з пэўнага месца (з ядра, з краю, з аднаго канца).
Канструкцыя сталі, загартоўка, адпачынак і адпал
Назіранне за структурай вядзецца на плоскіх, старанна апрацаваных, адшліфаваных і паліраваных паверхнях, якія, як правіла, раз’ядаюцца кіслотамі. У некаторых выпадках (напрыклад, на перагрэтай сталі) сталёвыя збожжа можна распазнаць няўзброеным вокам на падрыхтаваных узорах.
Выява 1 паказвае структуру павольна астуджанай сталі з утрыманнем вугляроду каля 0,1%, а малюнак 2 паказвае структуру павольна астуджанай сталі з утрыманнем вугляроду каля 0,3%. Лёгкія збожжа не ўтрымліваюць вугляроду і складаюцца ў асноўным з чыстага жалеза (адсюль назва ферыту); пры вялікім павелічэнні цёмныя ўчасткі з’яўляюцца паласатымі (перліт). Пад мікраскопам можна распазнаць, што цёмныя плямы складаюцца з больш цвёрдых і больш мяккіх слаёў; больш цвёрдыя пласты - гэта карбід жалеза (Fe3C), званы цэментытам, які ўбудаваны ў больш мяккі ферыт. Лакалы - крышталі, якія ўтвараюцца пры высокай тэмпературы, распадаюцца пры паступовым астуджэнні. Раптоўнае астуджэнне гарачай сталі прадухіляе распад крышталяў. Калі, з іншага боку, раптоўнае астуджэнне ажыццяўляецца да таго, як пачнецца ператварэнне цвёрдага раствора, то раствор - які інакш можа існаваць толькі пры высокіх тэмпературах - будзе працягваць падтрымлівацца пры пакаёвай тэмпературы. У гэтым выпадку мы атрымліваем не матэрыял, у якім вуглярод размеркаваны ў выглядзе плям, а матэрыял з раўнамерна размеркаваным вугляродам. Сталь у такім стане дэманструе значна большы мяжа цякучасці і трываласць на разрыў, чым павольна астуджаная сталь таго ж хімічнага складу, але яна таксама дэманструе меншую апрацоўваемасць; такая сталь называецца загартаваная сталь.
Натуральна, што астуджальны эфект найбольш выяўлены на паверхнях, у той час як ён слабее ўнутр, што вельмі важна для выкарыстання сталі. Загартаваная сталь утрымлівае высокія ўнутраныя напружанні.
Лабараторныя і тэрмічныя працэдуры: металаграфічнае тручэнне кіслатой, награванне, загартоўка і адпал патрабуюць кантраляванай лабараторыі або майстэрні, вызначанага матэрыялу, адпаведнага абсталявання і абароны. Няправільная тэрмаапрацоўка можа выклікаць расколіны, дэфармацыі, страту трываласці і высокія рэшткавыя напружанні.
Паводзіны сталі падчас выпрабаванняў на расцяжэнне
1. Звычайныя канструкцыйныя сталі ў пракаце
Па выніках выпрабаванняў на расцяжэнне, у першую чаргу, можна вызначыць модуль пругкасці E як для поўнага, так і для пругкага падаўжэння. Модуль пругкасці сталі роўны 200 ГПа.
Пастаянныя падаўжэнні ўзнікаюць пры нізкіх напружаннях, але яны не маюць асаблівага значэння ў канструкцыі. Звычайная сталь пачынае «цячы» пад нагрузкамі, якія для прамысловай будаўнічай сталі St 37 і бетоннай сталі I у асноўным перавышаюць 0,24 ГПа, а ў вялікіх секцыях гэта значэнне можа апускацца да 0,18 ГПа. У выніку цякучасці ўзнікаюць вялікія пастаянныя дэфармацыі і «лініі цякучасці». Лінія дыяграмы падаўжэння сталі (малюнак унізе) паказвае, што мяжа цякучасці была перавышана (пры нагрузцы на расцяжэнне гэтая мяжа таксама называецца мяжой цякучасці).
Калі ў выпадку жалезабетонных бэлек мяжа расцяжэння арматуры перавышана ў зоне расцяжэння, у сталі ўзнікаюць значныя падаўжэнні, у выніку чаго ў зоне расцяжэння бэлькі ствараюцца расколіны і выгібы, што пагаршае апорную здольнасць бэлькі. На сталях з высокім утрыманнем вугляроду, на загартаваных сталях і ў цэлым на каляровых металах характэрная мяжа цякучасці, паказаная на малюнку вышэй, не з’яўляецца; Пастаяннае падаўжэнне звычайна павялічваецца, і няма выразнай мяжы цякучасці. У такіх выпадках, як правіла, мяжа цякучасці лічыцца роўнай нагрузцы, пры якой адбываецца пастаяннае падаўжэнне 0,2%.
**Значэнні не з’яўляюцца разліковымі данымі: ** модуль пругкасці, мяжа цякучасці, трываласць і падаўжэнне ў тэксце перададзены з гістарычнай крыніцы. Для разліку бяруцца характарыстыкі і разліковыя значэнні дакладнага сучаснага класа, таўшчыні і стану дастаўкі, а таксама адпаведныя частковыя каэфіцыенты, допускі і патрабаванні да трываласці, зварваемасці і стомленасці.
2. Халоднацягнутыя сталі
У кожным сталёвым стрыжні, які выпростваецца або сагнуты, прысутнічае лакальна халоднацягнутая сталь. Пры гэтым сталь адчувае лакальнае напружанне за межамі цякучасці; на намаляванай дэталі ліміт малявання павялічваецца. Калі просты сталёвы стрыжань нагружаюць у расцяжэнні да таго часу, пакуль не будзе перавышаны мяжа цякучасці, то пры паўторнай нагрузцы назіраецца, што значэнне мяжы цякучасці павялічылася. Чым даўжэйшы інтэрвал часу “паўзы” паміж дзвюма нагрузкамі, тым больш павялічваецца мяжа цякучасці.
Акрамя таго, паколькі падчас халоднага расцяжэння дыяметр таксама памяншаецца прапарцыйна падаўжэнню прутка, таму сталь, якая падвяргалася значнаму расцяжэнню перад выпрабаваннем, пакажа значна большы мяжа цякучасці і трываласць на разрыў, чым сталь, якая не была расцягнутая; у той жа час ён пакажа меншую ўдаратрываласць.
Халоднае выцягванне выкарыстоўваецца пры вытворчасці бетонных сталей IIb, IIIb і IVb (тор-сталь, сталёвая канструкцыйная сетка), а таксама пры вытворчасці дроту для папярэдне напружанай арматуры і канатаў для падвесных мастоў.
Халодная праца і армаванне: Гістарычныя маркі халоднай выцягнутасці і апісанні не сведчаць аб сучаснай прадукцыі. Згінанне, выпростванне, паўторнае згінанне, зварка або нагрэў арматуры можа змяніць уласцівасці і дапускаецца толькі ў тых выпадках, калі гэта дазволена дакументацыяй на прадукт, канструкцыяй і дзеючым стандартам.
Паводзіны сталі падчас выпрабаванняў ціскам
Тое, што было сказана пра пругкасць і мяжу расцяжэння расплаўленай сталі, адносіцца ў адпаведным сэнсе да нагрузкі пад ціскам. Значэнні мяжы цякучасці канструкцыйнай сталі (у выпадку ціску гэта называецца мяжой цякучасці), атрыманыя пры выпрабаванні на сціск і расцяжэнне, не моцна адрозніваюцца. Аднак пад ціскам павелічэнне нагрузкі за межы раздушвання магчыма толькі з вельмі кароткімі элементамі.
Для тонкіх стрыжняў прымяняюцца законы прагіну. Пры гэтым, у першую чаргу, варта ўлічваць адпаведныя дапушчэнні, ці адносяцца яны да спосабу апоры і заціскання канцоў стрыжня, або да адхіленняў восі стрыжня ад устаноўленага становішча.
Прэсаваныя элементы: сама па сабе трываласць матэрыялу не вызначае апорную здольнасць стрыжня. Хуткасць, пачатковая крывізна, рэшткавыя напружанні, лакальнае і глабальнае выцясненне, апоры, стыкі і недахопы павінны быць уключаны ў разлік бетоннага элемента.
Паводзіны сталі пры выпрабаванні на выгіб
Што тычыцца мяжы цякучасці (якая назіраецца звонку па вялікіх прагінах апор або па лініях цякучасці), важна, што яна будзе адбывацца падчас выпрабавання на выгіб пры крыху меншых, але больш высокіх нагрузках, чым тыя, якія атрымліваюцца пры выпрабаванні трываласці на расцяжэнне выпрабавальнага стрыжня. Пасля перавышэння мяжы цякучасці сталі ў зонах расцяжэння апор нагрузкі могуць быць павялічаны, калі апоры дастаткова забяспечаны ад прагіну або скручвання.
Выпрабаванне на выгіб: фота паказвае лабараторную працэдуру, а не крытэрыі прыняцця прадукту. Геаметрыя ўзору, апоры, хуткасць, тэмпература, кірунак пракаткі і крытэрыі класіфікацыі павінны адпавядаць прымененаму стандарту і дакладнаму тыпу сталі.
Усталостная трываласць сталі
Уласцівасці трываласці, вызначаныя ў ходзе звычайных выпрабаванняў на расцяжэнне, сціск або выгіб, даюць падрабязную інфармацыю аб паводзінах сталі пры статычнай нагрузцы. Пры гэтым варта ўлічваць, што мяжа цякучасці пры працяглай статычнай нагрузцы будзе крыху ніжэй мяжы, атрыманай пры звычайных выпрабаваннях да разбурэння. Калі за статычнымі нагрузкамі ідуць частыя нагрузкі (напрыклад, масты, кранавыя шляхі, транспартныя сродкі) або калі ўвогуле дзейнічаюць толькі частыя нагрузкі, то дадзеныя аб матэрыяле можна атрымаць толькі на аснове яго паводзін ва ўмовах, якія найбольш адпавядаюць практычным умовам. Такім чынам, сталі для элементаў канструкцыі, якія ў асноўным будуць падвяргацца рухомым нагрузкам, выпрабоўваюцца частай нагрузкай.
Часцей за ўсё нерухомыя і рухомыя нагрузкі ўзнікаюць адначасова. Наступныя прыклады акрэсліваюць сутнасць праблемы. Стрыжні паказаны на малюнку1яны зроблены з аднаго матэрыялу і адліты з аднаго прутка. Ніжні стрыжань павольна згінаецца шляхам паступовай нагрузкі; такім чынам, ён мог быць сагнуты. Верхні стрыжань неаднаразова падвяргаецца шматразовым нагрузкам, прычым напружання значна ніжэйшыя за тыя, якія існуюць у першым стрыжні. Праз некаторы час верхні стрыжань зламаўся, не выяўляючы пастаяннай дэфармацыі вакол пералому. Згодна з гэтым, паводзіны матэрыялу пры разбурэнні істотна залежыць ад спосабу прымянення нагрузкі. Прыведзены вышэй прыклад, які адносіцца да нагрузкі на выгін, характэрны і для іншых відаў нагрузак. На здымках2і3паказаны прыклады выпрабаванняў на расцяжэнне; малюнак2спасылаецца на просты прыклад тэсту на разрыў, а мал3да выпрабаванняў аднанакіраванага зменнага нацяжэння.
Што тычыцца прымянення гэтых фактаў, важна, што - акрамя паводзін, паказаных падчас звычайнага тэсту на разрыў - вартасць будаўнічага элемента, які быў прасвідраваны або папярочны перасек якога зведаў іншыя змены, павінен быць асабліва ацэнены. Ўстойлівасць просверленной штангі да частых нагрузак значна ніжэй, чым супраціў несбуренной штангі, так як парогі напружання з’яўляюцца на краях адтуліны. Напружанне на краі адтуліны, выкліканае частымі нагрузкамі, заўсёды будзе значна вышэй, чым сярэдняе напружанне. У выніку прасвідраваныя элементы канструкцыі пры частых нагрузках дэманструюць значна меншую трываласць, чым непрасвідраваныя элементы.
Апошняя заўвага аб стомленасці: расколіны ў выніку ўсталасці могуць узнікаць пры нагрузках, меншых за тыя, якія выклікаюць бачную пластычную дэфармацыю. Адтуліны, зварныя дэталі, рэзкія змены сячэння, карозія і пашкоджанні змяняюць катэгорыю дэталяў і тэрмін службы. Канструкцыі пры шматразовых нагрузках патрабуюць спецыяльнага разліку на стомленасць, плана агляду і экспертнай ацэнкі кожнай выяўленай расколіны.