アーカイブ専門家のコンテンツ: この記事は、鋼の組成と機械的特性に関する歴史的な指定、表、主張を保存していますが、有効な規格、材料仕様、証明書、構造計算、または熱処理と試験の指示ではありません。設計値は、正確に特定された鋼の種類とバッチ、製造条件、厚さ、温度、溶接性、靭性、疲労、適用される規格によって異なります。軸受の材料には追跡可能な文書が必要であり、責任ある専門家によって選択および検査される必要があります。
Savo Kusićは今日、木製窓、木製アルミニウム窓、カスタム窓、ドア、見積依頼に焦点を当てています。この記事は歴史的なアーカイブとして残されており、鉄骨構造の鉄筋の製造、設計、またはテストの提案を表すものではありません。
建設用鋼材の組成と歴史的特徴
燃料と混合した鉄鉱石を溶解し、不純物（通常は石灰石）を加え、加圧された加熱空気を高炉に導入することによって、銑鉄が得られます。銑鉄には 1,7% を超える炭素が含まれています。鍛造したり、丸めたり、彫刻したり、プレスしたりすることはできません。したがって、さまざまな方法で成形することはできません。錬鉄は、基本的な転炉で空気を吹き込むことによって銑鉄から、または炉 (シーメンス・マーチン炉) でスクラップ鉄と銑鉄から製造されます。圧延、プレス、鍛造により様々な形状を作り出すことができます。すべての錬鉄は_鋼_と呼ばれます。
過去の表: 示されている表にある古い鋼種、規格、許容値、および曲げ手順を、現在の材料の調達、識別、またはサイズ決定に使用してはなりません。合意された適用基準に従った同等性のチェックを伴う、納品されたバッチのラベルと文書のみが有効です。
建設用鋼の化学成分
工業用鉄は純鉄ではなく、基本元素である鉄と炭素の合金で、マンガン、ケイ素、リン、サンボール、銅が添加されることがほとんどですが、まれにアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデンなどが添加されます。最も重要な混合物は炭素です。溶鋼の降伏強さと引張強さは、約 0,9% 炭素に達するまで炭素含有量の増加とともに増加します。炭素含有量が増加すると、破断点伸びは減少します。炭素含有量の高い鋼は、曲げ、曲げ、座屈などを行う際にはより慎重に取り扱う必要があります。
建設用鋼St37.12には、原則として0,08～0,15%炭素、次に約0,5%マンガン、最大0,3%シリコンが含まれます。リンと硫黄の含有量は低くなければなりません。それぞれ0,09%と0,05%に相当します。原則として、0,2%.
化学分析の結果を評価するときは、それが溶融物からの分析であるか、圧延品の分析であるかに注意する必要があります。後者の場合、サンプル データがセクション全体から取得されたサンプルを参照しているのか、それとも特定の場所 (コアから、端から、一端から) から取得されたサンプルを参照しているのかが重要です。
鋼構造、焼入れ、焼き戻し、焼鈍
構造の観察は、通常、酸によって腐食される平らで慎重に加工、研削、研磨された表面で行われます。特定の場合（過熱した鋼など）、準備されたサンプルの鋼粒子が肉眼で認識できる場合があります。
写真1は炭素含有量が約0,1%の徐冷鋼の組織を示し、写真2は炭素含有量が約0,3%の徐冷鋼の組織を示します。軽い粒子は炭素を含まず、主に純鉄で構成されています (したがってフェライトという名前が付けられています)。高倍率で見ると、暗い部分が縞模様に見えます (パーライト)。顕微鏡で観察すると、ダークスポットは硬い層と柔らかい層で構成されていることがわかります。硬い層はセメンタイトと呼ばれる炭化鉄 (Fe3C) であり、柔らかいフェライトに埋め込まれています。ローカル - 高温で形成された結晶は徐々に冷却されると崩壊します。熱い鋼を急冷することで結晶の崩壊を防ぎます。一方、固溶体の変態が始まる前に急冷すると、高温でしか存在できない溶液は室温で維持され続けます。この場合、炭素が点状に分布している材料ではなく、炭素が均一に分布している材料が得られます。この状態の鋼は、同じ化学組成の徐冷鋼よりもはるかに高い降伏強度と高い引張強度を示しますが、被削性も低下します。このような鋼は_硬化鋼_と呼ばれます。
当然のことですが、冷却効果は表面で最も顕著ですが、内部に向かうにつれて弱まります。これは鋼の使用にとって非常に重要です。焼入鋼には高い内部応力が含まれています。
実験室および熱手順: 金属組織学的酸エッチング、加熱、焼き戻しおよびアニーリングには、管理された実験室または作業場、特定された材料、適切な装置および保護が必要です。不適切な熱処理は、亀裂、変形、靭性の損失、および高い残留応力を引き起こす可能性があります。
引張試験中の鋼の挙動
1。普通構造用鋼の圧延状態
引張試験から、まず全伸びと弾性伸びの両方の弾性率Eを求めることができます。鋼の弾性率は200 GPaです。
永久伸びは低電圧で発生しますが、建設においては特に重要ではありません。普通鋼は、商業建設用鋼 St 37 およびコンクリート鋼 I では、ほとんどの場合 0,24 GPa を超える荷重の下で「流動」し始め、大きなセクションでは、この値は 0,18 GPa にまで低下することがあります。流れの結果、大きな永久変形と「降伏線」が発生します。鋼の伸び線図 (下の写真) の線は、降伏点 (引張荷重では、この限界は降伏点とも呼ばれます) を超えていることを示しています。
鉄筋コンクリート梁の場合、引張部で鉄筋の伸び限界を超えると、鋼材に大きな伸びが発生し、梁の引張部に亀裂や曲がりが発生し、梁の耐荷重能力が損なわれます。炭素含有量の高い鋼、焼き入れ鋼、および一般に非鉄金属では、上の図に示されている特徴的な降伏点は現れません。一般に永久伸びは増加しますが、明確な降伏点はありません。この場合、降伏強さは原則として0,2%.
値は設計データではありません: 本文中の弾性係数、降伏強さ、強度、伸びは歴史的資料から転送されたものです。計算には、正確な最新のクラス、厚さ、出荷状態の特性値と設計値が、関連する部分係数、許容差、靭性、溶接性、疲労の要件とともに考慮されます。
2。冷間引抜鋼
まっすぐにしたり曲げたりしたすべての鋼棒で、局所的に冷間引抜鋼が発生します。そうすることで、鋼には降伏点を超えて局所的な応力がかかります。描画部分では描画限界が増加します。普通鋼棒に降伏強度を超えるまで引張荷重を加えると、再荷重時に降伏強度の値が増加することが観察されます。 2 つの荷重間の「一時停止」時間間隔が長ければ長いほど、降伏強度はさらに増加します。
さらに、冷間延伸中、棒の伸びに比例して直径も減少するため、試験前に大幅な延伸にさらされた鋼は、延伸されていない鋼よりも大幅に高い降伏強度と引張強さを示します。同時に耐衝撃性も低下します。
冷間引抜きは、コンクリート鋼IIb、IIIb、IVb（トーアスチール、鋼構造メッシュ）の製造、およびプレストレスト鉄筋用のワイヤーや吊り橋のロープの製造に使用されます。
冷間加工と強化: 過去の冷間引抜グレードおよび説明は、現代の製品を示すものではありません。補強材の曲げ、矯正、再曲げ、溶接、加熱は特性を変える可能性があり、製品文書、設計、および該当する規格で許可されている場合にのみ許可されます。
圧力試験中の鋼の挙動
溶鋼の弾性と引張限界について述べたことは、対応する意味で圧力荷重にも当てはまります。構造用鋼の圧縮試験と引張試験で得られる降伏強さ（圧力の場合は降伏強さといいます）の値はあまり変わりません。ただし、圧力下では、非常に短いエレメントを使用した場合のみ、破砕限界を超える荷重の増加が可能です。
座屈の法則は細いロッドに適用されます。同時に、まず第一に、ロッドの端を支えて挟む方法に言及するか、確立された位置からのロッドの軸のずれに言及するかにかかわらず、適切な仮定を考慮する必要があります。
プレス要素: 材料の強度だけではロッドの支持力は決まりません。コンクリート要素の計算には、細長さ、初期曲率、残留応力、局所的および全体的な座屈、サポート、接合部、不完全性を含める必要があります。
曲げ試験における鋼の挙動
降伏点（サポートの大きなたわみまたは降伏線によって外側から観察される）に関しては、試験ロッドの引張強さを試験するときに得られる応力よりもわずかに低いが高い応力での曲げ試験中に降伏点が発生することが重要です。サポートの引張ゾーンで鋼の降伏強度を超えた後、サポートが座屈やねじれに対して十分に固定されている場合、荷重を増加させることができます。
曲げ試験: 写真は実験室の手順を示すものであり、製品の合格基準ではありません。試験片の形状、サポート、速度、温度、圧延方向、およびグレーディング基準は、適用される規格と鋼の正確な種類に対応している必要があります。
鋼の疲労強さ
通常の引張、圧縮、または曲げ試験中に決定される強度特性は、静的荷重下での鋼の挙動に関する詳細な情報を提供します。同時に、長期静的荷重中の降伏強度は、破損するまでの通常の試験で得られる限界よりわずかに低くなることに注意する必要があります。静的荷重の後に頻繁な荷重が続く場合（橋梁、クレーントラック、車両など）、または頻繁な荷重のみが作用する場合、実際の条件に最も近い条件下での挙動に基づいてのみ材料に関するデータを取得できます。したがって、主に移動荷重にさらされる建設要素用の鋼材は、頻繁に荷重をかけてテストされます。
ほとんどの場合、静止荷重と移動荷重が同時に発生します。次の例は、問題の本質を概説します。写真にあるロッド1それらは同じ材料で作られ、同じ棒から鋳造されます。下部ロッドは徐々に荷重を加えることでゆっくりと曲がります。したがって、曲がる可能性があります。上部のロッドは、最初のロッドにかかる応力よりもはるかに低い応力で繰り返し荷重を受けます。しばらくすると、上部ロッドが破損し、破損部分の周囲に永久変形は見られませんでした。これによると、破壊時の材料の挙動は荷重のかかり方に大きく依存します。曲げ荷重に関する例は、他のタイプの荷重の特徴でもあります。写真の中で2そして3引張試験の例を示します。写真2図は引裂き試験の簡単な例を示しています。3一方向可変張力試験まで。
これらの事実の適用に関して、通常の引き裂き試験中に示される挙動とは別に、穴を開けられた、または断面に他の変化が生じた構造要素の価値を特に評価する必要があることが重要です。電圧閾値が穴の端に現れるため、頻繁な負荷に対する穴あけ済みロッドの抵抗は、穴あけされていないロッドの抵抗よりもはるかに低くなります。穴の端の応力は、頻繁な荷重によって引き起こされる場合、常に平均応力よりも大幅に高くなります。その結果、頻繁に荷重がかかると、穴あけされた構造要素は、穴あけされていない要素よりも強度が大幅に低下します。
疲労に関する最後の注意事項: 疲労亀裂は、目に見える塑性変形を引き起こす応力よりも低い応力で発生する可能性があります。穴、溶接の細部、断面の突然の変化、腐食や損傷は、細部と寿命のカテゴリーを変えます。繰り返し荷重がかかる構造物には、特別な疲労計算、検査計画、検出された各亀裂の専門家による評価が必要です。