기록 전문가 콘텐츠: 이 기사는 강철의 구성과 기계적 특성에 대한 역사적 명칭, 표, 주장을 보존하지만 유효한 표준, 재료 사양, 인증서, 구조 계산 또는 열처리 및 테스트 지침은 아닙니다. 설계 값은 정확하게 식별된 강철 유형 및 배치, 제조 조건, 두께, 온도, 용접성, 인성, 피로 및 적용 표준에 따라 달라집니다. 베어링 재료는 추적 가능한 문서가 있어야 하며 책임 있는 전문가가 선택하고 점검해야 합니다.
Savo Kusić는 오늘 목재 창, 목재-알루미늄 창, 맞춤형 창, 문 및 견적 요청에 중점을 둡니다. 이 기사는 역사적인 기록 보관소로 남아 있으며 강철 구조물의 보강, 설계 또는 테스트 제조에 대한 제안을 나타내지 않습니다.
건축용강의 성분 및 이력
연료와 혼합된 철광석을 녹이고 불순물(보통 석회석)을 첨가하고 압력 하에서 가열된 공기를 용광로에 도입하여 선철을 얻습니다. 선철에는 1,7% 이상의 탄소가 포함되어 있습니다. 단조하거나, 굴리거나, 조각하거나, 압착할 수 없습니다. 따라서 다양한 방법으로 모양을 만들 수 없습니다. 단철은 기본 전로에서 공기를 불어 넣어 선철에서 생산되거나 용광로(Siemens-Martin 용광로)에서 고철과 선철에서 생산됩니다. 압연, 압착, 단조를 통해 다양한 형태를 만들 수 있습니다. 모든 연철을 _steel_이라고 합니다.
역사적 테이블: 표시된 표에 있는 기존 강철 등급, 표준, 허용 값 및 굽힘 절차를 사용하여 오늘날의 재료를 식별하거나 크기를 결정하면 안 됩니다. 합의되고 적용 가능한 표준에 따라 동등성이 확인된 납품 배치의 라벨과 문서만 유효합니다.
건설용 철강의 화학성분
기술적 철은 순수한 철이 아니라 철과 탄소의 기본 원소의 합금으로, 대부분 망간, 규소, 인, 섬버 및 구리가 첨가되고 덜 자주 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴 등이 첨가됩니다. 가장 중요한 혼합물은 탄소입니다. 용강의 항복강도와 인장강도는 약 0,9% 탄소에 도달할 때까지 탄소 함량이 증가함에 따라 증가합니다. 파단 신율은 탄소 함량이 증가함에 따라 감소합니다. 탄소 함량이 높은 강철은 교정, 굽힘, 좌굴 등을 할 때 더욱 조심스럽게 다루어야 합니다.
건축강 St 37.12는 일반적으로 0,08-0,15% 탄소를 함유하고 그 다음 약 0,5% 망간, 최대 0,3% 실리콘을 함유합니다. 인과 황의 함량은 낮아야 합니다. 각각 0,09% 및 0,05%에 해당합니다. 원칙적으로 0,2%.
화학적 분석 결과를 평가할 때, 용융 분석인지, 압연 분석인지 주의 깊게 살펴야 합니다. 후자의 경우 샘플 데이터가 전체 구간에서 발생한 샘플을 참조하는지, 아니면 특정 위치(코어, 가장자리, 한쪽 끝)에서 채취한 샘플을 참조하는지가 중요합니다.
강철 구조, 경화, 템퍼링 및 어닐링
구조 관찰은 일반적으로 산에 의해 부식되는 평평하고 조심스럽게 가공되고 연마되고 광택이 나는 표면에서 수행됩니다. 특정 경우(예: 과열된 강철), 준비된 샘플에서 육안으로 강철 입자를 인식할 수 있습니다.
사진 1은 탄소 함량이 약 0,1%인 서냉강의 조직을 보여주고, 사진 2는 탄소 함량이 약 0,3%인 서냉강의 조직을 보여줍니다. 가벼운 입자는 탄소가 없으며 주로 순수한 철로 구성됩니다(따라서 페라이트라는 이름이 붙음). 고배율에서는 어두운 부분이 줄무늬(펄라이트)로 나타납니다. 현미경으로 보면 어두운 점이 더 단단한 층과 더 부드러운 층으로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 더 단단한 층은 시멘타이트라고 불리는 탄화철(Fe3C)이며, 이는 더 부드러운 페라이트에 묻혀 있습니다. 국지적 - 고온에서 형성된 결정은 점진적인 냉각으로 분해됩니다. 뜨거운 강철을 급격하게 냉각시키면 결정이 분해되는 것을 방지할 수 있습니다. 반면, 고용체의 변태가 시작되기 전에 급랭하면 고온에서만 존재할 수 있었던 용액은 계속해서 실온으로 유지됩니다. 이 경우 탄소가 반점 형태로 분포되어 있는 물질이 아닌, 탄소가 고르게 분포된 물질을 얻게 됩니다. 이 조건의 강철은 동일한 화학 조성의 서냉 강철보다 훨씬 더 높은 항복 강도와 더 높은 인장 강도를 나타내지만 기계 가공성은 낮습니다. 그런 강철을 _경화강_이라고 합니다.
냉각효과는 표면에서 가장 뚜렷하고 내부로 갈수록 약해지는 것은 당연한 현상인데, 이는 강철을 사용함에 있어 매우 중요한 부분입니다. 경화강은 내부 응력이 높습니다.
실험실 및 열 절차: 금속 조직의 산 에칭, 가열, 템퍼링 및 어닐링에는 통제된 실험실 또는 작업장, 식별된 재료, 적절한 장비 및 보호가 필요합니다. 부적절한 열처리는 균열, 변형, 인성 손실 및 높은 잔류 응력을 유발할 수 있습니다.
인장시험 중 강의 거동
1. 압연상태의 일반 구조용강
인장 시험을 통해 우선 전체 신장과 탄성 신장에 대한 탄성 계수 E를 결정할 수 있습니다. 강철의 탄성 계수는 200 GPa.
영구 신장은 낮은 전압에서 발생하지만 구조상 특별히 중요하지는 않습니다. 일반 강철은 상업용 건설 강철 St 37 및 콘크리트 강철의 경우 대부분 0,24 GPa를 초과하는 하중 하에서 “흐르기” 시작하며, 큰 부분에서는 이 값이 0,18 GPa까지 내려갈 수 있습니다. 흐름의 결과로 큰 영구 변형과 “항복선”이 발생합니다. 강철 신장도(아래 그림)의 선은 항복점을 초과했음을 나타냅니다(인장 하중에서는 이 한계를 항복점이라고도 함).
철근콘크리트 보의 경우 인장부에서 철근의 신축한도를 초과하면 철골에 상당한 신장이 발생하여 보의 인장부에서 균열과 굽힘이 발생하여 보의 내하력이 저하된다. 탄소 함량이 높은 강철, 경화강 및 일반적으로 비철금속에서는 위 그림에 표시된 특성 항복점이 나타나지 않습니다. 영구 신율은 일반적으로 증가하며 뚜렷한 항복점이 없습니다. 이러한 경우 원칙적으로 항복강도는 0,2%.
값은 설계 데이터가 아닙니다. 텍스트의 탄성 계수, 항복 강도, 강도 및 신장률은 역사적 소스에서 전송됩니다. 계산을 위해 정확한 현대 등급의 특성 및 설계 값, 두께 및 납품 조건을 관련 부분 계수, 공차 및 인성, 용접성 및 피로에 대한 요구 사항과 함께 사용합니다.
2. 냉간 압연강
곧게 펴거나 구부러지는 모든 강철 막대에는 국부적으로 냉간 인발된 강철이 발생합니다. 그렇게 함으로써 강철은 항복점을 넘어 국부적으로 응력을 받습니다. 그려진 부분에서는 그리기 한도가 늘어납니다. 일반 강철 막대에 항복 강도를 초과할 때까지 인장 하중을 가하면 다시 하중을 가할 때 항복 강도 값이 증가한 것으로 관찰됩니다. 두 하중 사이의 “일시 중지” 시간 간격이 길어질수록 항복 강도는 더욱 높아집니다.
또한, 냉간 연신 중에는 바의 신장에 비례하여 직경도 감소하므로 시험 전에 상당한 연신을 가한 강철은 연신되지 않은 강철보다 훨씬 높은 항복 강도와 인장 강도를 나타냅니다. 동시에 충격 저항도 낮아집니다.
냉간인발은 콘크리트강 IIb, IIIb, IVb(tor-steel, 철구조물 메쉬)의 생산과 프리스트레스트 철근용 와이어, 현수교의 로프 생산에 사용됩니다.
냉간 가공 및 보강: 과거의 냉간 압연 등급 및 설명은 최신 제품을 나타내지 않습니다. 보강재의 굽힘, 교정, 재굽힘, 용접 또는 가열은 특성을 변경할 수 있으며 이는 제품 문서, 설계 및 해당 표준에서 허용하는 경우에만 허용됩니다.
압력 테스트 중 강철의 거동
용강의 탄성과 인장한계에 대해 언급한 내용이 압력하중에도 해당됩니다. 압축시험과 인장시험에서 얻은 구조용강의 항복강도(압력의 경우 항복강도라고 함) 값은 크게 다르지 않습니다. 그러나 압력이 가해지면 매우 짧은 요소에서만 파쇄 한계를 초과하는 하중 증가가 가능합니다.
가느다란 막대에는 좌굴의 법칙이 적용됩니다. 동시에, 우선 막대 끝을 지지하고 조이는 방식을 참조하는지, 또는 막대 축이 설정된 위치에서 벗어나는지 여부에 대한 적절한 가정을 고려해야 합니다.
압착 요소: 재료의 강도만으로는 로드의 지지력이 결정되지 않습니다. 세밀함, 초기 곡률, 잔류 응력, 국부적 및 전체적 좌굴, 지지대, 접합부 및 결함이 콘크리트 요소 계산에 포함되어야 합니다.
굽힘 시험 시 강철의 거동
항복점(지지대의 큰 처짐 또는 항복선에 의해 외부에서 관찰됨)과 관련하여 굽힘 시험 중에 테스트 막대의 인장 강도를 테스트할 때 얻은 응력보다 약간 낮지만 높은 응력에서 발생하는 것이 중요합니다. 지지대의 인장영역에서 강철의 항복강도를 초과한 후에는 지지대가 좌굴이나 비틀림에 대해 충분히 고정되면 하중이 증가할 수 있습니다.
굽힘 테스트: 사진은 제품 승인 기준이 아닌 실험실 절차를 보여줍니다. 시편 형상, 지지대, 속도, 온도, 압연 방향 및 등급 기준은 적용 표준 및 정확한 강철 유형과 일치해야 합니다.
강철의 피로강도
일반적인 인장, 압축 또는 굽힘 시험 중에 결정된 강도 특성은 정하중 하에서 강철의 거동에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 동시에, 장기간 정하중 동안의 항복강도는 파손될 때까지 일반 시험에서 얻은 한계보다 약간 낮을 것이라는 점을 고려해야 합니다. 정하중 뒤에 빈번한 하중(예: 교량, 크레인 트랙, 차량)이 따르거나 빈번한 하중만 작용하는 경우 실제 조건과 가장 밀접하게 일치하는 조건에서의 거동을 기반으로 한 재료에 대한 데이터만 얻을 수 있습니다. 따라서 주로 이동하중에 노출되는 건축자재용 강재는 빈번한 하중을 가하여 시험을 실시합니다.
대부분의 경우 고정 하중과 이동 하중이 동시에 발생합니다. 다음 예에서는 문제의 본질을 간략하게 설명합니다. 그림에 표시된 막대1그들은 동일한 재료로 만들어졌으며 동일한 막대에서 주조되었습니다. 하부 로드는 점진적인 하중에 의해 천천히 구부러집니다. 따라서 구부러질 수 있습니다. 위쪽 막대는 첫 번째 막대에 나타나는 응력보다 훨씬 낮은 응력으로 반복적인 하중을 반복적으로 받습니다. 얼마 후, 상부 막대는 골절 주변에 영구적인 변형을 보이지 않고 파손되었습니다. 이에 따르면 파손 시 재료의 거동은 하중이 가해지는 방식에 따라 크게 달라집니다. 굽힘 하중을 나타내는 주어진 예는 다른 유형의 하중에도 적용됩니다. 사진 속2그리고3인장 시험의 예가 표시됩니다. 그림2는 눈물 테스트의 간단한 예를 나타내며 그림3단방향 가변 인장 시험.
이러한 사실의 적용과 관련하여, 일반적인 인열 시험 중에 나타나는 거동과는 별개로, 천공되었거나 단면이 다른 변화를 겪은 구성 요소의 가치를 특별히 평가해야 한다는 것이 중요합니다. 빈번한 부하에 대한 천공된 막대의 저항은 구멍의 가장자리에 전압 임계값이 나타나기 때문에 천공되지 않은 막대의 저항보다 훨씬 낮습니다. 빈번한 하중으로 인해 구멍 가장자리의 응력이 발생하면 항상 평균 응력보다 훨씬 더 높아집니다. 결과적으로 빈번한 하중을 받는 천공된 구성 요소는 천공되지 않은 요소보다 훨씬 낮은 강도를 나타냅니다.
피로에 대한 최종 참고 사항: 피로 균열은 눈에 보이는 소성 변형을 일으키는 응력보다 낮은 응력에서 발생할 수 있습니다. 구멍, 용접된 디테일, 단면의 급격한 변화, 부식 및 손상은 디테일과 수명의 범주를 변경합니다. 반복 하중을 받는 구조물에는 특별한 피로 계산, 검사 계획 및 감지된 각 균열에 대한 전문가 평가가 필요합니다.