Сталь конструкционная что это: Конструкционная сталь

Легированные конструкционные стали: характеристики и применение

• Главная >
• Блог >
• Легированные конструкционные стали: характеристики и применение

03.10.2022

Свойства металлов

Время чтения: 14

Редакция сайта VT-Metall

Сохранить статью:

Из этого материала вы узнаете:

• Свойства и классификация легированных конструкционных сталей
• Легирующие компоненты конструкционных сталей
• Популярные марки легированных конструкционных сталей
• Преимущества и недостатки легированных конструкционных сталей

Легированная сталь – это металл со специальными добавками, меняющими как механические, так и физические свойства. Он приобретает качества, которые позволяют использовать материал более широко.

Легированные конструкционные стали – это разновидность, предназначенная для производства деталей, механизмов и пр. в машиностроении, строительстве и других сферах.

Данная сталь играет значительную роль в промышленности за счет своих характеристик. Благодаря легирующим добавкам улучшается качество и расширяется спектр свойств. В зависимости от состава и назначения могут быть разные виды материала

Какие особенности, качества, достоинства и недостатки есть у легирующих конструкционных сталей, вы узнаете из нашей статьи.

Свойства и классификация легированных конструкционных сталей

Конструкционными называют группу сталей, используемых при производстве строительных элементов, а также деталей машин, механизмов. Конструкционная легированная сталь изготавливается по ГОСТ 4543-71 и отличается от других металлов хорошей свариваемостью.

Обычно стальные детали проходят термическую обработку.

В соответствии с назначением, характером нагрузок, с которыми должно справляться изделие из стали, определяют и требования к прочности, пластичности, ударной вязкости, пределу выносливости, свариваемости, прокаливаемости, прочим свойствам.

По составу, а именно по доле углерода, среди конструкционных легированных сталей выделяют:

• низкоуглеродистые с количеством данного элемента не более 0,25 %;
• среднеуглеродистые – в пределах 0,25–0,65 % углерода;
• высокоуглеродистые – свыше 0,65 %.

От общего содержания легирующих элементов в стали зависит ее категория. Такой металл может быть:

• низколегированный – с добавками, составляющими максимум 2,5 %;
• среднелегированный – с долей легирующих компонентов до 10 %;
• высоколегированный – с 10–50 % добавок.

Свойства легированных конструкционных сталей зависят от их структуры. На основании данного признака принято выделять такие классы:

• доэвтектоидные – отличаются избыточным содержанием феррита;
• эвтектоидные – обладают перлитной структурой;
• заэвтектоидные – имеют в структуре вторичные карбиды;
• ледебуритные – характеризуются первичными карбидами в составе.

По химическому составу сталь бывает:

• качественная;
• высококачественная – маркируется при помощи буквы «А»;
• особо высококачественная – имеет обозначение «Ш» и изготавливается методом электрошлаковой переплавки металла.

Прокат из легированной конструкционной стали бывает кованый, горячекатаный, с особой отделкой поверхности, а также калиброванный.

Также выделяют разные виды стальных изделий, исходя из использования термической обработки:

• без термической обработки;
• с термической обработкой,
• нагартованная продукция, то есть изготовленная методом проката.

При наличии обработки сталь маркируется буквами «ТО», на нагартованной ставят букву «Н».

Легированную конструкционную сталь делят на углеродистую и низколегированную повышенной прочности. В составе последней присутствует не более 5 % легирующих веществ. Такие металлы подходят для строительства мостов и изготовления каркасов высотных зданий.

В сфере машиностроения конструкционную сталь делят на категории, исходя из таких признаков:

• По химическому составу она может быть углеродистая и легированная, то есть хромистая, хромоникелевая, пр.
• По методу изготовления данный материал бывает деформируемый и литейный.
• По условиям работы выделяют конструкционный, жаропрочный, нержавеющий и износостойкий металл.
• По доле углерода сталь делят на низкоуглеродистую цементуемую с содержанием углерода в пределах 0,1–0,25 % и улучшаемую с 0,25–0,45 % данного компонента. Для пружин, рессор необходим металл с 0,5–0,65 % углерода.
• По степени легированности сталь может быть низко-, средне- и высоколегированная и иметь в своем составе соответственно не более 5 %, от 5 % до 10 % или более 10 % легирующих веществ.

Детали из легированной конструкционной стали после изготовления обычно отправляют на термическую обработку. При проведении дополнительных процедур учитывают назначение изделий, а также нагрузки, которым они будут подвержены.

 

На основании данных характеристик устанавливают требования к прочности, пластичности, ударной вязкости, выносливости, свариваемости, прокаливаемости, пр.

Легирующие компоненты конструкционной стали

Поскольку конструкции и механизмы должны отвечать строгим нормам по прочности, для их изготовления выбирают материалы с определенными характеристиками.

Например, используется легированная конструкционная сталь, так как обладает подходящими физическими, химическими, механическими свойствами. Она хорошо справляется с постоянными и переменными нагрузками, имеет определенную стойкость к износу и появлению ржавчины.

Легирование позволяет при необходимости усилить и добавить новые качества данному материалу.

Обычный металл состоит из железа, углерода и примесей, в процессе легирования в него вносят дополнительные вещества. Речь идет о ниобии, хроме, никеле, кремнии, ванадии, пр. Также достаточно часто добавляют алюминий, молибден. Для повышения прочностных характеристик сплава используется титан.

Отдельные химические элементы, например, медь и кремний, присутствующие в обычных и конструкционных сталях, можно обозначить как легирующие. Кроме того, в подобном металле обычно есть сера и фосфор.

Однако специалисты уверены, что речь идет о примесях, а не легирующих компонентах. Примесь всегда связана с чистотой исходника либо особенностями процессов плавки. В первом случае в стали обнаруживается марганец, во втором – сера, фосфор.

Иными словами, металл, выплавленный без меди, серы, фосфора, ничем не отличается по своим свойствам от образца, где они присутствуют. Легирование же направлено на улучшение определенных технических показателей.

В конструкционной стали присутствует железо, медь, марганец и ряд других компонентов, среди которых основная функция принадлежит углероду. Этот элемент наделяет металл определенным уровнем прочности и придает наиболее важные свойства.

От доли углерода в легированной конструкционной стали зависит:

• хладноломкость;
• стойкость к внешним факторам, нагрузкам.

Конструкционные сплавы делят на классы на основании состава: чем выше содержание серы и фосфора, тем ниже порог хладноломкости и красноломкости сплава. С точки зрения количества данных компонентов, стали бывают таких видов:

• обыкновенного качества – не более 0,05 % примесей;
• качественные – в пределах 0,035 %;
• высококачественные – до 0,025 %;
• особо качественные – максимум 0,015 %.

Легированные конструкционные стали имеют высокую прочность, так как в большинстве случаев подвергаются специальной термообработке. Благодаря легированию марганцем металлу обеспечивается цементирующий эффект, способность выдерживать большие нагрузки.

Подобные сплавы выбирают для изготовления наиболее ответственных частей конструкций. Однако превышение допустимого содержания добавок приводит к ухудшению свойств материала – у него повышается хрупкость.

Популярные марки легированной конструкционной стали

На территории нашей страны и в остальном мире существуют разные марки, что объясняется различными принципами обозначений. В России нормы установлены ГОСТом, поэтому при покупке металла заказчик по маркировке сразу понимает состав сплава и возможную область применения.

Для маркировки легированных конструкционных сталей используют цифры и буквы:

• Сначала идет двузначное число, обозначающее содержание углерода в десятых долях процента.
• Далее стоит литера, показывающая использованный легирующий компонент. Так, в металле марки 12Х2Н4А присутствует 0,12 % углерода, 2 % хрома, 4 % никеля. Данная сталь считается высококачественной, о чем свидетельствует буква «А».
• На последнем месте располагается цифра, отражающая содержание добавки в сплаве в процентном отношении, правда, ее не указывают при удельном весе добавки до 1,5 %.

Рассмотрим на примерах несколько маркировок. За обозначением Р6М5Ф2К8 скрывается быстрорежущая сталь с 8 % кобальта, 5 % молибдена и 2 % ванадия. В составе ХВГ марганец, хром, вольфрам, причем их доля не превышает 1 %.

Также важно представлять себе, где используют легированные конструкционные стали. Одной из распространенных марок является 60С2ХА, она применяется для производства рессор и больших высоконагруженных пружин. Сталь марки 20Х идет на изготовление втулок, шпинделей, кулачковых муфт, оправок, шлицевых валиков.

Из металла 38ХА делают зубчатые колеса средних скоростей, тогда как 40ХС применяют в качестве материала для изделий небольшого размера высокой прочности. 35ХМ считается наиболее подходящей сталью для турбинных деталей, валов, крепежных элементов, которые должны справляться с предельными температурами.

Преимущества и недостатки легированной конструкционной стали

Чтобы сообщить металлу набор необходимых свойств, его подвергают термической обработке. В результате легированная конструкционная сталь приобретает такие качества:

• стойкость к пластическим деформациям;
• способность к сильному прокаливанию;
• стойкость к трещинам, короблению, что достигается при помощи применения мягких охладителей в процессе температурной обработки;
• оптимальный запас вязкости;
• высокий уровень хладноломкости.

Благодаря этому конечное изделие из легированной конструкционной стали имеет следующие характеристики:

• надежность и долговечность, благодаря чему удается значительно повысить производительность оборудования;
• стойкость к появлению ржавчины, воздействию агрессивной среды, например, кислот, щелочей, повышенной влажности, резких перепадов температуры;
• экономичность;
• стойкость к износу;
• хорошая прокаливаемость;
• высокие технологические показатели.

Однако легированные конструкционные стали имеют и минусы:

• склонность к обратимой отпускной хрупкости;
• повышенный уровень мягкости в результате термообработки;
• утрата однородности в области деформирования.

Рекомендуем статьи

• Сварка металла разной толщины: руководство для начинающих
• Полуавтоматическая сварка аргоном: преимущества технологии
• Сварка арматуры: выбираем оптимальный способ

Легирование конструкционных сталей призвано обеспечить улучшенные механические характеристики, такие как прочность, пластичность.

 

Параллельно при внесении добавок изменяются физические, химические, эксплуатационные качества. Кроме того, нужно учитывать, что из-за легирующих компонентов возрастает стоимость сплава. А значит, для их добавления требуется веская причина.

Читайте также

07. 03.2023

Виды гидравлических прессов, применяемых на производстве

Подробнее

28.02.2023

Плавление латуни в различных условиях

Подробнее

27.02.2023

Пассивация: способ защиты от коррозии

Подробнее

24.02.2023

Пайка металлов: описание технологии

Подробнее

22.02.2023

Охлаждение при закалке металла: принципы и методы

Подробнее

21.02.2023

Гальваника металла: способы и принципы

Подробнее

20.02.2023

Хонингование: как и для чего выполняется

Подробнее

17.02.2023

Полировка металла: технологии, инструменты, методы

Подробнее

Что такое конструкционная сталь? | Недвио

Дмитрий Крылов

Эксперт по частным домам. Опыт загородного проживания: 30 лет.

Вопрос от читателя нашего портала: Что такое конструкционная сталь?

---

Ответ: В широком смысле конструкционная сталь — это любые элементы из стали, которые обычно используют в строительстве и архитектуре. Они могут быть в форме балок, швеллеров, уголков, труб и арматуры. Эти элементы устанавливают либо с целью удержания или распределения веса конструкции, либо углубляют в землю для обеспечения устойчивости здания.

Конструкционная сталь обычно изготавливается из стального проката, хотя она также может быть горячекатаной или холоднокатанной.

Преимущества конструкционной стали

1. Главным плюсом такой стали является ее высокая несущая способность. Такие стальные элементы очень прочные и жесткие, что позволяет им точно сохранять свою геометрию и не провисать под большим весом;
2. Помимо прочности, конструкционная сталь — это весьма выгодный строительный материал. Здания из нее получаются намного дешевле, чем, скажем, из кирпича или бетона;
3. Еще один несомненный плюс — легкость. Здания, построенные на металлокаркасе из конструкционной стали получаются относительно легкими, они не требуют мощного фундамента и кропотливых земельных работ. Благодаря этому они строятся довольно быстро и их можно возвести практически в любом месте и с любым рельефом.

Интересно отметить также тот факт, что в отличие от других стройматериалов, стальные конструкции можно легко разобрать и перенести в другое место. Более того, сами стальные элементы могут быть подвергнуты не только демонтажу, но и переработке. То есть, при желании, швеллер можно переплавить в трубу или балку.

Все это позволяет считать конструкционную сталь универсальным, гибким и очень практичным стройматериалом, который позволяет строить дома и различные постройки быстро и недорого.

Какие бывают профили из конструкционной стали?

Вариантов стальных профилей в строительстве сегодня используется очень много. Но основные из них — это, разумеется, балки, швеллера, уголки и трубы. Давайте вкратце рассмотрим их особенности.

Стальные балки

Основная функция балок — выдерживать большие нагрузки в строительстве. Еще они отлично выдерживают растяжение. Поэтому их применяют, в основном, для строительства перекрытий, опорных ферм, каркасов или укрепления колонн.

Балки могут быть двутавровыми (в форме латинской буквы I с вытянутыми краями) или тавровыми (T-образными). Последние уступают первым по прочности, однако позволяют строить более высотные конструкции. Кроме того, они легче на изгиб, поэтому T-образные конструкции обычно можно часто встретить в зданиях арочной или закругленной формы.

Существуют еще балки с широкими полками, которые имеют форму буквы H. Их обычно применяют в качестве перемычек, свай или в качестве временных конструкций (например возведения опалубки).

Швеллеры

Стальные швеллеры внешне похожи на русскую букву «П».

Их обычно применяют, когда необходимо получить максимальную площадь контакта сталью с другим конструктивом здания, либо для сварки друг с другом, если необходимо еще больше усилить стальную конструкцию.

Швеллеры могут быть использованы в сочетании с балками в качестве распорок или дополнительной опоры. Так что, если говорить в целом, это универсальный стройматериал.

Стальные уголки

Это уголки в форме латинской буквы «L».

Их прочность и размеры ограничены. Поэтому данный тип конструкционной стали применяют, в основном, в качестве вспомогательной структурной поддержки конструктива здания.

Трубы / полая сталь

Они представляют собой сварные стальные трубы, полые внутри. Они могут быть круглыми или с углами: квадратной или прямоугольной формы.

Квадратные и круглые трубы симметричны по обеим осям, что означает, что они имеют одинаковую прочность в обоих направлениях. Это свойство позволяет считать их хорошим решением для строительства колонн и распорок. Иногда трубы применяют вместо балок, если существует высокий риск бокового скручивания стальной конструкции, поскольку они имеют лучшее сопротивление.

Выводы

Конструкционная сталь универсальна и весьма разнообразна. Все вышеописанные элементы сегодня широко применяются в строительстве. Даже если вы планируете строить свой дом из кирпича или бетона, то вам скорее всего пригодятся уголки, трубы, а также различные балки.

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Металлы каких марок используются в зданиях из конструкционной стали?

Конструкционная сталь является одним из наиболее широко используемых материалов в коммерческом и промышленном строительстве. Почему?

Обладая высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и высокой пластичностью, листовая конструкционная сталь является безопасным и экономичным строительным материалом, который служит основой зданий из конструкционной стали. В этой статье рассматривается, что делает конструкционную сталь таким выгодным строительным материалом, различные типы конструкционной стали, а также различные типы металлов и их соответствующие свойства.

Что такое конструкционная сталь?

Конструкционная сталь представляет собой универсальный тип углеродистой стали. По массе конструкционная сталь имеет содержание углерода до 2,1%. Американское общество по испытаниям и материалам, ASTM International, устанавливает стандарты допусков на состав и размеры для всех марок конструкционной стали.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Если вы хотите поговорить с квалифицированными экспертами, которые заботятся о вашем проекте металлоконструкций, свяжитесь с нами сейчас. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

Когда снижение веса и долговечность являются ключевыми факторами конструкции, скорее всего, будут использоваться стальные листы. В дополнение к пластинам из конструкционной стали, конструкционная сталь выпускается в различных формах, что позволяет адаптировать ее для различных проектов.

Балки из конструкционной стали

Балки из конструкционной стали являются основой для тысяч жилых и коммерческих построек, каркасов кузовов транспортных средств, мостов и оснований машин. Универсальная, или двутавровая, имеет верх и низ, называемые полками (иногда ножками). Часто эти фланцы сужаются. Средняя часть балки называется стенкой. Стенка сконструирована таким образом, чтобы выдерживать удары тупым предметом, а фланцы сопротивляются изгибу.

Двутавровые балки

Двутавровые балки тяжелее, чем универсальные двутавровые балки, с большей допустимой нагрузкой. Их края не сужаются.

Тавровые балки

Тавровые балки имеют тавровую форму, как и универсальная балка, но без нижней полки. Отсутствие фланца делает тавровую балку менее универсальной из-за более низкой прочности на растяжение. Поэтому их чаще используют в армировании.

Швеллеры из конструкционной стали

Швеллеры выполнены в виде двутавровых балок, полки которых разделены вертикально вниз по стенке. Это создает одну плоскую грань с параллельными фланцами. Плоские поверхности позволяют прикручивать каналы к другим плоским сторонам.

C-образные каналы

C-образные каналы имеют небольшой наклон на внутренней поверхности фланца. Они обычно не применяются в качестве основных несущих балок. Скорее, они обеспечивают большую структурную поддержку, наиболее полезную в качестве каркасов и распорок.

Несущие сваи

Несущие сваи аналогичны двутавровым балкам в той же форме. Однако несущие сваи имеют одинаковую толщину во всех сечениях. В основном они используются для поддержки вертикальных нагрузок.

Двутавровые сваи

Двутавровые сваи часто помещают в землю, чтобы обеспечить глубокую поддержку фундамента надстроек.

Уголки из конструкционной стали

Уголки из конструкционной стали имеют различное применение: от повседневного использования — в стульях и каркасах кроватей — до складов и опор электропередач. Стальной уголок представляет собой стальной стержень, который имеет L-образное поперечное сечение, образующее угол 90 градусов.

L-образные

L-образные ножки могут иметь одинаковую или неравную длину. Оба отлично подходят для усиления.

Полая конструкционная секция

Полая конструкционная секция (HSS) относится к высокопрочной сварной стальной трубе. Они производятся круглой, квадратной и прямоугольной формы и выдерживают разнонаправленную нагрузку. Как следует из названия, независимо от формы, средние части полые.

Важные свойства конструкционной стали

Для всех конструкций важна их способность поглощать энергию. Есть три важных механических свойства, которые поддерживают широкие функциональные возможности конструкционной стали:

Предел текучести

Предел текучести относится к минимальной силе, необходимой для достижения остаточной деформации. Предел текучести определяется испытанием на растяжение в первой точке отклонения от пропорциональности на кривой напряжения-деформации. Несущая сталь должна иметь предел текучести более 35 000 фунтов на квадратный дюйм. Стальной каркас и ненесущий материал имеют минимальное требование предела текучести 33 000 фунтов на квадратный дюйм.

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение известна как предельное или максимальное напряжение, которое материал может выдержать перед необратимым разрушением. Если предел текучести — это первая точка, в которой материал постоянно изгибается, то предел прочности на растяжение обозначает точку, в которой материал ломается. Прочность на растяжение имеет размерность силы на единицу площади, обычно выражаемую в фунтах на квадратный дюйм (psi). 36 000–50 000 фунтов на квадратный дюйм считается обычным пределом прочности на растяжение для конструкционной стали, но может достигать 58 000–70 000 фунтов на квадратный дюйм.

Удлинение

Удлинение – это степень эластичности перед разрывом. Чем выше предел прочности материала, тем меньше он будет растягиваться под нагрузкой. Независимо от того, сгибается ли материал, растягивается или сжимается, удлинение будет точкой между пределом прочности на растяжение и пределом текучести и выражается в процентах от его первоначальной длины. Для неконструкционной стали нет требований относительно удлинения.

Выгодный строительный материал

Здания из конструкционной стали требуют определенных соображений конструктивности. Прочны ли материалы? Устойчивый? Что произойдет с материалом, подвергшимся удару, вызванному экстремальными погодными условиями? Насколько экономичен и прост в работе строительный материал?

Конструкционная сталь удовлетворяет всем этим требованиям.

Высокое отношение прочности к весу

Поскольку отношение прочности к весу показывает, насколько полезен материал при его весе, оценки использования в строительстве, как правило, отдают приоритет высокому соотношению прочности к весу. Конструкционная сталь не только прочная, но и относительно легкая. Он известен своим соотношением высокой прочности и малого веса, что делает его более простым в использовании и более дешевым, чем другие металлы.

Хорошая обрабатываемость

Еще одним преимуществом конструкционной стали является хорошая обрабатываемость. Материал для свободной обработки требует минимальной мощности для резки, его можно быстро резать, легко получить хорошую отделку и он не изнашивает инструмент. Опять же, это преимущество упрощает решение экономических проблем, экономя время с минимальным риском повреждения инструмента и ремонта.

Пластичность

Особо важное значение при строительстве зданий имеет пластичность. Пластичность описывает способность материала вытягиваться или деформироваться без разрушения. В сейсмостойком строительстве пластичность — это термин, используемый для определения того, насколько хорошо здание выдерживает смещения, вызванные сотрясением грунта. Итак, если вы хотите, чтобы здание было готово к землетрясению, вам нужен материал, который имеет правильно детализированный стальной каркас со степенью эластичности, которая позволит ему выдерживать большие деформации до начала разрушения (трещины). Когда мы рассматриваем марки конструкционной стали, имейте в виду, что увеличение содержания углерода увеличивает прочность, но снижает пластичность.

100% перерабатываемый материал

Знаете ли вы, что сталь является наиболее перерабатываемым материалом в мире? Это еще одно явное преимущество стали. Сталь подлежит непрерывной переработке, что означает, что ее можно перерабатывать бесконечно долго без ущерба для качества.

Рентабельность

Конструкционная сталь обеспечивает большую ценность проекта за счет более низких первоначальных затрат и меньшего риска по сравнению с другими строительными материалами. Его простота использования, универсальность и соотношение прочности и веса означают более низкие затраты, что оказывает большое влияние на общую стоимость строительства.

Что такое испытание по Шарпи и почему оно важно

Испытание на удар по Шарпи позволяет рассчитать количество энергии, которое может быть поглощено конкретным материалом, таким как металлы, керамика и полимеры, и используется для оценки его износа. Это широко распространенный оценочный тест, показывающий относительную прочность и качество материала. Испытание на удар по Шарпи или маятник по-прежнему используется в качестве экономичного метода контроля качества и помогает определить, подходит ли материал для данного проекта.

Это испытание состоит в ударе по образцу с надрезом молотком на маятниковом рычаге. Образец надежно удерживается с каждой стороны, пока молоток ударяет по надрезу. Измерение уменьшения движения рычага маятника указывает на поглощенную энергию. Важно отметить, что ударная вязкость материала может варьироваться в зависимости от удара в условиях низких температур и дополнительных концентраторов напряжения, таких как надрезы и трещины.

Какие типы конструкционной стали используются в зданиях из конструкционной стали?

A36

A36 — широко предпочтительная и универсальная низкоуглеродистая недорогая сталь, известная своим пределом текучести (36 000 фунтов на кв. дюйм) и отличной обрабатываемостью. A36 может удлиняться примерно на 20% от своей первоначальной длины и обычно используется для изготовления колонн, балок, настила и элементов отделки. Несмотря на достойную пластичность, сталь A36 не используется для армирования.

A572

A572 представляет собой стальной лист из высокопрочной низколегированной стали (HSLA). Эта свариваемая низколегированная конструкционная сталь имеет такой же предел текучести и предел прочности на растяжение, что и сталь A36, но лучше подходит для применений, требующих более высокого отношения прочности к весу. Не жертвуя прочностью, A572 легче, чем аналог, изготовленный из углеродистой стали, что делает его отличным материалом для опор ЛЭП, американских горок и мостов.

A588

Сталь A588 имеет предел текучести и предел прочности при растяжении более 46 000 фунтов на квадратный дюйм, что выше, чем у A36 и A572. При аналогичном удлинении A588 отличается превосходной устойчивостью к атмосферной коррозии, что обеспечивает более длительный срок службы. Таким образом, A588 отвечает специфическим потребностям отраслей, требующих наружных решений.

A514

A514 представляет собой закаленную и отпущенную легированную сталь с пределом текучести 100 000 фунтов на квадратный дюйм и относительным удлинением 16-18%. A514 — конструкционная сталь с высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечивающая хорошую свариваемость и ударную вязкость при низких атмосферных температурах. В первую очередь A514 используется для поддержки тяжелых грузов в кранах и других машинах с высоким износом.

Что такое разбивка конструкционной стали в зданиях из конструкционной стали?

Приблизительно 25% зданий построены из конструкционной стали. Это могут быть стальные рамы, балки, колонны, стержни и пластины. Теперь вы знаете, почему!

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Если вы хотите поговорить с квалифицированными экспертами, которые заботятся о вашем проекте металлоконструкций, свяжитесь с нами сейчас. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

 

Конструкционная сталь 101: формы, свойства и применение

Конструкционная сталь

незаменима во многих областях строительства. Фактически на этот сектор приходится примерно половина мирового потребления стали. Конструкционная сталь, в частности, предлагает строительной и другим отраслям многочисленные преимущества, основанные на составе материала стали и вариантах формы. Сочетание этих факторов может придать конструкционной стали различные механические свойства, которые хорошо подходят для конкретных применений. Являясь ведущим поставщиком услуг по производству конструкционной стали в США, Infra-Metals Co. может помочь вам найти правильный состав и форму углеродистой конструкционной стали, которые будут полезны для вашего применения.

Состав конструкционной стали

Для надежной долговечности и способности выдерживать большой вес конструкционная сталь должна иметь правильный состав. Железо и углерод являются двумя наиболее важными компонентами, используемыми сталелитейными заводами при производстве конструкционной стали. Углерод придает прочность железной руде, которая является источником железа в стали и сама по себе довольно мягкая. Для достижения несущей способности конструкционная сталь должна иметь более высокое содержание углерода по весу, и производители могут увеличить количество углерода в соответствии с уровнем прочности и пластичности, которого требует ее применение. Для большинства строительных целей требуется только низкоуглеродистая или мягкая конструкционная сталь, которая содержит от 0,04 до 0,30% углерода по весу. Для средне- и высокоуглеродистой конструкционной стали требуется от 0,31 до 1,50% углерода по весу, что делает эту сталь пригодной для применения в машиностроении.

Конструкционная сталь также может содержать марганец, фосфор, серу и силикон среди других материалов. Хотя производители могут добавлять дополнительные металлы, такие как хром, титан и молибден, в свои составы стали для достижения большей прочности, это обычно лучше всего подходит для неконструкционной стали, поскольку может привести к хрупкости конечного продукта.

Независимо от состава производители должны проверять свою конструкционную сталь на допустимую текучесть и прочность на растяжение. Частью того, что делает конструкционную сталь прочной, является ее способность поддаваться весовому давлению без постоянного изменения формы. Точка, в которой конструкционная сталь необратимо меняет форму, называется пределом текучести. Дополнительное весовое давление в конечном итоге приведет сталь к пределу прочности на растяжение, точке, при которой сталь фактически ломается. Предел текучести и предел прочности при растяжении измеряются в фунтах на квадратный дюйм (psi) и в килофунтах на квадратный дюйм (ksi).

Для оценки удара или поглощения энергии конструкционной сталью стандартизирован процесс испытания на удар по Шарпи. Операторы используют увесистый маятник-молот и образец конструкционной стали, чтобы рассчитать, сколько энергии конкретная сталь может поглотить, когда маятник ударит по ней, прежде чем материал достигнет пределов текучести и предела прочности на растяжение. Тест Шарпи также может включать температурные испытания для имитации колебаний температуры окружающей среды.

Учитывая критический характер применения в строительстве, Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) разработало более 12 000 нормативных стандартов, классифицирующих марки стали и регулирующих материалы и их допуски. Эти правила обеспечивают единый стандарт для различных отраслей промышленности и гарантируют, что сталь, отвечающая требованиям ASTM, будет самого высокого качества. Некоторые из утвержденных марок конструкционной стали включают ASTM A36, ASTM A500, ASTM A572 и ASTM A588 с несколькими вариантами формы в зависимости от применения.

Профили из конструкционной стали

Большое разнообразие вариантов форм позволяет изделиям из конструкционной стали поддерживать строительство и проектирование. Форма является неотъемлемой частью правильного распределения веса груза и давления, а правильный выбор обеспечивает долговечность и безопасность здания. Различные формы конструкционной стали обладают уникальными механическими и химическими свойствами, которые делают их пригодными для различных применений. Эти формы включают в себя:

• углов. Эти перпендикулярные L-образные поперечные сечения с равными или неравными опорами обычно располагаются в углах конструкций и в других местах в дополнение к основным колоннам и балкам.
• Трубка. Полые трубы, изготовленные из рулонов горячекатаной стали и поставляемые в круглой, квадратной и прямоугольной формах, легко изготавливаются и свариваются в соответствии с потребностями. Это легкая конструкционная альтернатива изделиям из цельной конструкционной стали.
• Двутавровые балки. Эти балки являются одним из наиболее распространенных изделий из конструкционной стали как для балок, так и для колонн. Два параллельных элемента поперечного сечения «I» или «H» известны как фланцы, а соединительный элемент известен как стенка.
• Балки с широкими полками. При гораздо более длинной стенке, чем у двутавровых балок, полки широкополочной балки почти перпендикулярны стенке.
• Каналы. Швеллеры горячекатаные в виде буквы С, которые, как и двутавры, имеют более широкий угол крепления между полками и стенкой. Они обеспечивают структурную поддержку в дополнение к основной несущей балке, чаще всего для распорок или каркаса.
• Тарелки. Пластины из углеродистой стали могут выдерживать огромный вес и давление, что делает их идеальными для океанских судов. Это сверхпрочные, широкие площади поверхности из сплошной непрерывной конструкционной стали, предназначенные для охвата больших площадей.
• Бары. Сокращение от товарных стержней, это горячекатаные и холоднокатаные углеродные стержни с различными свойствами, размерами и подкатегориями формы, такими как круглое, квадратное и плоское поперечное сечение.

Преимущества конструкционной стали

Конструкционная сталь является чрезвычайно эффективным и эффективным материалом для применения в строительстве. Это дает отрасли множество преимуществ, поскольку нержавеющая сталь:

• Экономична. Помимо экономичности с точки зрения первоначальных вложений в материалы, конструкционная сталь часто позволяет снизить затраты в других областях, таких как меньшая потребность в материалах благодаря высокой прочности стали, сокращение сроков строительства, сокращение производства отходов, возможность вторичной переработки и многое другое.
• Сейф. Прочность конструкционной стали является определяющей характеристикой, но у нее есть и другие характеристики, обеспечивающие безопасную функциональность. Сталь устойчива к коррозии, ржавчине, плесени, огню и температурным условиям. Он также не раскалывается, как некоторые другие материалы, если стальная конструкция сдвигается.
• Адаптируется под рост. Поскольку производители специально проектируют конструкционную сталь из-за ее прочности и несущей способности, если строителю потребуется или он захочет построить пристройку к собственности, стальной каркас часто может приспособиться к изменению.
• Надежный. Нормы ASTM гарантируют, что конструкционная сталь соответствует стандартам качества, единым для всех отраслей, поэтому покупатели знают, что они получают, покупая эту сталь. Это дает строителям уверенность в том, что продукт безопасен для использования по назначению.
• Универсальный. Сравнительно легкий вес и прочность конструкционной стали позволяют создавать более уникальные или сложные конструкции и архитектурные особенности, чем строительные материалы, такие как дерево.
• Эффективный. Когда производители объединяют производство конструкционной стали с компьютерными технологиями, которые могут генерировать модели и включать цепочку поставок, эти технологические достижения могут помочь определить области для экономии средств, улучшения конструкции и соображений безопасности.
• Экологически чистый. Сталь — это пригодный для вторичной переработки металл, который сохраняет свою прочность независимо от количества циклов переработки, с которыми он сталкивается. Эта возможность также снижает количество брака. Благодаря изобилию запасов железа в Америке, например, в Миннесоте, внутреннее производство стали может стать устойчивой отраслью.

Применение конструкционной стали

При всех своих преимуществах по сравнению с другими строительными материалами конструкционная сталь используется в различных отраслях промышленности, в том числе:

• Строительство
• Автомобилестроение
• Транспорт
• Горнодобывающая промышленность
• Судостроение
• Упаковка
• Энергия
• Сельское хозяйство

Конструкционная сталь для инфраструктуры возобновляемых источников энергии

В различных энергетических секторах, от электроэнергетики до атомной энергетики, в производстве оборудования уже давно используется конструкционная сталь из-за ее свойств сопротивления в таких приложениях, как трубопроводы, опоры и газовые скважины. Теперь индустрия возобновляемых источников энергии также использует его.

Быстрорастущая солнечная промышленность применяет конструкционную сталь к инфраструктуре в виде креплений для солнечных панелей, чтобы обеспечить их безопасность при любых погодных условиях. Энергия ветра также зависит от конструкционной стали, которая требуется для турбин и линий электропередач, проложенных на большие расстояния. Кроме того, морские возобновляемые источники энергии зависят от морских применений конструкционной стали для создания стальных пластин, которые поддерживают морские ветряные турбины, лодки, необходимые для строительства инфраструктуры, и оборудование для линий электропередач. Конструкционная сталь даже затрагивает создание аккумуляторов для электромобилей с использованием в инфраструктуре производственного предприятия и сборочном оборудовании.

Конструкционная сталь Infra-Metals

Знающие дистрибьюторы гарантируют, что продаваемая ими конструкционная сталь является надежно прочной и соответствует строгим стандартам по составу, испытаниям на долговечность и допускам на размеры для поддержки целого ряда отраслей промышленности.