Болаттың химиялық құрамы

Дә ріс

Тақ ырып: «Металл конструкциялардың материалдары»

Жоспар:

1. Қ ұ рылыс болаттар

2. Алюминий қ орытпалары

Металл конструкцияларында негізінде болаттар жә не алюминий қ орытпалар қ олданылады. Болат материалы – прокатты жә не қ ұ йма тү рінде пайдаланады жә не олардың дә некерлену қ асиеттері жақ сы болады. Алюминий қ орытпалардың беріктігі жоғ ары жә не ө те жақ сы пластикалық қ асиеттері болады.

Қ ұ рылыс конструкцияларда 95% прокатты болат қ олданылады, алюминий қ орытпалар негізінде қ орғ ау конструкцияларда қ олданылады.

Рылыс болаттар

Болат дегеніміз – темірдің, кө міртектің (У), рудадан қ алғ ан қ оспалардың жә не легирлей қ осымшалардың қ орытпасы.

Болат кө міртекті жә не легирленген болады. Кө міртекті болаттар кө міртектің мө лшеріне қ арай бө лінеді:

1) – аз кө міртекті, кө міртектің мө лшері 0, 09-0, 23%;

2) – орта кө міртекті, кө міртектің мө лшері 0, 24-0, 50%;

3) – кө п кө міртекті, кө міртектің мө лшері 0, 51-1, 20%;

Қ ұ рылыс металл конструкцияларда негізінде аз кө міртекті болаттар қ олданылады, олардың пластикалық қ асиеттері жоғ ары жә не дә некерлеу қ асиеттері жақ сы.

Легирленген болаттар ү ш топқ а бө лінеді:

1) – аз легирленген, легирлеу қ осымшалардың мө лшері 2, 5%-ғ а дейін;

2) – орта легирленген, легирлеу қ осымшалардың мө лшері 2, 6-10%;

3) – кө п легирленген, легирлеу қ осымшалардың мө лшері 10% кө п.

Қ ұ рылыс металл конструкцияларда негізінде аз легирленген болаттар қ олданылады, бірақ кейбір жағ дайда орта легирленген болаттарда қ олданылады. Болаттарды мартен жә не конвертор қ орыту тә сілімен жасайды. Болаттардың қ асиеттері жә не сапасы негізінде механикалық қ асиеттері мен жә не химиялық қ ұ рамымен сипатталынады.

Болаттың химиялық қ ұ рамы

Болаттың химиялық қ ұ рамы ә р тү рлі қ осымшалардың жә не қ оспалардың мө лшері процентпен сипатталынады.

Кө міртек (У) – ақ қ ыштық шекті жә не беріктікті ұ лғ айтады, бірақ дә некерлену жә не пластикалық қ асиеттерін тө мендетеді, сондық тан МК аз кө міртекті болаттар қ олданылады. Болаттың қ ұ рамына арнайы легирлену қ осымшаларды енгізеді, олар болаттардың қ асиеттерін жақ сартады. Мысалы:

Кремний (С) – беріктігін ұ лғ айтады, бірақ тө зімділігін дә некерлену қ асиеттерін жә не соқ қ ы тұ тқ ырлығ ын тө мендетеді. Кремнийдің жағ ымсыз ә сері марганең (Г) қ осымшаның кө п мө лшерімен басылады (тө мендетеді).

Марганец (Г) - ұ лғ айтады, пластикалық қ асиеттерін тө мендетеді;

Мыс (Д) – беріктікті, коррозияғ а тө зімділігін ұ лғ айтады;

Алюминий (Ю) – соқ қ ы тұ тқ ырлығ ын ұ лғ айтады, фосфордың жағ ымсыз ә серін тө мендетеді;

Азот (А) – легирлеу элементтермен қ осыла болаттың механикалық қ асиеттерін жақ сартады;

Легирлеу қ осымшалар – никель (Н), ванадий (Ф), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т), бор (Р) азкө міртекті болаттардың беріктігін жә не механикалық қ асиеттерін жақ сартады.

Кейбір қ оспалар зиянды болады:

Фосфор – пластикалық жә не соқ қ ы тұ тқ ырлық қ асиеттері тө мендейді, тө мен температураның ә серінен болат морт қ ирауы мү мкін ();

Кү кірт – беріктігін тө мендетеді, дә некерленген кезде жарық шақ тардың пайда болуына себеп болады (0, 055-0, 040%);

О₂, Н₂, N – оттегі, сутегі, азот – балқ ытылғ ан болатқ а аудан О₂, Н₂, N

тү скен жағ дайда болаттың морттылығ ы кү шейтіледі.

Болатты балқ ытып қ орытқ ан кезде, болаттың ашыту дә режесіне байланысты олар бө лінеді:

– тынық болат;

– жартылай тынық болат;

– қ айнатылғ ан болат.

Егер балқ ытқ ан болатты ашытпасақ, онда газдар сыртқ а шығ ып болат қ айнағ ан су сияқ ты болады. Осындай болаттарды қ айнатылғ ан деп айтады. Бұ ндай болаттардың қ ұ рамында кө пдеген газдар болады жә не тез суытылғ аннан, болаттың қ ұ рамы біртекті емес болады.

Сондық тан балқ ытылғ ан болаттың қ ұ рамына ашытқ ыш элементтер қ осады – кремний (0, 12¸ 0, 30%) жә не алюминий (0, 1%) дейін. Осы элементтер болаттың қ ұ рамындағ ы еріген оттегімен (О₂) қ осылып, оның жағ ымсыз ә серін тө мендетеді. Осы процессті – ашыту процесс деп санайдыжә не бұ л кезде жылу шығ арылады.

Ашытқ ан процестен кейін болатты тындырады жә не оны тынық деп атайды.

Қ айнатылғ ан жә не тынық болат ортасындағ ы болаттың сапасы жартылай тынық болаттың тү ріне сә йкес. Бұ л жағ дайда болатты кремний элементпен ашытады (0, 05-0, 15%).

Тынық болаттың қ ұ рамы біртекті, дә некерлену қ асиеттері жақ сы, динамикалық ә серге жә не морт қ ирауына жақ сы қ арсыласады. Бірақ олар қ айнатылғ ан болаттармен салыстырсақ 12% қ ымбат, сондық тан оны қ олдану шектелінеді.

Механикалық қ асиеттер бойынша болаттар бө лінеді:

1) жай берікті, оғ ан аз кө міртекті болаттар жатады, кө міртектің (У) мө лшері – 0, 22%, ақ қ ыштық шегі МПа дейін, ал беріктік шегі МПа дейін ( -ү зілуге уақ ытша кедергісі);

2) жоғ ары берікті, оғ ан аз легирленген болаттар жатады: МПа, МПа дейін;

3) ө те жоғ ары берікті, оғ ан аз легирленген жә не термиялық бекемделген болаттар жатады: МПа, МПа;

Металлургия зауыттары жай берікті болаттарды ү ш топ бойынша дайындайды:

А тобы – механикалық қ асиеттерге гарантия беріледі;

Б тобы – химиялық қ асиеттерге гарантия беріледі;

В тобы – механикалық жә не химиялық қ асиеттерге гарантия беріледі.

Металл конструкцияларда В топтағ ы болатты қ олданады.

Аз кө міртекті болаттардың маркасы ГОСТ 380-71^*. ГОСТ 23570-79; ГОСТ 19282-73^*, ГОСТ 19281-73^* ә ріппен жә не сандармен белгіленеді.

Мысалы: ВСт3 сп5; ВСт3Г пс5;

В – болат В топ бойынша дайындалғ ан, оның механикалық жә не химиялық қ асиеттеріне гарантия берілген;

Ст – сталь, болат;

З - азкө міртекті болат маркасының нө мірі. Болаттардың маркасы химиялық қ ұ рамы жә не механикалық қ асиеттері бойынша келесі тү рі болады СтО... Ст5, МК Ст3 қ олданылады, олар беріктігі жоғ ары, пластикалық жә не дә некерлену қ асиеттері жақ сы;

Сп – ашыту дә режесі, спокойная – тынық;

Пс – полуспокойная – жартылай тынық;

Кп – кипящая – қ айнатылғ ан.

Г – қ ұ рамында марганец мө лшері жоғ ары;

5 – болаттың категориясы, аз кө міртекті болаттар соқ қ ы тұ тқ ырлық қ асиеттері бойынша 6 категорияғ а бө лінеді. Ә р категорияғ а болаттың химиялық қ ұ рамы, уақ ытша кедергісінің мө лшері жә не салыстырмалы ұ зару деформациясы белгіленген.

Болат 18 сп, 18 Г сп

Болат В топ бойынша дайындалғ ан, 0, 18% кө міртектің мө лшері;

Кө пір конструкцияларды, гидротехникалық қ ұ рылыста жә не ө те жауапты конструкцияларда аз кө міртекті болаттарды маркасы М16с жә не 16Д қ олданылады: а) 0, 16% - молибден, (0, 3-1, 0%) – кремний (С);

б) 0, 16% - кө міртекті, мыс (Д) - 0, 3-1, 0%.

Бірінші сан – кө міртектің мө лшері (%)

Одан кейін ә ріп – легирлену қ осымшалар, егер ә ріптен кейін сан жоқ болса онда ол легирлену қ осымшаның мө лшерін кө рсетеді.

14Г2 – 0, 14% кө міртегі (У), марганец (г) -0, 02%,

15хСНД– 0, 15% кө міртегі; хром (х), кремний (с), нигель (н), мыс (Д), ә р лигерлену қ оспаның мө лшері (0, 3-1, 0%).

МК материалдардың жұ мыс істеу жағ дайына байланысты 4 топқ а бө лінеді (СНиП ІІ-23-81^*):

І то п: - Ө те ауыр жағ дайда жұ мыс істейтін жә не динамикалық, вибрациялық немесе жылжымалы кү шсалмақ тардың тікелей ә сер ететін, пісіріп дә некерленген конструкциялар жә не олардың элементтері; І топқ а жатады – кранастындағ ы арқ алық, жұ мыс алаң ның арқ алық тары, бункерлердің жә не жү к арту эстакалардың конструкциялары, фермалардың фасонкалары, галереялардың аралық қ ұ рылыс конструкциялары, электр жү йесінің биіктігі 60м-ден жоғ ары тіреулері, жә не т.т.;

ІІтоп- Статикалық кү шсалмақ тардың ә серіне жұ мыс істейтін пісіріп дә некерленген конструкциялар немесе олардың олардың элементтері жә не дә некерленген қ осылыстары жоқ 1-ші топтың конструкциялары; ІІ топқ а жатады – фермалар, қ аң қ аның рамалары, жабын арқ алық тары, саты косоурлары, жоғ ары вольтты электржү йелердің тіреулері, галереялардың тіреулері, иілген жә не иіліп-созылғ ан элементтер;

ІІІтоп- Статикалық кү шсалмақ тардың ә серіне жұ мыс істейтін сығ ылып немесе сығ ылып иілетін пісіріп дә некерленген конструкциялар жә не олардың элементтері, тағ ы дә некерленген қ осылыстары жоқ ІІ топтың конструкциялары; ІІІ топқ а жатады – ұ стындар, тіреулер, тірек плиталар, қ ұ рал жабдық тарды кө теретін конструкциялар, жабын арқ алық тар жә не т.б.

ІУтоп- Ғ имараттардың қ осалқ ы қ осылыстары жә не дә некерленген қ осылыстары жоқ ІІІ топтың конструкциялары. Байланыс, фахверк элементтері, сатылар, алаң дар, қ оршаулар, кабельді каналдың металл конструкциялары жә не т.б...