Общие сведения о металлических материалах

7

воды после прохождения  через валок прокатного стана. Тем  самым фиксируется состояние  наклепа, при котором сталь приобретает  повышенную прочность.

          Нельзя сваривать стали, упрочненные термически или вытяжкой, так как в результате сварки эффект упрочнения утрачивается: в термически упрочненной стали происходят отпуск и потеря закалки, а в проволоке, упрочненной вытяжкой, - отжиг и потеря наклепа.

          Арматуру класса Ат400С диаметром 6 и 8 мм поставляют в мотках, а арматуру этого же класса диаметром 10 мм и более и классов Ат600...Ат1200 - только в стержнях. Арматурные стержни изготовляют длиной 5,3..Л 3,5 м.

         Класс прочности арматурной стали обозначается числом поперечных выступов и окраской концов стержней: Ат400 - 3 выступа (белый цвет), Ат500 - 1 (белый и синий цвет), АтбОО - 4 (желтый цвет), Ат800 - 5 (зеленый), АтЮОО - 6 (синий) и Ат1200 - 7 (черный цвет).

          Проволочная арматура. Арматурную проволоку в зависимости от механических свойств подразделяют на обыкновенную и высокопрочную, а по форме поверхности - на гладкую и периодического профиля ( 56в, г).

          Обыкновенную арматурную проволоку изготовляют из низкоуглеродистой стали. Диаметр проволоки - 3; 4 и 5 мм. Она может быть двух классов: B-I - гладкая; Вр-1 - периодического профиля. Проволока хорошо сваривается, что позволяет использовать ее в составе арматурных изделий. Гладкую проволоку класса В500 (диаметром 3; 3,5; 4; 4,5; 5 мм) в Беларуси производят по СТБ 1341-2002.

          Периодический профиль проволоки класса Вр-1 образован диаметрально расположенными на ее поверхности вмятинами. Размеры рифов (вмятин) зависят от диаметра проволоки. Глубина вмятин h = 0,15...0,25 мм, шаг s = 2...3 мм, длина выступа Ъ = 0,6... 1 мм.

          Из проволоки класса Вр-1 изготовляют сварные сетки и каркасы, которые используют в качестве ненапрягаемой рабочей арматуры, из гладкой проволоки класса B-I - только конструктивную арматуру.

         Высокопрочную арматурную проволоку изготовляют из углеродистой стали путем многократного волочения и низкотемпературного отпуска. Ее также подразделяют на классы: В-П -гладкая; Вр-11 - профилированная. Диаметр проволоки - 3...8 мм с градацией через 1 мм. Профиль проволоки класса Вр-П несколько отличается от профиля проволоки класса Вр-1. Расстояние между центрами вмятин s в зависимости от диаметра проволоки составляет 6,5...7 мм, а глубина вмятин h = 0,15...0,4 мм. Радиус цилиндрической поверхности вмятин R не зависит от диаметра проволоки и равен 8 мм. 

8

          По механическим свойствам высокопрочная проволока значительно превосходит обыкновенную. Например, предел текучести проволоки диаметром 3 мм класса B-I составляет 3500 Н, а класса В-П - 10600 Н. Проволоку классов В-И и Вр-И не сваривают, так как в результате высокотемпературного нагрева прочность ее может сильно понизиться. Допускается лишь сваривать стыки конструктивной (монтажной) арматуры, используя специальные приемы сварки.

          Из проволоки классов В-П и Вр-П изготовляют напрягаемую арматуру железобетонных элементов большой протяженности -свыше 12 м. Особенно эффективна такая проволока в предварительно напряженных конструкциях, испытывающих в процессе эксплуатации постоянное давление жидкостей, газов или сыпучих тел, например в силосах.

          Основной механической характеристикой обыкновенной арматурной проволоки служит ее временное сопротивление разрыву (предел прочности), а высокопрочной - условный предел текучести.Эти характеристики возрастают с уменьшением диаметра проволоки

          Арматурные канаты состоят из нескольких проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручивание. Вокруг центральной проволоки по спирали в одном или в нескольких концентрических слоях располагают проволоки одного диаметра. В процессе изготовления каната проволоки деформируются и плотно прилегают одна к другой. Благодаря периодическому профилю создается надежное сцепление канатов с бетоном.

          Канаты выпускают в основном двух классов - К-7 и К-19. В семипроволочных стальных канатах класса К-7 применяют углеродистую проволоку. Канаты класса К-7 изготовляют номинальных диаметров 6... 15 мм с градацией в 3 мм. Прочностные характеристики канатов примерно такие же, что и у проволоки класса Вр-П.

          Сечение 19-проволочных канатов класса К-19 представляет собой семипроволочную прядь, на которую навиты 12 соприкасающихся проволок. Номинальный диаметр канатов этого класса- 14 мм.

          Выпускают также многопрядные канаты класса К-w. Их изготовляют из большого числа тонких проволок диаметром 1...3 мм. Такие канаты обладают повышенной деформативностью, поэтому перед применением их подвергают предварительной обтяжке.

         Арматурные канаты - наиболее эффективная напрягаемая арматура. Их используют в крупноразмерных конструкциях, например в балках длиной свыше 12 м, а также для армирования предварительно напряженных элементов, находящихся под давлением газов, жидкостей и сыпучих тел. 

9

         Канаты поставляют намотанными на деревянные барабаны или в бухтах. Длина отрезка каната по стандарту должна быть не менее 1000 м. В процессе армирования конструкций допускается сваривать канаты только по особому режиму с применением опрессовываемых гильз.

          Действующие нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНБ 5.03.01 «Бетонные и железобетонные конструкции» вводят новые требования к обозначению и применению арматуры.

          Согласно СНБ 5.03.01-02, класс арматуры - показатель, характеризующий ее механические свойства согласно требованиям соответствующих стандартов, обозначаемый буквой S (заглавная буква английского слова Steel) и числом, соответствующим нормативному сопротивлению арматуры в МПа. В отличие от СНиП 2.03.01-84*, в действующих нормах принято всего шесть классов арматуры по прочности: три класса напрягаемой и три класса ненапрягаемой. Данная классификация исключает применение в конструкциях рабочей арматуры упрочненной вытяжкой класса по прочности 400 МПа (ранее обозначаемую как А-Шв). Соответствие обозначений классов арматуры по СНиП 2.03.01 и СНБ 5.03.01 приведено в табл. 27.

         Кроме стальной арматуры, в последние десятилетия получила распространение неметаллическая арматура, в которой применяют углеродные, борные и другие виды волокон. В Беларуси в основном используется стеклопластиковая арматура, изготовляемая из алюмоборосиликатных волокон и применяемая в предварительно напряженных конструкциях взамен высокопрочной проволоки Вр-П и канатов. Связующее вещество склеивает волокна в монолитный стержень, работающий как единый элемент, защищенный от механических повреждений, влаги и агрессии.

          К арматурным изделиям относят сварные сетки и каркасы, а также проволочные пучки и отдельные мерные стержни.

          Сварные сетки изготовляют из обыкновенной арматурной проволоки класса Вр-1 диаметром 3...5 мм и стержневой арматуры класса А-Ш диаметром 6... 10 мм. Сетки бывают плоские и рулонные. Наибольший диаметр продольных стержней в рулонных сетках - 5 мм ( 57).

          Сварные каркасы могут быть плоскими и пространственными. Плоские каркасы состоят из одного или двух продольных рабочих стержней, монтажного стержня и привариваемых к ним поперечных стержней.

         Пространственные каркасы получают путем сварки плоских каркасов. Иногда для этой цели применяют специальные соединительные стержни. Размеры арматурных изделий выдерживают в строгом соответствии с рабочими чертежами.

          Арматурные проволочные пучки состоят из параллельно расположенных проволок класса В-П или Вр-П. В одном пучке может быть 14, 18 или 24 проволоки, расположенные

10

по окружности. Диаметр  пучка в зависимости от числа  проволок может быть в пределах 30...50 мм. В конструкции пучков предусмотрены  зазоры между соседними проволоками, через которые в процессе бетонирования  конструкции цементный раствор  проникает внутрь пучка, создавая надежное сцепление арматуры с бетоном. Применяют  пучки для армирования большепролетных  конструкций, например мостов, путепроводов.

         Закладные детали служат для соединения сборных элементов при монтаже конструкций. Изготовляют эти детали из сортовой прокатной стали ВСтЗкп2; ВСтЗпсб; ВСтЗГпс5; ВСтЗсп5. Устанавливаемые по конструктивным соображениям, т. е. Не рассчитываемые на силовые воздействия, закладные детали допускается изготовлять из прокатной стали БСтЗкп2.Закладные детали приваривают к арматуре железобетонного элемента или заанкеривают в бетоне, а при монтаже конструкций соединяют между собой болтами, скобами, но чаще всего сваривают. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11

3. Чугун 

         Чугу́н — сплав железа с углеродом (содержанием обычно более 2,14 %), характеризующийся эвтектическим превращением. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

         В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна — перлит, ледебурит и цементит. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета излома.

         Cерый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет

         Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит.

          Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.

          В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

          В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.

          В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.

         В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

передельный чугун  — П1, П2;

12

передельный чугун  для отливок — ПЛ1, ПЛ2,

передельный фосфористый  чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3,

передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;

чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);

антифрикционный чугун 

антифрикционный серый  — АЧС,

антифрикционный высокопрочный  — АЧВ,

антифрикционный ковкий — АЧК;

чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры  после букв «ВЧ» означают временное  сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлиненние(%);

чугун легированный со специальными свойствами — Ч. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

13

4. Цветные металлы 

          Цветные металлы - это все металлы, кроме черных - железа и его сплавов (сталь, чугун, ферросплавы). К черным металлам часто условно относят также металлы Сr и Мn, которые в основном. используют в качестве добавок к железу, но правильнее относить их в отдельную группу цветных металлов - легирующие металлы. В зарубежной литературе используют вместо цветных металлов термин "нежелезные металлы".

         Все цветные металлы разделяются на несколько групп (но общепринятой классификации цветных металлов нет). Это, например, тяжелые цветные металлы - Сu, Рb, Zn, Ni, Sn: легкие металлы - Al, Mg, иногда Ti и др.; малые цветные металлы - Со, Sb, Bi, Hg, Cd; благородные металлы - Au, Ag, Pt и др. платиновые металлы; редкие металлы - Li, Be, Zr, Nb, Ga, In; редкоземельные элементы (Y, La, Се и др.) группы в свою очередь разделяются на ряд, подгрупп. Деление это условно, один и тот же металл, например. Ti, иногда относят к разным группам.