Вся электронная библиотека >>>

  арматурная сталь >>>

 

 

Высокопрочная арматурная сталь


Раздел: Учебники



 

3. Влияние пластических деформаций и старения на свойства арматурной стали

  

Технология переработки арматурной стали на заводах железобетонных изделий (применение механического и электротермического способов натяжения, вытяжка, рихтовка, гибка, приводящие к макро- и микропластическим деформациям, обработка в пропарочных камерах) создает условия для протекания процессов старения в металле, которые в принципе могут изменить свойства стали в неблагоприятном направлении, например, повышать ее склонность к хрупкому разрушению. Вдобавок к этому, наличие различных по характеру метастабиль- ных структур, возникающих после термической или механотермнческой обработки, сложного взаимодействия остаточных и рабочих напряжений одновременно с температурными воздействиями окружающей среды могут приводить к изменению свойств армирующего материала в процессе эксплуатации железобетонных конструкций. Поэтому изучали влияние небольших деформаций и старения на свойства арматуры периодического профиля диаметром 14 мм из углеродистых и низколегированных сталей в различном их структурном состоянии— горячекатаном и термически упрочненном в потоке стана 250-1 Криворожского металлургического комбината.

Химический состав (%, по массе) исследованных сталей и их механитеские свойства приведены в табл. 62 и 63.

Все стали выплавляли в конвертерах и прокатывали по одинаковому технологическому режиму на одном стане. Искусственное старение проводили при 100—400 °С через каждые 50 град, в течение 1 ч.

Горячекатаные стали. При деформациях, растяжением до 5% наблюдается значительное повышение сопротивления сталей малым пластическим деформациям от и оПц-  незначительное возрастание временного сопротивления разрыву ав. По этой причине с ростом деформации до 5% за- Снижение равномерного- низкоуглеродистой стали превосходит величину что в такой стали довольно интенсивно развивается процесс естественного деформационного старения, так как механические свойства определяли лишь через 2—3 суток после деформации. Следовательно, значительное повышение ат и апц следует приписать не только самой деформации, но и последующему естественному деформационному старению. Из  87 видно, что с повышением содержания углерода в стали эффект естественного деформационного старения проявляется слабее, о чем свидетельствует менее интенсивное при этом снижение бр и ударной вязкости,, особенно при отрицательных температурах. Это согласуется с литературными данными и объясняется недостатком атомов внедрения в твердом растворе (феррите) для закрепления возникших при деформации свежих дислокаций

 

 

С повышением содержания углерода в стали, несмотря на снижение развития естественного деформационного старения прирост <гт и (Тпц при одинаковой степени деформации увеличивается  Это обусловлено в первую очередь тем, что с ростом содержания углерода (перлита) в стали увеличивается прирост плотности дислокаций. На это указывает и тот факт, что при одинаковых степенях деформации с повышением углерода в стали прирост коэрцитивной силы и электросопротивления возрастает.

Если низкоуглеродистую сталь пролегировать марганцем и кремнием (до 1 % каждого), то можно заметить более активный прирост ami и ат после небольших деформаций в сравнении с такой же нелегированной сталью. Это можно объяснить тем, что при легировании марганцем и кремнием в отмеченных концентрациях в горячекатаном состоянии возрастает количество перлитной составляющей при тех же условиях прокатки и охлаждения. Однако, при легировании низкоуглеродистой марганцовистой стали до 2% кремния, особенно в сочетании с микролегированием ванадием, прирост оиц и от после одних и тех же деформаций оказывается заметно более низким,-чем в стали 20ГС. Это связано с тем, что при увеличении степени легирования стали отношение ат/сгв в горячекатаном состоянии возрастает: от 0,64 в стали 20ГС до 0,78 в стали 20ГС2Ф.

Если в стали СтЗсп в результате развития естественного деформационного старения наблюдается падение пластичности, значительно превосходящее величину предварительной деформации, то в стали 20ГС снижение пластичности оказывается уже более низким, а при содержании в металле 2% Si снижение удлинения после деформации 3% примерно соответствует степени предварительной деформации. Следовательно, легирующие элементы и прежде всего кремний сильно понижают эффект естественного деформационного старения.

Снижение склонности к естественному деформационному старению под влиянием кремния можно объяснить уменьшением растворимости углерода в альфа-железе под влиянием этого элемента и, следовательно, уменьшением общего эффекта закрепления дислокаций в связи с недостатком атомов углерода в нормальных позициях внедрения а-твердого раствора.

Влияние ванадия на дополнительное снижение склонности к естественному деформационному старению связано, вероятно, с тем, что ванадий, являющийся сильным нитридо- и карбидо- образующим элементом, активно связывает азот и углерод в кар- бонитриды, тем самым понижая их эффективную концентрацию в нормальных позициях внедрения а-железа и уменьшая вследствие этого суммарный эффект закрепления атомами этих элементов свежих дислокаций, наведенных деформацией. В таком же направлении влияют и другие нитридо- и карбидообразующие элементы, как алюминий, бор, ниобий, титан, хром.

Как это уже упоминалось ранее, введение кремния в низкоуглеродистую сталь, в особенности при его содержании свыше 1%, приводит к снижению ударной вязкости в горячекатаном состоянии. Электронно-фрактографические исследования показали, что в стали марки СтЗсп при + 20°С наблюдается только вязкий чашечный излом, тогда как в стали 20ГС в изломе появляется до 30—40%, а в стали 20ГС2 до 70% хрупкой составляющей. Как оказалось, деформация и естественное деформационное старение исследованных низколегированных сталей снижают ударную вязкость лишь в стали 20ГС, а в стали с 2% Si она, наоборот, может даже повышаться до 12% (табл. 65). Можно заключить, что малые деформации облегчают процесс пластического деформирования при динамическом приложении нагрузки в результате возникновения свободных дислокаций, которые способствуют развитию микропластической деформации в тех местах, где энергия распространения трещины близка к энергии образования свободной поверхности раздела. Если же происходит закрепление дислокаций в результате старения, то процесс пластической деформации затрудняется, а работа разрушения снижается. Именно развитием эффектов естественного деформационного старения после небольших пластических деформаций и можно объяснить резкое снижение ударной вязкости в низкоуглеродисто ii стали марки СтЗсп и значительное уменьшение этого эффекта с повышением содержания углерода в стали или при легировании низкоуглеродистой стали до 2% Si, особенно в сочетании с микролегированием ванадием.

Установлено, что искусственное деформационное старение арматурной стали усиливается с повышением в ней содержания углерода. Например, максимальный прирост сгПц после деформации 2% и искусственного старения при 250—300 °С возрастает' с 30 МПа для стали марки СтЗсп до 120 МПа в стали марки Ст50, а снижение равномерного удлинения в сравнении с исходным состоянием составляет (в относительных процентах): 17% для СтЗсп и 28% для Ст50.

Такое влияние углерода можно объяснить в свете представлений, развитых В. К- Бабичем, согласно которым искусственное деформационное старение углеродистых сталей при температурах 250—300°С в значительной степени обусловлено блокировкой дислокаций атомами внедрения, переходящими к дислокациям от карбидов за счет их растворения под действием деформации. С повышением степени дисперсности карбидов способность их растворяться под действием деформации возрастает (Вильсон).

Таким образом, эффект естественного деформационного старения обусловлен в основном атомами внедрения, находящимися в твердом растворе (нормальных позициях внедрения), искусственное деформационное старение — переходом атомов углерода от карбидов к дислокациям.

Если проанализировать суммарное влияние предварительной деформации, естественного и искусственного деформационного старения можно увидеть, что с увеличением содержания углерода в стали возрастает прирост сопротивления металла малым пластическим деформациям при меньшем снижении пластичности и ударной вязкости. Такое же влияние, как и углерод, оказывает легирование низкоуглеродистой стали марганцем и кремнием (до 1 % каждого) за счет увеличения количества перлитной составляющей в структуре. Повышение содержания кремния до 2%, однако, снижает величину упрочнения как в результате увеличения величины ат/ав, иод влиянием кремния, так и за счет снижения растворимости углерода в решетке а-же- леза в присутствии этого элемента.

Необходимо подчеркнуть, что несмотря на почти такое же снижение пластичности, как и в стали 20ГС, ударная вязкость в стали с 2% Si не только не снижается в результате деформации и старения, а, наоборот, несколько повышается, т. е. малые пластические деформации и последующее естественное и искусственное старение не вызывают возрастание хрупкости горячекатаной низкоуглеродистой марганцовистой арматурной стали с повышенным (до 2%) содержанием кремния.

За рубежом при производстве высокопрочной арматурной стали для предварительно напряженных конструкций используют искусственное деформационное старение, обусловленное углеродом. В состоянии после прокатки отношение ат/ов обычно составляет 0,6, что недостаточно для сталей такого назначения. Поэтому прутки подвергают незначительной вытяжке и последующему искусственному старению, что приводит к существенному увеличению апц и ат. На  89 видно, что после вытяжки арматурной стали с 0,7% С на 1% и старения при 250°С предел упругости существенно повышается, что для предварительно напрягаемой арматуры весьма важно. Временное сопротивление разрыву остается практически без изменения.

Таким образом, арматуру из малоуглеродистых низколегированных и углеродистых (с повышенным содержанием углерода) арматурных сталей можно подвергать вытяжке с последующим естественным и искусственным деформационным старением, что дает увеличение опц и ог. Однако, во избежание заметной потери пластичности и вязкости стали, степень деформации при вытяжке не должна превышать 2—2,5%.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Высокопрочная арматурная сталь

 

Смотрите также:

    

Арматура. Назначение и виды арматуры

Горячекатаная арматурная сталь с площадкой текучести на диаграмме (мягкая «таль) обладает значительным удлинением после разрыза-до 25% ( 1.18,а)...

 

АРМАТУРА. Стали для арматуры. Механические свойства арматурных...

Арматурная сталь должна обладать достаточной пластичностью, характеризуемой величиной относительного удлинения при растяжении...

 

...АРМАТУРЫ. При монтаже арматуры. Класс арматурной стали

Класс арматурной стали определяется по профилю стержней и по окраске их торцов. Так, арматурная сталь класса А-l имеет гладкий профиль; класса А-И...

 

АРМАТУРНЫЕ СТАЛИ. Стержневая арматурная сталь

Стержневая арматурная сталь делится на классы от A-I до A-VII. В настоящее время класс арматуры обозначается также гарантированной величиной предела текучести...

 

Классификация и сортамент арматурной стали. Горячекатаная...

Горячекатаная арматурная сталь классов A-I и А-Н предназначена для употребления в качестве ненапрягаемой арматуры в обычных железобетонных конструкциях.

 

Арматурная сталь и полуфабрикаты. Арматурная проволока. Заводы...

§ 2. Арматурная сталь и полуфабрикаты. Арматурную сталь делят на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную.

 

Профили арматурной стали. Арматурная сталь из углеродистой...

Маркировка арматурной стали должна содержать

Прокат арматур и изделий из стали. Стержневая арматурная сталь

Стержневая арматурная сталь представляет собой горячекатаные стержни диаметром 6...80 мм. В зависимости от марки стали и соответственно...

 

...напрягаемых арматурных элементов. Поверхность арматурных сталей....

Допускается для напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций использовать арматурную сталь следующих видов

 

Арматурная сталь механически упрочненную в холодном состоянии...

Арматурная сталь выпускается в стержнях или мотках: сталь класса А240 (A-I) изготовливают гладкой, сталь классов АЗОО (А-И), А400 (А-Ш), А600 (A-IV), A800 (A-V), A1000 (A-VI)...

 

Арматурная сталь в бухтах

Арматурная сталь в бухтах применяется в основном для заводского изготовления арматурных каркасов. Арматура. Заготовка и установка арматуры - круглая арматурная ...

 

Виды арматурных сталей и изделий для армирования железобетонных...

Арматурную сталь изготовляют с периодическим профилем согласно ГОСТ 5781-82 или ГОСТ 10884-94. Стержневую арматуру, упрочненную вытяжкой...

 

АРМАТУРНЫЕ СТАЛИ. Горячекатаная стержневая арматура

Стержневая арматурная сталь в зависимости от класса и диаметра стержней изготавливается из углеродистой и низколегированной стали.

 

АРМАТУРНЫЕ РАБОТЫ. В сортамент арматурных сталей входят...

АРМАТУРНЫЕ РАБОТЫ. Классификация и сортамент арматурной стали. … Арматурная сталь винтового профиля

 

СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ. Механические свойства арматурной стали

Арматурная сталь классов прочности Ат800, Ат1000 и Ат1200 должна выдерживать без разрушения 2 млн циклов напряжения...

 

Основные свойства арматурной стали

Сталь, используемая в качестве арматуры железобетонных конструкций, должна иметь
Для арматурной стали наиболее типична работа под действием растягивающих сил.

 

Арматура. Производство установка натяжение арматуры. Монтаж...

§ 26. изготовление и установка арматуры. Арматурная сталь, применяемая для армирования железобетонных конструкций...

 

Арматурная сталь винтового профиля Контроль качества упрочненной...

Арматурная сталь винтового профиля, как правило, должна поставляться в комплекте с соединительными элементами (муфтами, анкерными гайками и контргайками).

 

Арматурная сталь и изделия из нее

Арматурная сталь и изделия из нее. Общие сведения об арматуре. Сопротивление бетона растяжению в 10...

 

Классификация арматурных сталей. Марки арматурной стали

Классификация арматурных сталей. Арматуру, вводимую в бетонные конструкции для восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении...

 

Последние добавления:

 

ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД    Вторичные ресурсы   Теплоизоляция  Приливные электростанции  

Справочник агронома  ШЛИФОВКА И ПОЛИРОВКА СТЕКЛА Производство комбикормов  Соболь   Меховые шапки  Арматура и бетон 

Облицовочные работы — плиточные и мозаичные   Огнеупоры  Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит

  Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков   Плотничьи работы Паркет   Деревянная мебель