Высокопрочная арматурная сталь

Раздел: Учебники

Спокойные стали. На  32 показано распределение свойств по длине 80—90 м арматурных прутков из сталей различного состава, термически упрочненных с прокатного нагрева на классы Ат—V—Ат—VI.

При термическом упрочнении спокойной низкоуглеродистой стали с обычным (0,21—0,24%) содержанием кремния, но легированной 1 или 2% марганца не достигается удовлетворительная равномерность прочностных свойств по длине 80 м прутков. Колебания временного сопротивления по длине прутков достигают 180—200 МПа, а но высоте слитка — более 200 МПа, что не укладывается в рамки требований ГОСТ 10884—81 при упрочнении на заданный класс.

Этого следовало ожидать, поскольку эти стали, как уже отмечалось ранее, обладают сравнительно узкими интервалами температур отпуска (самоотпуска), обеспечивающими получение свойств данного класса, например, Ат—VI. Вдобавок эти стали в термически упрочненном с прокатного нагрева состоянии обладают неудовлетворительными значениями равномерного удлинения. Поэтому стали такого типа не могут быть рекомендованы для изготовления термически упрочненной с прокатного нагрева арматуры классов Ат—V—Ат—VI.

Ранее описанные исследования разных составов сталей давали основания предполагать, что с точки зрения технологичности при термоупрочнении с прокатного нагрева и получения достаточно однородных свойств по длине прутков и высоте слитка, наиболее подходящим материалом для изготовления высокопрочной

термоупрочнеиной арматуры может служить низкоуглеродистая сталь с —1% Мп и —1% Si. Это подтвердилось на практике. Действительно, в стали состава: 0,20% С; 1,1% Мп и 1% Si ( 32, в) несмотря на ускоренное прохождение через установку термоупрочнения хвостовой части прутка после его реза летучими ножницами, снижение (колебания) временного сопротивления по его длине не превышает 100 МПа, что вполне укладывается в рамки требований, например, класса Ат—VI по ГОСТ 10884—81. Колебания предела текучести не превышают 70 МПа, а отношение ао.г/ов составляет 0,8—0,86. Относительное удлинение (12— 14%) почти в два раза выше требований ГОСТ 10884—81. Равномерное удлинение также соответствует требованиям этого стандарта (бр не менее 2%).

Структура металла по сечению прутка диаметром 10 мм равномерная и представляет низкоуглеродистый частично отпущенный пакетный мартенсит с твердостью HV20—3440 МПа.

О степени равномерности свойств по длине прутка можно судить также по величинам среднеквадратичных отклонений. При средних значениях сго.2, Ов, 65 и 6Р, составляющих соответственно 1302, 1082 МПа, 12,9 и 3,2%, среднеквадратичные отклонения в той же последовательности составляют: ±20,4; 25,1 МПа; 0,77 и 0,62%. Колебания прочностных свойств термоупрочнеиной арматуры из стали такого типа но высоте слитка массой 8,3 т не превышает 150 МПа, что укладывается в рамки требований ГОСТ 10884—81 по каждому классу. Еще более высокая однородность и стабильность механических свойств наблюдается при повышении содержания кремния до 1,5%. При содержании кремния менее 1% равномерность и стабильность свойств по длине прутков и ио высоте слитка ухудшаются.

Отметим, что если в низко- углеродистой стали кремнемар- ганцовистой композиции, содержащей около 1% Si, снизить содержание марганца до 0,7%, то это неблагоприятно сказывается на качестве арматуры. Из-за ухудшения прокаливаемости ао,2 и (тв снижаются, а отношение <*02,/ов уменьшается с 0,80—0,85 до 0,72. Это приводит к возможности «выпадения» термоупрочненной арматуры из более высокого класса, например, Ат—VI, в более низкой — Ат—V. С увеличением диаметра упрочняемой арматуры эти неблагоприятные особенности будут проявляться все более заметно

Итак, термическое упрочнение с прокатного нагрева арматуры из низкоуглеродистой стали, содержащей 1 —1,5% Мп и 1—1,5% Si, обеспечивает, в отличие от вышерассмотренных сталей других композиций, достаточно удовлетворительную однородность механических свойств по длине прутков и высоте слитка.

Полуспокойные стали. В термически упрочненном состоянии обычная полуспокойная сталь марки СтЗпс и аналогичная сталь, микролегированная ниобием до 0,09%» характеризуется недопустимо большим общим разбросом прочностных, свойств по длине прутков и по высоте слитка — 350—450 МПа, что не укладывается в рамки требований никакого класса по ГОСТ 10884—81

Полуспокойная сталь, микролегированная ванадием (до 0,07%), обнаруживает в термоупрочненном состоянии несколько лучшие свойства, но и в этом случае колебания временного сопротивления достигают 200 МПа, что не укладывается в рамки требований заданного класса, например, Ат—VI.

Поэтому применять низкоуглеродистые полуспокойные стали типа СтЗпс, в том числе микролегированные ванадием или ниобием, для изготовления высокопрочной термоупрочненной арматуры с прокатного нагрева нецелесообразно.