Высокопрочная арматурная сталь

Раздел: Учебники

Опыт производства свариваемой термически упрочненной арматурной стали класса Ат—ШС показал, что удовлетворительная свариваемость без существенного разупрочнения может иметь место при повышении прочностных свойств стали в процессе упрочнения на один класс в сравнении с горячекатаным состоянием. Поэтому при определении марки стали для свариваемой термически упрочненной арматуры класса Ат—IVC были выбраны стали класса А—III в горячекатаном состоянии марок 25Г2С и 35ГС и кремнсмарганцовистая сталь 08Г2С. Термическое упрочнение осуществляли путем прерванной закалки движущихся стержней с последующим их самоотпуском.

Отработку технологии термического упрочнения стержней осуществляли на действующих установках для термического упрочнения арматурной стали, расположенных в потоке мелкосортных станов 250-5 Криворожского (стержни диаметром 16—28 мм) и 250-1 Западно-Сибирского (стержни диаметром 12 и 14 мм) металлургических комбинатов. Установки состоят из 3—5 охлаждающих прямоточных устройств, расположенных последовательно друг за другом и одного устройства, используемого для предварительного охлаждения. Для опытов использовали квадратные заготовки исследуемых сталей сечением 80X80 мм поточного производства; выплавка стали, проката слитков и заготовок на арматурный профиль велась согласно действующей технологии.

Стержни арматурной стали, выйдя из чистовой клети стана / с температурой около 1030—1050°С попадают в блок предварительного охлаждения 3, где охлаждаются водой, подазаемой под давлением 0,5—1,2 МПа, до 900—950 °С. Далее они подаются рольгангом к установке 4У в которой охлаждаются водой, подаваемой под давлением 1,5—2,0 МПа и режутся на летучих ножницах 2 на длину 80—90 м. В процессе перемещения стержней от установки к холодильнику 5 происходит их самоотпуск. При этом поверхностные слои стержня нагреваются за счет тепла центральной зоны и подвергаются отпуску при —450—500 °С, а внутренние слои металла, благодаря быстрому отводу тепла, ускоренно охлаждаются.

При упрочнении стали марки 35ГС получены самые низкие значения относительного удлинения при большом разбросе прочностных свойств. Поэтому она не была рекомендована для изготовления свариваемой арматуры класса Ат—IVC.

Опыты но термическому упрочнению арматурной стали марки 25Г2С диаметром 12 и 14 мм позволили оценить влияние отдельных факторов на изменение механических свойств. Так было определено, что изменение содержания углерода в стали 25Г2С в пределах марочного состава на 0,01% вызывает изменение величины (7и на 10 МПа, изменение скорости прокатки на 0,1 м/с изменяет ав на 25—20 МПа; изменение давления воды в блоке предварительного охлаждения на 0,1 МПа вызывает изменение ап на —10 МПа.

Исследования макро- и микроструктуры проводили на образцах стали марки 25Г2С в горячекатаном и термически упрочненном на три уровня прочности (ств — 860, 940 и 1040 МПа) состояниях.

Изучение макроструктуры упрочненной стали показало, что по сечению стержней наблюдается две зоны — внешнее кольцо и внутренний круг с переходным участком. Такое- строение макроструктуры соответствует двум схемам превращения аустенита в процессе прерванной закалки с последующим самоотпуском: аустенит поверхностной зоны претерпевал мартен- ситное и мартенсито-бейнитное превращение с последующим кратковременным отпуском; аустенит внутренней зоны претерпевал распад в области образования бейнита.

Такое различие в механизмах превращения аустенита при термическом упрочнении низколегированной стали на класс Ат—IVC в потоке прокатного стана по схеме «прерванная закалка с самоотпуском» вызвано различием в скоростях охлаждения поверхностных и внутренних слоев металла арматурных стержней.

Исследования распределения твердости по сечению арматурных: стержней согласуются с распределением структур в различных зонах. На поверхности твердость максимальна и снижается к центру. Твердость поверхностных стержней не имеет существенного различия в зависимости от уровня прочности, однако в центральной зоне она различна. Чем ниже исходный уровень прочности, тем ниже твердость металла центральной зоны. При этом следует отметить, что она остается выше твердости стали 25Г2С в горячекатаном состоянии. Это свидетельствует о том, что повышение свойств до уровня класса Ат—IVC обеспечивается совместным упрочнением металла по всему сечению стержня.

В процессе изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций арматурные стержни класс? Ат—IVC с целью создания натяжения подвергаются электрочагреву до 350°С за 1—5 мин без выдержки при контролируемой температуре. При этом механические свойства стали должны оставаться' на уровне соответствующих требований.

Результаты опытов по оценке влияния температуры электронагрева на свойства стали класса Ат—IVC марки 25Г2С показали, что даже при нагреве до 400—450°С временное сопротивление стали находится на уровне исходных данных, а в некоторых случаях превышает исходные на 2—5%.

Условный предел текучести ао,2 после нагрева до температуры 400—450°С увеличивается на 5—7%, а условный предел упругости а0>02 на 8—12% по сравнению с исходными результатами