ответственных конструкций с большими усилиями, а также при знакопеременных и вибрационных воздействиях применяют спокойную сталь, а в менее ответственных - полуспокоиную и ки-

""вависимости от назначения и гарантируемых характеристик углеродистая сталь подразделяется на три группы:

группа А - гарантируются механические свойства;

группа Б - гарантируется химический состав;

группа В - гарантируются механические свойства и отдельные требования по химическому составу.

В строительных конструкциях применяется преимущественно сталь группы В, так как для обеспечения прочности необходима гарантия механических свойств, а для свариваемости и высокого качества стали требуется соблюдение норм по химическому составу. Для второстепенных нерасчетных элементов конструкций иногда применяется сталь группы Б. Сталь группы А в строительных конструкциях, как правило, не применяется.

ГОСТ 380-71 предусмотрено изготовление низкоуглеродистой полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца, которая обладает улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению с обычными полуспокойными сталями.

В зависимости от нормируемых показателей стали всех групп подразделяют на категории, табл. II.2 (знак -j- означает, что показатель нормируется).

ТАБЛИЦА 1Г2

НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ КАТЕГОРИЙ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Обозначения марок углеродистой стали обыкновенного качества по гост 380-71 приняты буквенно-цифровыми. Буквы Ст означают слово «сталь», цифры О, 1, 2, 3, 4 и т. д. - условный порядковый номер марки в зависимости от химического состава стали и ее свойств. Для стали групп Б и В перед обозначением марки стали ставится буква Б или В. Степень раскисления стали обозначается индексами «сп» (спокойная»), «пс» (полуспокойная) и «КП» (кипящая), добавляемыми к обозначению марки стали.

Для обозначения полуспоконной стали с повышенным содержанием марганца после номера марки ставят букву Г. Для обозначения категории стали в конце ставится ее номер (для первой категории номер не ставится). Например, обозначение ВСтЗспЗ соответствует марке стали 3, спокойной, группы В, 5-й категории; обозначение ВСтЗГпсБ - соответствует марке стали 3 с повышенным содержанием марганца, полуспокойной, 5-й категории; обозначение Ст1кп - марке стали 1, кипящей, группы А, 1-й категории.

В целях унификации применения и упрощения заказа требуемой стали Нормами проектирования предусмотрено применение в строительных конструкциях низкоуглеродистых сталей только следующих способов выплавки и категорий:

полуспокойной - 6-й категории (ВСтЗпсб);

спокойной и полуспокойной с повышенным содержанием марганца- 5-й категории (ВСтЗеп5, ВСтЗГпс5);

кипяией - 2-й категории (ВСтЗкп2).

Наиболее распространенной в строительных металлических конструкциях является сталь марки СтЗ. Сталь 3* обладает достаточно высоким пределом текучести ат = 23-24 кН/см, пластична, хорошо сваривается, надежно работает при различных силовых воздействиях.

По ГОСТ 6713-53 поставляются углеродистые стали повышенного качества марок СтЗмост и М16С, содержащие меньше вредных примесей. Эти стали предназначены для строительства мостов, но иногда их применяют для особо ответственных конструкций промышленных и гидротехнических сооружений.

Как уже отмечалось, специальной термической обработкой можно улучшить механические свойства углеродистых и низколегированных сталей, повысив их прочность без большого снижения пластичности В настояшее время по ГОСТ 14637-69 поставляется сталь СтТпс и ВСт Теп с пределом текучести 29 кН/см получаемая на основе углеродистой стали.

* Ввиду того что основные расчетные характеристики марки стали являются одинаковыми вне зависимости от способа выплавки, степени раскисления и условий поставки, в дальнейшем изложении наименованием «Сталь 3» обозначается вся разновидность данной марки: ВСтЗсп5, ВСтЗпсб, BCt3k!i2 и т. д.

2-676 17

Рис. 11.1. Микроструктура низкоуглеродистой стали

Низколегированные и среднелегированные стали поставляются по гост 5058-65* и по специальным техническим условиям (ЧМТУ). Обозначение марок низколегированных сталей построено по следующему принципу: первые цифры обозначают среднее количество углерода в сотых долях процента, буквы показывают наличие легирующих компонентов, цифры за буквами указывают количество легирующего компонента в целых

процентах (цифра I обычно не проставляется); если легирующего компонента меньше 0,3%, то он в обозначение марки не вводится. Например, марка 10ХСНД обозначает сталь со средним содержанием углерода 0,1 %> легированную хромом, кремнием, никелем и медью в количествах более 0,3% и менее 1%; сталь 14ГС содержит в среднем 0,14% углерода и до 2% марганца (обозначения компонентов даны на стр. 12).

При применении литья в строительных конструкциях (например, литые опорные устройства тяжелых конструкций) употребляется сталь для отливок по ГОСТ 977-65* марок 15Л, 25Л, 35Л и 45Л или серый чугун для отливок по ГОСТ 1412-70 марок С12-28, С15-32, С18-36, С24-44, С28-48.

По своей структуре низкоуглеродистая сталь является однородным кристаллическим телом, состоящим из зерен (кристаллов) феррита, занимающих почти весь объем стали, а также перлитовых и цементитовых включений между зернами феррита и по его граням.

На рис. II.1 показана микроструктура низкоуглеродистой стали, полученная на шлифе стали путем его травления, где зерна феррита имеют светлую окраску, а перлита и цементита - темную.

Феррит представляет собой кристаллы чистого железа, он мягок и пластичен, предел текучести его равен примерно 10 кН/см, предел прочности 25-30 кH/cм относительное удлинение около 50%.

Цемент представляет собой химическое соединение железа с углеродом РезС (карбид железа). Цементит очень тверд, прочен и упруг. Его предел прочности 80-100 кН/см при удлинении всего 1%. Перлит является смесью цемента РсзС с ферритом, образующимся по границам зерен феррита. Механические характеристики перлита занимают среднее положение: предел прочности 60-80 кН/см2, удлинение 5-20%.