Технологические свойства сталей для металлических конструкций

Поэтому для обеспечения невысокой трудоемкости перечисленных технологических операций и, самое главное, гарантированного качества изготовления металлических конструкций, к стальному прокату предъявляют ряд специальных технологических требований.

Обрабатываемость резанием и давлением

Обработка резанием малоуглеродистых и низколегированных сталей для металлических конструкций, отличающихся сравнительно невысокими твердостью и прочностью, обычно не вызывает затруднений и производится серийными режущими инструментами на обычном металлообрабатывающем оборудовании.
Способность стали к холодной деформации при различных операциях обработки зависит от напряжения течения при заданной деформации, которое определяет деформирующие усилия, степень деформационного упрочнения, максимальную равномерную пластичность (до образования шейки) и общую пластичность. Известно, что для достижения хорошей деформируемости стали в холодном состоянии необходимо обеспечить в ней минимальное содержание углерода (т. е. перлита в структуре) и объемной доли неметаллических включений. Поэтому, с точки зрения деформируемости в холодном состоянии, более предпочтительным способом упрочнения стали является измельчение зерна феррита, так как при этом напряжение течения и степень деформационного упрочнения возрастают примерно до одинаковых значений, в результате чего равномерная пластичность практически не изменяется, а общая пластичность до разрушения увеличивается.

Деформируемость сталей в холодном состоянии обычно определяют при технологических испытаниях на изгиб по ГОСТ 14019 образцов, вырезанных из фасонного и полосового проката вдоль, а листового — поперек направления прокатки на специальной оправке диаметром, равным одной или двум толщинам образца. При этом критерием способности проката к холодному деформированию служит отсутствие трещин (надрывов) на растянутой поверхности образца при его изгибе до параллельности сторон.

В процессе холодной деформации, даже при сравнительно небольших обжатиях (1-5%), рассматриваемые стали подвергаются деформационному упрочнению-наклепу, значительно снижающему их пластичность и вязкость в направлении деформации. На ЗМК, как правило, не применяют по экономическим соображениям термический или другие известные способы снятия наклепа в элементах конструкций. Поэтому для обеспечения высокой надежности стальных конструкций, в процессе изготовления которых имеет место предварительная холодная деформация металла, необходимо применять стали с достаточным запасом пластичности и вязкости, который полностью компенсировал бы негативное влияние наклепа.

В элементах стальных конструкций при эксплуатации могут развиваться процессы деформационного (или механического) старения, значительно снижающего, так же как и наклеп, их сопротивление хрупкому разрушению, особенно при отрицательных климатических температурах. Известно, что интенсивность развития деформационного старения связана с миграцией примесных атомов внедрения, т.е. во многом зависит от химического состава и технологии производства стального проката. Склонность стали к деформационному старению характеризуется ударной вязкостью (по отечественным стандартам) образцов с U-образным надрезом, вырезанных из проката (заготовки), предварительно подвергнутого холодной деформации растяжением и последующему низкотемпературному отпуску. В ГОСТ 7268 установлены предварительная равномерная деформация при растяжении на уровне 10%, а температура отпуска — 250° С при. выдержке 1 ч. Горячекатаный прокат, после деформационного старения используемый для изготовления металлоконструкций, для гарантии надежности их работы по ГОСТ 19281 и ГОСТ 27772 должен иметь KCU≥29Дж/см².