Раздел 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ
РЕКОНСТРУКЦИИ ДОМОВ ПЕРВЫХ МАССОВЫХ СЕРИЙ
2.1. Технологии производства основных высокопрочных малоуглеродистых
низколегированных сталей, используемых для изготовления металлических
конструкций ответственного назначения.
Анализ литературы, посвященной разработке строительных сталей, позволяет
сделать вывод о том, что за рубежом работы в этом направлении были начаты в
начале ХХ века. Разработка первых марок горячекатаных сталей базировалась на
повышении предела прочности. Практически не уделялось внимание таким важным
свойствам, как свариваемость, способность к глубокой вытяжке и сопротивление
хрупкому разрушению [12]. Задача повышения предела прочности решалась за счет
повышения содержания углерода в стали, и эта тенденция сохранялась до 30-х
годов нашего столетия. Так, английские стандарты, введенные в это время,
сохранили содержание углерода до 0,27%, но несколько снизили содержание
марганца до 1,5%. Эти стали, удовлетворяли потребителей до тех пор, пока в годы
второй мировой войны не началось широкое внедрение сварки, как способа
соединения металлических конструкций.
В настоящее время широкое распространение для изготовления сварных изделий
ответственного назначения получили малоуглеродистые низколегированные стали.
Области применения их в народном хозяйстве весьма разнообразны и обширны:
промышленное и гражданское строительство, мосто - и судостроение, транспортное,
сельскохозяйственное и тяжелое машиностроение, строительство магистральных
трубопроводов и т. д.
Наиболее важными характеристиками данного класса сталей являются следующие
свойства: прочность (предел текучести), пластичность и вязкость при низких
температурах, низкая переходная температура и хорошая свариваемость.
Исходя из вышеуказанного, к строительным сталям повышенной и высокой прочности
предъявляются следующие требования: 1) высокий предел текучести; 2) низкая
температура перехода в хрупкое состояние; 3) высокая ударная вязкость; 4)
минимальная анизотропия вязкости и пластичности; 5) хорошая свариваемость; 6)
хорошая формуемость.
Для получения всех перечисленных свойств применяются различные виды обработок.
Наиболее эффективными и широко распространенными являются термическая и
термомеханическая обработки.
Весьма перспективным методом упрочнения является освоенная нашей
промышленностью контролируемая прокатка, которая в ряде случаев обеспечивает
более высокий уровень механических свойств по сравнению с термической
обработкой с отдельным нагревом.
Интерес к контролируемой прокатке, как разновидности тмо строительных сталей,
очень велик и это объясняется тем, что контролируемая прокатка приводит к
одновременному повышению прочности, пластичности, вязкости и хладостойкости.
Такое уникальное сочетание свойств, получаемое только в результате
термомеханической обработки, обусловлено тремя основными факторами: созданием
развитой субструктуры в условиях регламентированной деформации в межфазной
аустенитно-ферритной области; формированием весьма дисперсных карбонитридов
ниобия, упрочняющих сталь и стабилизирующих субструктуру; измельчением зерна, а
также созданием текстуры прокатки [104].
Ранее для измельчения зерна использовали алюминий и азот [101]. Позже были
найдены такие эффективные добавки, как ниобий, ванадий и титан. Эти добавки
способствовали дисперсионному упрочнению, повышению предела текучести стали.
Наибольший интерес в качестве микролегирующей добавки вызвал ниобий, так как он
позволял повышать комплекс механических свойств сталей в процессе горячей
прокатки [80].
Развитие контролируемой прокатки было вызвано необходимостью увеличения уровня
сопротивления хрупкому разрушению ниобийсодержащих сталей. Низкий уровень
сопротивления хрупкому разрушению этих сталей был связан с получением в
результате горячей прокатки крупнозернистого аустенита, который в процессе
превращения обеспечивал получение структуры грубого полигонального феррита или
бейнита. Варьируя соотношение хрома и марганца, можно было регулировать
температуру превращения и изменять предел текучести этих сталей от 450 до 900
МПа. Стали бейнитного класса имели преимущество в потенциальной прочности по
сравнению с феррито-перлитными сталями, однако по ударной вязкости уступали им.
Работы по созданию сталей бейнитного класса активно велись в России [24].
Быстрое развитие сталей для контролируемой прокатки снизило интерес к бейнитным
сталям, однако с развитием и изучением процессов контролируемой прокатки
возобновился интерес к игольчатым структурам, так как было показано, что
снижение содержания углерода в этих сталях резко повышает сопротивление
хрупкому разрушению [2].
Контролируемая прокатка позволяет получить оптимальное сочетание прочности и
вязкости при использовании сталей с карбонитридным упрочнением. Карбонитриды
тормозят процессы возврата и рекристаллизации после прокатки, что обеспечивает
получение мелкого зерна стали, хорошо развитой субзеренной структуры и
дисперсионного упрочнения. Применение контролируемой прокатки исключает
последующую термическую обработку.
В то же время эта технология имеет ряд таких недостатков: необходимость
применения дефицитных легирующих элементов, в частности, ниобия, ванадия и
титана, чтобы обеспечить выделение и оптимальное распределение карбидной фазы,
сталь каждой марки нужно прокатывать по своему режиму.
Однако это компенсируется повышенными свойствами получаемыми в стали, и
вследствие этого улучшение показателей работы конструкций из данных сталей в
различных
- Київ+380960830922