Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей

Строительные стали (СТС) применяются при создании различного вида конструкций, используемых в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах, мостах, вагонах, резервуарах.

Учитывая условия эксплуатации, материалы должны выдерживать:

статические и динамические нагрузки при различных температурах,
сопротивляться образованию трещин,
сохранять структуру и механические свойства,
иметь высокие прочность,
свариваемость,
сопротивление вязкому разрушению.

Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры – предел текучести материала, Н/мм², далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.

Наиболее действенным средством снижения металлоёмкости и стоимости конструкций является повышение прочности сталей. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструкций, а следовательно, и их масса существенно зависят от предела текучести и временного сопротивления (предела прочности) материалов.

Поэтому в СНГ установлены 7 основных типов прочности, которым соответствуют пределы текучести: не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 Н/мм². Стали первого типа условно принято называть сталями нормальной прочности, трёх следующих – повышенной прочности, а трёх остальных – высокой прочности.

СТС, свойства которых описаны далее, входят во все три раздела:

С235, С245, С255, С275 относятся к первому типу прочности;
С285, С345, С345Т, С345К, С375, С375Т, С390, С390Т, С390К –ко второму;
С440, С590, С590К – к третьему.

Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.

Как следует из табл. 1, для СТС в качестве легирующих используются вещества, упрочняющие материал, такие как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства СТС находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.

Основные механические характеристики проката из СТС приведены в табл. 2 и 3.

СТС являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах, при этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.

В табл. 4 дается перечень иностранных марок материалов, близких по химическому составу к отечественным СТС.

Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивляемостью слоистому разрушению) в качестве критерия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не менее 15– 30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленному воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005– 0,010%.

Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9% при углероде не более 0,1%. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σ_в ≥ 630 Н/мм², σ_0,2 ≥ 470 Н/мм², δ ≥ 15–20%.

Таблица 1.

1. Химический состав строительных сталей

Марка стали	Массовая доля элементов, в %
Марка стали	С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu	V	другие
С235	≤0,22	≤0,05	≤0,60	≤0,050	≤0,040	≤0,30	≤0,30	≤0,30	—	—
С245 С275 С345Т С375Т	≤0,22	0,05–0,15	≤0,65	≤0,050	≤0,040	≤0,30	≤0,30	≤0,30	—	—
С255 С285 С345Т С375Т	≤0,22 ≤0,22 ≤0,20	0,15–0,30 0,05–0,15 0,15–0,30	≤0,65 0,80–1,10 0,80–1,10	≤0,050	≤0,040	≤0,30	≤0,30	≤0,30	—	—
С345 С375 С390Т	≤0,15	≤0,80	1,30–1,70	≤0,040	≤0,035	≤0,30	≤0,30	≤0,30	—	—
С345К	≤0,12	0,17–0,37	0,30–,60	≤0,040	0,070–0,120	0,50–0,80	0,30–0,60	0,30–0,50	—	Al 0,08–0,15
С390	≤0,18	≤0,60	1,20–1,60	≤0,040	≤0,035	≤0,40	≤0,30	≤0,30	0,07–0,12	N 0,015–0,025
С390К	≤0,18	≤0,17	1,20–1,60	≤0,040	≤0,035	≤0,30	≤0,30	0,20–0,40	0,08–0,15	N 0,015–0,025
С440	≤0,20	≤0,60	1,30–1,70	≤0,040	≤0,035	≤0,30	≤0,30	≤0,30	0,08–0,14	N 0,015–0,025
С590	≤0,15	0,40–0,70	1,30–1,70	≤0,035	≤0,035	≤0,30	≤0,30	≤0,30	0,07–0,15	Mo 0,15–0,25
С590К	≤0,14	0,20–0,50	0,90–1,40	≤0,035	≤0,035	0,20–0,50	1,40–1,75	≤0,30	0,05–0,10	Mo 0,15–0,25 N 0,02–0,03 Al 0,05–0,10
Примечания : Буква Т означает, что сталь термоупрочненная. Один их трех вариантов химического состава сталей С255 и С385 (строка 3 таблицы) выбирает производитель. При этом прокат, имеющий 0,15–0,30% Si и 0,8–1,1% Mn (третий вариант), для стали С255 изготавливают толщиной не менее 30 мм, а для стали С285 – не менее 16 мм. Массовая доля меди в сталях С345,С375, С390 и С440 может быть установлена в пределах 0,15–0,30%, тогда в обозначении стали добавляется буква Д, например С345Д. В сталях С245, С255, С275 и С285 допускается увеличение марганца до 0,85%. В стали С345К допускается по согласованию с потребителем снижение доли никеля до 0,3%. В стали С590К возможна замена части никеля кобальтом. Допускается изготовлять прокат стали 390Т с химическим составом сталей С345 и С375. Допускается изготовлять листовой прокат толщиной до 12 мм сталей С345Т и С375Т с химическим составом сталей С245 и С255. Там, где азот не указан, его содержание должно быть не более 0,008% (при выплавке в электропечах не более 0,012%). Массовая доля мышьяка во всех сталях – не более 0,08%.

Таблица 2.

2. Механические свойства фасонного проката

Марка

стали

Толщина

проката,

мм

σ_т,

Н/мм²

σ_в,

Н/мм²

δ,

KCU, Дж/см²

При температуре, °C

После

старения

– 20

– 40

– 70

не менее

С235

4–20

21–40

235

225

360

—

С245

4–20

21–25

26–30

245

235

370

—

С255

4–10

11–20

21–40

255

245

235

380

370

—

С275

4–10

11–20

275

390

380

—

С285

4–10

11–20

285

275

400

390

—

С345

4–10

11–20

21–40

345

325

305

490

470

460

—

С345К

4–10

345

470

—

С375

4–10

11–20

21–40

375

355

335

510

490

480

—

Примечание.

Для сталей С245, С255, С275 и С285 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 49 Дж/см².

Таблица 3.

3. Механические свойства листового и широкополосного универсального проката

Марка стали	Толщина проката, мм	σ_т, Н/мм²	σ_в, Н/мм²	δ, %	KCU, Дж/см²
					При температуре, °C			После старения
					– 20	– 40	– 70	После старения
		не менее
С235	2–3,9 4–20 21–40 41–100 Свыше 100	235 235 225 215 195	360 360 360 360 360	20 26 26 24 24	– —	– —	– —	—
С245	2–3,9 4–10 1–20	245 245 245	370 370 370	20 25 25	—	—	—	29 29
С255	2–3,9 4–10 11–20 21–40	255 245 245 235	380 380 370 370	20 25 25 25	— 29 29 29	—	—	— 29 29 29
С275	2–3,9 4–10 11–20	275 275 265	380 380 370	18 24 23	—	—	—	— 29 29
С285	2–3,9 4–10 11–20	285 275 265	390 390 380	17 24 23	— 29 29	—	—	— 29 29
С345	2–3,9 4–10 11–20 21–40 41–60 61–80 81–160	345 345 325 305 285 275 265	490 490 470 460 450 440 430	15 21 21 21 21 21 21	—	— 39 34 34 34 34 34	— 34 29 29 29 29 29	— 29 29 29 29 29 29
С345К	4–10	345	470	20	—	39	—	—
С375	2–3,9 4–10 11–20 21–40	375 375 355 335	510 510 490 480	14 20 20 20	—	— 39 34 34	— 34 29 29	— 29 29 29
С390	4–50	390	540	20	—	—	29	—
С390К	4–50	390	540	19	—	—	29	—
С440	4–30 31–50	440 410	590 570	20 20	—	—	29 29	—
С590	10–36	590	685	14	—	34	—	—
С590К	10–40	590	685	14	—	—	29	—
Примечания . Для сталей С245, С255, С275, С285 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 39 Дж/см². Для сталей С390, С390К, С440 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 34 Дж/см². Для стали С590 допускается снижение σ_т и σ_в на 50 Н/мм², а δ – на 2% (в абсолютных единицах). Нормы ударной вязкости приведены для проката толщиной 5 мм и более.

Таблица 4.

4. Зарубежные строительные стали, аналоги отечественных

Марка	Страна	НД
С235	Россия	ГОСТ
USt 37-2 S 235 JRG1	Германия Евронормы	DIN EN
С245	Россия	ГОСТ
RSt 37-2 S 235 JRG2	Германия Евронормы	DIN EN
С255	Россия	ГОСТ
St 37-3U 36 S 235 J0	Германия США Евронормы	DIN ASTM EN
С275	Россия	ГОСТ
St 44-2 S 275 JR	Германия Евронормы	DIN EN
С285	Россия	ГОСТ
St 44-3U Grade 70 S 275 J0	Германия США Евронормы	DIN ASTM EN
С345	Россия	ГОСТ
St 52-3N S 355 J2G3	Германия Евронормы	DIN EN
С345K WR 50 A SPA-H	Россия Великобритания Япония	ГОСТ B.S. JIS
C375	Россия	ГОСТ
TStE 380 SLA 325	Германия Япония	DIN JIS
C390, C440	Россия	ГОСТ
55C, 55EE TStE 420 TStE 460 Grade B Grade D Grade 65	Великобритания Германия Германия США США США	B.S. DIN DIN ASTM ASTM ASTM
C590K	Россия	ГОСТ
Grade 100 W Type H Grade F SHY 685 N	США США Япония	ASTM ASTM JIS

1. Химический состав строительных сталей

2. Механические свойства фасонного проката

3. Механические свойства листового и широкополосного универсального проката

4. Зарубежные строительные стали, аналоги отечественных

Похожие статьи

Монтажные краны — Справочник

Механические свойства литейных чугунов

Полосы прокаливаемости стали. Графики и таблицы прокаливаемости

Составитель технической библиотеки: