Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей

Содержание страницы

1. Химический состав строительных сталей
2. Механические свойства фасонного проката
3. Механические свойства листового и широкополосного универсального проката
4. Зарубежные строительные стали, аналоги отечественных

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

Организация участка для подвижной сборки

Резьбовые соединения крепежных изделий

Перевод твердости HRC, HRA, HRB, HB, HV, HSD (по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и Шору)