Кіріспе: Болат пластинкаларды таңдауда материалдың қасиеттерінің маңызы
Балқытқан болаттың қасиеттері барлық құрылымдық және механикалық жобалаулардың негізін құрайды. Бұл қасиеттер болат плитасының қолданылатын күштерге, орта жағдайларына және өндіріс процестеріне қалай реакция беретінін анықтайды. Химиялық құрамы, механикалық әрекеті және өңдеу сипаттамалары арасындағы байланысты түсіну инженерлерге, дайындаушыларға және сатып алу мамандарына әрбір қолданыс үшін ең тиімді материалды таңдау үшін маңызды. Болат плиталары химиялық құрамы бойынша — негізінен көміртегі мөлшері мен қоспалы элементтер бойынша — топталады, бұл олардың беріктік шегі, созылу беріктігі, қаттылығы, пластикалығы және төзімділігі сияқты механикалық қасиеттеріне тікелей әсер етеді. Ең көп таралған болат плиталары — көміртекті құрылымдық болаттар, олардың көміртегі мөлшері әдетте 0,06%–дан 0,22%–ға дейін, ал ең көп қолданылатыны — 0,25%–тен төмен. Жоғары көміртегі мөлшері әдетте беріктікті арттырады, бірақ пластикалығын және дәнекерленуін төмендетеді, сондықтан материалды таңдағанда осы негізгі теңестіру факторын мұқият тепе-теңдікке келтіру керек.
Механикалық қасиеттер: Ағысу шегі, Созылу беріктігі және Ұзару
Темір көпіршіктерінің механикалық қасиеттері — құрылымдық жобалау мен материалды таңдаудың негізгі критерийлері. Тұрақтылық күші материалдың пластикалық деформацияға ұшырау басталатын кернеуді көрсетеді, ол серпімді әрекеттің шегін белгілейді. Тартылу күші материалдың сынғанға дейін көтере алатын ең жоғарғы кернеуді көрсетеді, сонымен қатар соңғы жүк көтеру қабілетін қамтамасыз етеді. Узарту пластикалықты өлшейді — сынбай деформациялану қабілетін, бұл пішіндеу операциялары үшін маңызды және артық жүктеме жағдайларында қауіпсіздік шегін қамтамасыз етеді.
ASTM A36 стандарты бойынша, ең көп тараған төмен көміртекті құрылымдық болатта ағысу шегінің минимумы 36 ksi (шамамен 250 MPa), созылу беріктігі 58–80 ksi (400–550 MPa) аралығында, ал ұзарудың минимумы 18% құрайды. Бұл қасиеттердің тепе-теңдігі A36 болатын жалпы құрылымдық қолданыстарға, ғимараттардың қолдағыш элементтеріне, көпір бөліктеріне, тірек пластинкаларына және машина бөлшектеріне қолдануға ыңғайлы етеді.
Жоғары беріктікті сорттар қиын қолданыс салалары үшін жақсарылған сипаттамалар ұсынады. Құрылыс қолданысында кеңінен қолданылатын ASTM A572 Grade 50 үшін ең төменгі ағу шегі 50 ksi (345 MPa). Өте жоғары беріктікті қолданыс салалары үшін арнайы болат плиталары ағу шегін 670–870 N/mm², созылу шегін 780–940 N/mm² дейін жеткізе алады. Q345qC (көпірлік болат) ағу шегі 345 MPa, ал Q460C сияқты жоғары беріктікті сорттар ағу шегін 460 MPa-ға дейін қамтамасыз етеді. Плита қалыңдығы артқан сайын механикалық қасиеттері төмендейді. Q235B үшін ағу шегі қалыңдыққа байланысты өзгереді: 16 мм-ге дейінгі қалыңдықта — 235 MPa, 16–40 мм аралығында — 225 MPa, 40–100 мм аралығында — 215 MPa, 100–150 мм аралығында — 195 MPa.
Химиялық құрамы: Болат қасиеттерінің негізі
Болат плиталардың химиялық құрамы олардың механикалық қасиеттерін, дәнекерлену қабілетін және коррозияға төзімділігін анықтайды. Көміртегі негізгі беріктік беруші элемент болып табылады: көміртегі мөлшері артқан сайын беріктік пен қаттылық артады, бірақ пластикалықтық пен дәнекерлену қабілеті төмендейді. ASTM A36 стандарты бойынша көміртегінің максималды мөлшері шамамен 0,26%, ал A572 Grade 50 сияқты жоғары беріктікті маркаларда көміртегі мөлшері 0,23% дейін жетеді. Марганец беріктікті және қаттылану қабілетін арттырады; A36 маркасындағы марганец мөлшері әдетте 0,60–0,90% құрайды. Фосфор мен күкірт қоспалар ретінде бақыланады; A283 Grade C болаты үшін екі элементтің де максималды мөлшері 0,030% құрайды.
Baskha baska qosymsha qoshpalı elementter qasietterdi tağamda jasaıdy. A588 korroziyağa tuıraqtaıtyrılğan polıq temırda atmosferalıq korroziyany jogsartu ushın xrom, nikel jəne mis bar. Niobıı jəne vanadıı HSLA (jogarğı berıktık tөmen qosymsha qoshpalı) polıq temırlerge dənəlerdı tağamda jasaıdy jəne shöguştey kүshtelendıru ushın qosylady. Kөmır ekvivalentı (CEV) mənishi paydalanıwshylyqty bağalaıdy; tөmen CEV mənisleri jalyıqtıryw dyktylyğyn jaksarı etedi.
Qataylyq, soğysqa berıktık jəne syırtıwğa berıktık
Qataylyq materialdyn syırtıwğa jəne soğysqa berıktıgyn olshtırady, bul sızıwsha syırtıw jəne soğysqa uqytyrılıp qolaylanatyn qollanıslar ushın mańyzdy. Brinell qataylygy polıq temırler ushın eń kөp qollanılatyn olshtırıw bolyp tabylady. AR450F syırtıwğa berıktık polıq temırınyń Brinell qataylyғy 430–480 BHN aralyğında bolady, bul syırtıwğa berıktık jəne soğysqa berıktık qasietterı kerek etetın qollanıslar ushın dizaynlanğan. NM500 syırtıwğa berıktık polıq temırı HV qataylyғy 500–520, akıwshylyq berıktıgы 1222 MPa jəne sózıwshylyq berıktıgы 1583 MPa deńgeıde bolady.
Соққыға төзімділік – бұл материалдың қатты жүктеме кезінде энергияны сіңіру қабілетін сипаттайды, бұл төмен температурада қолданылатын өнімдер үшін өте маңызды. Шарпи V-ойығы сынағы соққыға төзімділікті сандық бағалайды. ASTM A633 нормаланған жоғары беріктіктегі төмен легирленген болат төмен сыртқы температурада (−50°F немесе −45°C) пайдалануға және дайындалған материалда күтілетіннен жоғары ойық төзімділігі қажет болғанда ерекше қолайлы. Жоғары беріктіктегі теңіз плиталары −60°C температурада Шарпи соққыға төзімділігінің энергиясын 90 Дж астам мәнге дейін жеткізе алады. HARDOX сияқты тозуға төзімді плиталар жоғары беріктікпен қатар жақсы төзімділікті де қамтамасыз етеді.
Дәнекерлеуге қабілеттілігі, пішіндеуге қабілеттілігі және өңдеу сипаттамалары
Полаттың өңдеу сипаттамалары — дәнекерлеу, пішіндеу және өңдеу қабілеті — оны соңғы бөлшектерге қаншалықты оңай өңдей алуын анықтайды. Дәнекерлеу қабілеті негізінен көміртегі эквиваленті (CEV) деп аталатын химиялық құрамға тәуелді. Төмен CEV мәндері жақсы дәнекерлеу қабілетін көрсетеді. ASTM A36 үшін стандартты процедурада өте жақсы дәнекерлеу қабілеті қамтамасыз етіледі. Дәнекерлеуден кейінгі жылумен өңдеу (PWHT) дәнекерлеу қасиеттерін әлдеқайда жақсартуы мүмкін; мысалы, 550°C температурада 75 минут PWHT ұзақтығы шекті тартылу беріктігін 5%, аққыштық шегін 10% және соққыға беріктігін 31% арттыруы мүмкін.
Формалану қабілеті — бұл материалдың сызат түсірмей, иілу, штамптау және терең созылу әдістерімен өңделуінің қабілеті. Суытылған дөңгелек болат парақтары өлшемдік дәлдігі жоғары, сыртқы түрі жақсы, құны төмен және өңдеуге ыңғайлы болғандықтан, олар кең ауқымды машина жасау мен құрылыс саласында қолданылады. Қыздырылған болат плиталары жоғары беріктікке, жақсы тұтқырлыққа және өңдеу мен дәнекерлеу қасиеттеріне ие.
Жиі қолданылатын болат плиталарының маркалары мен олардың қасиеттері
Әртүрлі қолданыстар әртүрлі болат плиталарының маркаларын талап етеді. Astm a36 (төмен көміртекті конструкциялық болат) жақсы дәнекерлену қабілетіне, формалану қабілетіне және жақсы беріктік-салмақ қатынасына ие. ASTM A572 Grade 50 конструкциялық қолданыстар үшін жоғары беріктік қамтамасыз етеді. Astm a516 жақсартылған тісті тұтқырлықты талап ететін дәнекерленетін қысымды ыдыстар үшін негізінен арналған. A588 ауа-райына төзімді болат атмосфералық коррозияға қарсы күшейтілген төзімділік береді. AR400/AR450/AR500 тозуға төзімді болаттар қазбалар мен материалдарды тасымалдау жабдықтары үшін қаттылық пен тозуға төзімділік қамтамасыз етеді. Q235B қытайдың ең көп таралған көміртегілі құрылыс болаты. Бұл материалдың қасиеттерін түсіну құрылыс, қысымдық ыдыстар және ауыр жабдықтар саласында болат плиталарын таңдаудың тиімділігін қамтамасыз етеді.
