Чугуны и стали

Металлы, применяемые в строительстве, подразделяются на две группы: черные и цветные.

Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. В зависимости от содержания углерода черные металлы делятся на чугуны и стали. На долю черных металлов приходится около 95 % производимой в мире металлопродукции. Все нежелезные металлы и сплавы на их основе называются цветными.

Из металлов наибольшее применение в строительной индустрии находят чугуны и стали.

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода более 2 %, в состав которых входят также кремний, марганец, сера и фосфор. Различают белые, серые и ковкие чугуны.

Белыми чугунами называют железоуглеродистые сплавы, в которых весь углерод химически связан с железом в виде цементита Fe3C. Белые чугуны имеют высокую твердость и хрупкость, вследствие чего в чистом виде их мало используют в технике, а применяют чаще в качестве сырья для переделки в сталь (переделанный чугун) и для получения ковких чугунов.

Серыми называют чугуны, в которых углерод частично или полностью находится в состоянии графита. Эти чугуны широко применяют для изготовления различных изделий, поэтому их называют еще литейными.

Ковкими называют чугуны, получаемые термической обработкой отливок из белого чугуна. Ковкие чугуны отличаются от серых большей пластичностью. По своим механическим свойствам ковкие чугуны занимают промежуточное положение между сталями и серыми чугунами. В доменных печах выплавляют также специальные чугуны, так называемые ферросплавы. Они представляют собой сплавы железа с марганцем - ферромарганец, с кремнием - ферросилиций и др. Ферросплавы применяют при получении стали как раскислители или как легирующие добавки.

Сталями называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 2 %. По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные. В состав углеродистых сталей кроме железа и углерода входят кремний, марганец, фосфор, сера (не более 1 %). В состав легированных сталей для направленного улучшения их свойств вводят легирующие элементы, например никель, хром, вольфрам, ванадий и др.

По применению в промышленности стали подразделяют на конструктивные, имеющие в своем составе до 0,65 % углерода, и инструментальные, содержащие 0,65-1,5 % углерода. Конструкционные стали применяют при изготовлении строительных конструкций и деталей машин, а инструментальные - для изготовления инструмента.

Стали по химическому составу подразделяются на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали. В зависимости от областей применения их делят на конструкционные высокого качества, обыкновенного качества и инструментальные. Стали, применяемые в строительной индустрии, классифицируют по качеству, назначению и по способу выплавки.

По качеству и назначению сталь классифицируют на: углеродистую обыкновенного качества; углеродистую конструкционную; углеродистую горячекатаную для мостостроения; углеродистую толстолистовую и широкополосную термически обработанную; рельсовую; низколегированную конструкционную.

По способу обработки строительные стали классифицируют на три группы: горячего проката, холодной вытяжки (стальная арматура для железобетонных изделий); комбинированной обработки.

Наиболее широко применяют сталь углеродистую обыкновенного качества. Из нее изготовляют фасонные гнутые профили (см. схему ниже):

Сортамент прокатных стальных профилей

а - сталь: 1 - круглая; 2 - квадратная; 3 - полосовая; 4 - шинная; 5, 6 - уголковая; б - профили: 7 - зетовый; 8 - тавровый; 9 - двутавровый; 10 - колонный; 11 - корытный; 12 - оконный; 13 - шпунтовый; 14 - швеллер; 15 - рельс.

В зависимости от химического состава и механических свойств углеродистую сталь обыкновенного качества классифицируют на две группы и одну подгруппу: группа А - поставляется по механическим характеристикам; группа Б - поставляется по химическому составу; подгруппа В - поставляется по механическим характеристикам с дополнительными требованиями по химическому составу.

Легированные стали. В состав легированных сталей специально вводят один или несколько элементов, улучшающих их физико-механические свойства. Легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу и структуре. По назначению они делятся на три основные группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми физико-механическими свойствами. По химическому составу марки легированной стали устанавливают в соответствии с ГОСТ. Для маркировки принята буквенно-цифровая система, например: С - кремний, Г - марганец, Х - хром, Н - никель и т.д.

Легированные стали отличаются высокой пластичностью и повышенной прочностью, что позволяет снизить массу металлических конструкций.