uzluga.ru
добавить свой файл
ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫЙ АРМАТУРНЫЙ ПРОКАТ ИЗ КАТАНКИ С КАРБОНИТРИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ

COLD-ROLLED REINFORCEMENT FROM HOT ROLLED ROD STRENGTHENED BY CARBONITRIDES


Ивченко А.В., ст. научный сотрудник, Рабинович А.В., профессор,

Бубликов Ю.А., доцент, Амбражей М.Ю., научный сотрудник,

НМетАУ, Днепропетровск

Ivchenko A.V., senior scientific officer, Rabinovich A.W., professor, Bublikov Yu.A., associate professor, Ambrazhey M.Yu., scientific officer,

NMetAU, Dnepropetrovsk

Одним из эффективных направлений снижения металлоемкости железобетонных строительных конструкций без потери их надежности и долговечности является применение арматурного проката класса прочности В500С, В600 (ДСТУ ENV 10080, [1] и др.), произведенного путем дополнительной холодной пластической деформации круглой гладкой заготовки повышенной прочности в мотках (катанки).

Альтернативой получения катанки повышенной прочности с частичным использованием традиционных технологических решений является сквозная технология, основанная на применении низколегированных конструкционных сталей с карбонитридным упрочнением (КНУ) со «сверхравновесным» содержанием азота, в которых содержание базовых элементов (С, Si, Mn) соответствует рядовым маркам сталей Ст1-Ст3, а расходные коэффициенты при переделе находятся на уровне полуспокойного металла за счет образования рассредоточенной усадочной раковины. Сущность технологии, широко опробованной в промышленных условиях, заключается в микролегировании стали азотом до концентрации, превышающей его растворимость в твердом металле при температуре кристаллизации, в комплексе с титаном и алюминием. При этом удорожание на микролегирование не превышает 2% от стоимости проката. Независимо от степени легирования предлагаемых сталей этого класса основной вклад в обеспечение комплекса перечисленных выше требований вносят избыточные карбонитридные фазы, регулирующие зеренную микроструктуру металла. При этом замена широко используемого для этих целей дорогостоящего и дефицитного ванадия принципиально изменяет механизм формирования микроструктуры, т.к. образование нанонитридных включений титана происходит уже при температуре ликвидус, что предусматривает получение мелкодисперсной литой структуры и позволяет эффективно ограничить рост зерна аустенита при последующих нагревах. Проведенными исследованиями установлено, что образование нитридов титана в жидкой низколегированной стали происходит уже при его содержании ≥ 0,006% и концентрации азота выше 0,010%. Ввод алюминия (0,02-0,04%) позволяет провести не только глубокое раскисление стали, но и обеспечить формирование однородной мелкодисперсной феррито-перлитной структуры за счет образования нитридов алюминия. При этом образование нитридов алюминия происходит только в твердом состоянии в процессе горячей деформации или при термической обработке. Кроме того, указанный уровень концентрации алюминия гарантирует исключение старения продукции из катанки в процессе длительной эксплуатации.

С целью проверки высказанных выше положений, на метизном предприятии холодной пластической деформации для производства арматурного проката с трехсторонним профилем по DIN 488 были подвергнуты образцы катанки диаметром 8 мм из стали с КНУ. Химический состав проката 8 мм из опытной стали с КНУ приведен в таблице 1, результаты испытаний механических свойств в исходном горячекатаном состоянии и холоднодеформированном состоянии представлены в табл. 2.

Таблица 1 – Химический состав опытной стали

Марка стали

Химический состав, % мас.

С

Mn

Si

S

P

Cr

Ni

Cu

Ст3сп

0,19

0,62

0,30

0,010

0,016

0,22

0,13

0,18

Уровень микролегирования стали титаном и алюминием соответствовал указанным выше пределам. Содержание азота рассчитывалось по уравнениям полученным в работе [2].

Таблица 2 –Механические свойства проката из стали Ст3 с КНУ

Марка стали

Диаметр проката, мм

Механические свойства

0,2 , Н/мм2

в , Н/мм2

в/0,2

5 , %

р , %

Ст3сп

8 (г/к)

365

537

1,56

36,5

18,3

Ст3сп

7,5 (х/д)

512

611

1,20

20,7

6,0

Ст3сп

6 (х/д)

632

728

1,19

14,2

2,7

В результате проведенных исследований показано, что основными достоинствами применения низколегированной стали с карбонитридным упрочнением для производства холоднодеформированного арматурного про-ката является получение повышенной прочности исходной заготовки (катан-ки) с пределом текучести 360-430 Н/мм2 за счет микролегирования рядовой углеродистой стали Ст3сп азотом, титаном и алюминием, а ее дальнейшая холодная пластическая прокатка позволяет получить арматурный проката класса В500С, В600 даже при небольших степенях деформации (e  0,1).


Список литературы


  1. Мадатян С. А. Арматура железобетонных конструкций. – М.: Воентехлит, 2000.-256 с.

  2. Теоретические основы и технология оптимального микролегирования электростали азотом, титаном и алюминием / А. В. Рабинович, Г. Н. Трегубенко, М. И. Тарасьев и др. // Зб. наукових праць “Сучасні проблеми металургії ”. Т. 7. – Дніпропетровськ: Системні технології, 2005. – С. 97-107.