МАССОВЫЕ ВИДЫ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ С КОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Арматурная сталь для железобетонных конструкций является одним из самых массовых видов стального высокопрочного проката, объем годового производства которой составляет в России около 5 млн.т, а по странам СНГ в целом около 12 млн.т. Как правило, такая арматурная сталь до сих пор изготавливается из легированных сталей при среднем пределе текучести ~428 Н/мм2. Вместе с тем, значительный расход легирующих элементов в сочетании с относительно высоким содержанием (до 0,37 %) углерода создает определенные трудности в производстве и применении арматурной. стали. При этом высокое содержание углерода и низкое отношение предела текучести к временному сопротивлению делают эту сталь не соответствующей требованиям международных стандартов

Опыты показали, что по сечению стержней наблюдаются две зоны макроструктуры — внешнее кольцо и внутренний круг с переходным участком. Такое строение макроструктуры соответствует двум схемам превращения аустенита в процессе термомеханического упрочнения путем прерванной закалки с последующим самоотпуском: аустенит поверхностной зоны

претерпевал мартенситное и мартенситно бейнитное превращения с последующим кратковременным отпуском; аустенит внутренней зоны претерпевал распад в области бейнита [2]. Соответственно изменяется и твердость по сечению (см. рисунок). Это обеспечивает комплекс повышенных механических свойств в сочетании со свариваемостью стали.

Отечественная металлургическая промышленность освоила производство термомеханически упрочненной стали этих классов с механическими свойствами и химическим составом по ГОСТ 10884, однако эти материалы и прежде всего сталь класса Ат—ШС не соответствуют требованиям международных стандартов ИС010080 и EN 69352 по содержанию углерода. Международные требования так же, как и нормы ФРГ и др. европейских стран, устанавливают предельное содержание углерода 0,22 %.

В работе рассмотрены теоретические предпосылки разработки экономных термомеханически упрочненных арматурных сталей с композитной структурой, соответствующих требованиям стандартов ИСО и EN к свариваемой стали классов А400 и А500.

Многолетний опыт производства стали классов Ат—ШС и Ат—IVC показал, что для этих материалов имеется оптимальный режим упрочнения, обеспечивающий наибольшие однородность и пластичность материала, как правило, сочетающиеся с прочностными свойствами, близкими к минимальным (таблица).

Таким образом, среднее значение предела текучести для термомеханически упрочненных сталей классов А400С и А500С должны быть не менее 465 и 540 Н/мм2 (rs = l,15).

Оптимальное упрочнение свариваемых материалов характеризуется увеличением tfT на 50—55% и (Гв на 24—33%. При этом о'в/а'т существенно уменьшается по сравнению с горячекатаной сталью, а абсолютная разница бв и ст колеблется в пределах 100—160 Н/мм2 и в среднем составляет ~130 Н/мм2 по сравнению tc 180—200 Н/мм2 для горячекатаной стали [1, 2].

Исходя_из приведенных условий, средние значения сгв для сталей указанных классов могут быть приняты равными 600 и 670 Н/мм2, а браковочные значения ст и <гв для стали класса А400 составят 410 и 540 Н/мм2, а для стали класса А500 500 и 630 Н/мм2 соответственно.

В тех случаях, когда сталь будет поставляться по DIN 488, необходимо обеспечивать <ГТ^ 420 Н/мм2, а <ХВ^ 550 Н/мм2.

Для термомеханически упрочненной стали при сварке возможно значительное локальное разупрочнение в месте сварки. Специальные исследования влияния локального разупрочнения такой стали на прочность и деформацию изгибаемых железобетонных элементов показали, что наличие значительного (до 30%) локального пластического разупрочнения растянутой арматуры не приводит к соответствующему снижению прочности изгибаемых железобетонных элементов по нормальным речениям

В зависимости от армирования это снижение может быть в 2—4 раза меньше, и при прочности соединения tfB > <гт до сварки практически не влияет на упругую способность железобетонного элемента. Поэтому временное сопротивление сварного соединения (Гвв должно быть больше <гт.

Отсюда для получения стали классов А400 и А500 пределы текучести исходной стали должны составлять ^270 и ^ЗЗОЯ/мм2, а временные сопротивления ^415 и ^480 Н/мм2 соответственно.

Выбор химического состава стали в значительной мере определяется спецификой конкретных металлургических предприятий. При соблюдении требований стандартов ИСО и DIN по ограничению верхних пределов содержания углерода и других элементов требуемые исходные свойства стали могут контролироваться по углеродному эквиваленту.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994