7/26/2019 ISP-4

1/13

MATERIALE PENTRU CONSTRUCII METALICE DE TIPSTRUCTURPORTANT

1.

Materiale feroase

Aliajele fierului sunt ntrebuinate pe scar larg n confecionarea materialelor metalice,att n industria construciilor, n special n cea construcia de maini. Cteva considerente naceast privin:

- proprietile mecanice ale materialelor feroase pot fi modificate n limite largi fa de cazuldect altor materiale.

- aceste materiale pot fi prelucrate aproape prin toate metodele tehnologice cunoscute- aceste materiale pot fi refolosite n proporie considerabil

In funcie de coninutul de carbon se deosebesc dou categorii mari de materiale feroase: aliaje de Fe cu pnla 1,52,11 % carbon oelurilepnla 4,56,67 % carbon fontele

2. Oeluri pentru construcii metalice aspecte generale

Datorit multitudinilor proprietilor care se cer n diferite ramuri industriale, gamacalitilor de oeluri a ajuns s fie foarte larg, cuprinznd un foarte mare numr de mrci.

Clasificarea este necesar, att pentru clarificarea proprietilor i destinaiilor diferitelorcategorii de oeluri, ct i pentru a nelege principiul care st la baza simbolizrii mrcilor deoeluri.

n funcie de scopul urmrit, mrcile de oel pot fi clasificate dup criterii diferite, cumsunt: compoziia chimic, domeniul de utilizare, structura etc.

Criterii clasificarea oeluri:n funcie de compoziia lor chimic: oeluri nealiate sau oeluri carbon:

- cu destinaie general;- cu destinaie precizat(pt. arcuri, pt. automate etc.); oeluri aliate:

- slab aliate;- mediu aliate - cu destinaie general;

- cu destinaie precizat;

- nalt aliate.n funcie de domeniul de utilizare: oeluri pentru construcia de maini:

- de cementare (conin pn la 0,25 % C);- de mbuntire (conin 0,250,65 % C);

oeluri de scule (conin 0,651,5 % C).n funcie de structur: oeluri hipoeutectoide (00,77 % C); la temperatura ambiant au o structur de ferit si

perlit oteluri eutectoide ( 0,8% C); au la temperatura ambianta o structura perlitic;

oteluri hipereutectoide (0,82,06%C); structura format din perlit + cementitsecundar

caracteristicilor mecanice garantate de de produsul finit

7/26/2019 ISP-4

2/13

cu rezistea mrit la corozinea atmosferic cu granulaie fin pentru construcii sudate

n general, proprietile oelurilor suntinfluenate de coninutul de carbon, deci devariaia cantitativ a constituenilor lorstructurali.

Caracteristicile lor de rezistenmecaniccresc, iar cele de plasticitate scad cucreterea coninutului de carbon (vezi fig.).

Oeluri pentruconstrucii metalice

A. OL de uz general

Acestea sunt oeluri cu coninut de carbon pnla 0,6 %, nealiate sau slab aliate cu Mn (OL44) sau cu Mn, Si i V (OL 52), disponibile sub form de semifabricate deformate plastic la cald

(laminate, forjate etc.).Ele sunt utilizabile n mod curent netratate termic (eventual normalizate), pentru piese

solicitate static la temperaturi din intervalul: 40 0C.+3000C.Oelurilecarbon de uz general au larg utilizare fiind ieftine dar i pentru c, n general, nu

mai necesit deformare plasticla cald, au bun deformabilitate la rece i o bun sudabilitate.Pentru construcii metalice, aceste oeluri au coninut de carbon pnla 0,25 %.Ex. produse: table, evi, profile metalice.

Simbolizare: OL (OL 37; OL 44; OL 52-> 2/r daN mm ), OLT (OLT 35;OLT 45), OLC, OT.

B.

Oeluri cu rezistea mrit la corozinea atmosfericSunt oeluri aliate cu Cu, Ni, Cr etc. Caracteristicile mecanice i tehnologice ale acestor

oeluri sunt asemntoare celor de uz general echivalente sub aspectul claselor de rezisten isudabilitate. Dup cum sugereaz i denumirea, prezint rezisten mrit la coroziuneatmosferic oferindu-le destinaia ctre medii agresive i structuri metalice de suprafaspecific S/G [m2/t] apreciabil.

Diferena apare la simbolizare: RCA (RCA 37; RCA 52) -> R=resist. la coroziune atm.

C. Oeluri cu granulaie fin

Sunt oeluri slab aliate C-Mn, care au limta de curgere ridicat ( c

pn la 470 N/mm

2

) irezistena la rupere r 4447 daN/mm

2 -> cele dou rezistene au valori superioare fa de cele

7/26/2019 ISP-4

3/13

ale OL de uz general. Procentul de carbon n produs nu depete 22%. Conin precipitate de nitrurii carburi fin distribuite n structur.

Recomandate la: confecionarea elementelor de rezisten la care se impun condiii degreutate minim; structuri supuse unor solicitri variabile.

Ex. OSC 44; OSC 52; OSC 55; OSC 58

Caracteristici de utilizare ale OL pentru construcii metalice

7/26/2019 ISP-4

4/13

Clase de calitate

OL pentru construcii metalice se clasific n 7 clase de calitate (cf. tab. urmtor) n funcie detenacitatea dat n momentul livrrii produsului. OL de uz general: clasele de calitate 14 OL cu granulaie fin: clasele de calitate 57

Oelurile cu granulaia fin pentru construcii metalice sudate se livreaz numai n stare calmat (k). Clasa de calitate indic:

- compoziia chimic

-

caracteristicile mecanice de rezisten (limita de curgere, rezistena de rupere latraciune, alungirea relativ la rupere)

- tehnologice (ndoirea la rece) Clasa de calitate garanteaz condiiile prevzute de clasa 1 i, n plus:

- reziliena (KCU30/2) la tempereatura +200C Clasa de calitate garantaz condiiile clasei 1, n plus:

- energia la rupere (KV) la temperatura de 00C Clasa de calitate garantaz condiiile clasei 1 i energia la rupere (KV) ;a temp. -200C.

Clasa 4 de calitate se refer numai la table i platbande.

Gradul de dezoxidare a oelului se indic cu literele:n- oel necalmats- oel semicalmatk- oel calmatkf- oel calmat suplimentar (calmat forte)

n cazul n care nu se face nicio precizare asupra gradului de dezoxidare, se va alege oel necalmat.-Ex.: OL 37.2koel de uz general pt. construcii, cu rezistena minim la rupere 37

daN/mm2 , la care egaranteaz compoziia chimic, caracteristicile mecanice de rezisten itehnologice i, n plus, reziliena (KCU 30/2) la tempereatura +200C

-OL 52 oelul cu calitile mecanice cele mai ridicate, fiind recomandat pentru elementede construcii foarte puternic solicitate. OL cu rezistene mecanice mai mari, ca acesta, sunt oelurislab aliate pe baz de Mn, Si, Va., Ti, Niobiu. Prezint proprieti plastic.

1

2

3

4

7/26/2019 ISP-4

5/13

-Comparativ cu OL calmate, cele necalmate sunt mai ieftine, dar prezint o mareneomogenitate chimic corectabil prin limitarea grosimii maxime a produselor la dimensiunea 12mm, i o tendin de mbtrnire accentuat.

Oeluri cu naltrezistenmecanic, sudabile

Acestea sunt oeluri slab aliate cu Mn, Si, Mo, Cr, Ni (max.2 % fiecare i sub 5 % n total)cu structuraustenicfin i rezistena la rupere ridicat (Rm= 60220 daN/ mm

2).Ele sunt de doutipuri:

- oeluri "non QT" (laminate la cald sau normalizate) a cror rezisten ridicat se datoreazelementelor de aliere; ele se pot deforma la cald i suda bine, frpericol de fisurare.

- oeluri "QT" a cror rezisten foarte ridicat se datoreaz att elementelor de aliere ct i unuitratament termic de mbuntire, necesar n urma scderii proprietilor mecanice dupdeformarea

la cald sau sudare.Pe de alt parte, aceste oeluri se mpart frecvent n trei grupe:

I - cu rezistenridicat: Rm > 50 daN/ mm2i Rp > 31 daN/ mm2;II - suprarezistente: Rm = 7090 daN/ mm2i Rp = 6080 daN/ mm2;III - ultrarezistente: Rm = 140200 daN/ mm2i Rp = 120180 daN/ mm2.

Din aceast categorie fac parte oeluri ca:OL 52.3, OCS 52OCS58, 15Cr08, 20Mn10, OLT 65.

OL cu nalt rezisten i gsesc o utilizaredin ce n ce mai largn construcii aeronavalei spaiale, dar sunt utilizate i n industrie pentru piese puternic solicitate sau expuse la presiuni

mari: arbori de antrenare a rotorului principal, rezervoarele cilindrilor sub presiune, elemente alecutiilor de viteze, angrenaje, pistoanele preselor pentru extrudat aliaje neferoase etc.

Alegerea clasei de calitate

Alegerea clasei de calitate a unui oel utilizat la o construcie metalic se face n funcie de:- temperatura minim de exploatare la noi n ar -200C- coeficientul de periculozitate (G) evalueaz severitatea condiiilor de lucru n ceea ce

privete soluia constructiv, importana elementului de construcie, natura i severitateasolicitrii:

G K S B= unde:

K- factor constructiv ce une seama de influena concepiei constructive asupra tendinei derupere fragile a oelului;

S- factor de importan a elementului n cadrul structurii;

B factor de solicitareine cont de viteza de solicitare asupra comportrii la rupere fragil

7/26/2019 ISP-4

6/13

3.

Aspecte generale asupra structurilor portante (SP)

ncrcrile ce acioneaz asupra structurii de rezisten ale MC sunt prin excelen dinamice.MC lucreaz, n general, n condiii vitrege de lucru i atmosferice

SP ale mainilor/ utilajelor pentru construcii se constituie n construcii metalice confec ionatedin oelsub form de construcii sudate din laminate. n favoarea susinerii construciilor metalicesudate pledeaz o serie de argument, cum ar fi:

7/26/2019 ISP-4

7/13

- posibilitatea alegerii mrcii de OL dintr-o palet mai bogat dect n cazul OL turnate;- profile laminate din OL disponibile ntr-o palet variat- tehnologia sudrii la ndemn,procedeu i bine pus la punct (automat/semiautomat)- productivitate mrit i calitate sensibil ridicat fat de produsele din OL turnate- controlul sudurii prin metode nedistructibile

-

risc redus de rebutare a construciei metalice din OL sudatNu se opteaz pentrustructurile metalice nituitedin considerentele:

- n general sunt mai laborioase- impun un volum de munc mult mai mare- reduc din seciunile utile ale construciilor respective- trebie controlate periodic n timpul exploatrii

Structurile metalice din oel turnat nu se ntlnesc n cazul SP. Se evit n general dinconsiderente tehnologice.

Cerinele principale impuse oelurilor pentru confecionarea construciilor metalice:

-

sudabilitate- rezisten mecanic- tenacitate ( a materialului de baz i mbinrilor sudate)

SUDABILITATEA= aptitudinea unui OL ca printr-un anumit procedeu i scop s asigure n mbinrile sudatecaracteristicile locale i generale prescrise pentru o construcie sudat(STAS 7194-79).- Se cuantific prin complexitatea procedurilor de precauiece definesc sudarea n sine astfel

nct s se asigure mbinri fr defecte, capabile de a sustine caracteristicile de rezistena itenacitate prescrise mrcii de considerat.

- Este determinat de 3 factori:a. Comportarea metalurgic la sudare= modul cum reacioneaz oelul n zona de trecere i n

zona de influenat termic fa de aciunea unui anumit procedeu de sudare.- Depinde de compoziia chimic a OL, caracteristicile mecanice, tendina de fisurare la

cald/rece.- n cazul OL pt. construcii metalice (nealiate/slab aliate), influena elementelor de aliere

asupra proprietii de sudabilitate este evaluat prin coninutul de carbon echivalent -cuantificat cu relaia:

6 5 15e

Mn Cr Va Mo Cu NiC C

+ + += + + + = % %C+ elemente de aliere

b.

Comportarea tehnologic la sudare = posibilitatea de realizare a unor mbinri printr-unanume procedeu de sudare, care s asigure ndeplinirea anumitor cerine impuse iniial nfuncie de destinaia i condiiile de exploatare a construciei respective-depinde de: forma piesei; tipul cordonului de sudur; procedeul de sudur

- Determin elementele care pregtesc sudarea - alegerea : procedeului de sudare, amaterialului de adaos, a formei i dimensiunilor rostului, a temperaturii de prenclzire ..

- Determin elementele referitoare la execuia sudrii: parametrii regimului de sudare; nr. dernduri i succesiunea lor

- Determin elementele referitoare la tratamentele ce succed procedeul de sudare (termice,

mecanice)c. Comportarea n construcia sudat (nexploatare)=capacitatea OL confecionat sub forma

structurii metalice respective de a asigura funcionalitatea la nivelul siguranei prescrise n

7/26/2019 ISP-4

8/13

condiiile de exploatare definite de regimul de solicitare, temperature min. i max., factori demediu.

REZISTENA MECANIC (una din principalele caracteristici de utilizare a OL)= capacitatea unui material de a prelua ncrcri care i provoac solicitarea mecanic fr canivelul tensiunilor incluse s devin periculoase (tensiunea periculoas n cazul OL, se

consider: - limita de curgereAparent eHR - dac OL prezint palier de curgere Tehnic 0,2pR - dac OL nu prezint palier de curgere vezi fig.

a. b.Limita de curgere a oelurilor: a) aparent-REH; b) convenional (tehic)-Rp 0,2

p -limita de proporionalitate; e -limita de elesticitate; el -limita de curgere inferioar; mR -rezistena la

rupere

Mrcile de OL se stabilesc n funcie de rezistena minim la rupere, mR !!!

TENACITATE= proprietatea OL de a avea deformaii mai nainte de rupere.- se cuantific prin energia total de deformaie nmagazinat n unitatea de volum pn la

rupere = aria total cuprins ntre curbacaracteristic de deformaie ( ) i axa absciselor O .

- este considerat o proprietate favorabil comparativ cufragilitatea(= rupere fr deformaieplastic datorat strii de tensiune, temperaturii sczute i a vitezei de ncrcare de evitatdeoarece apare brusc i se propag rapid)

-

pentru aprecierea tenacitii OL ncercarea la ncovoiere prin oc ncercrile sefac att la temperaturi normale (20 0C), ct i pe epruvete subrcite (00C, -200C, -400C, -600C, -800C).

OBS. - ncercrile la temp. normal se fac pe epruvete cu crestturi n form de U/Vca msur a tenacitii => reziliena KCU = energia de rupere/aria transversal nseciunea min a crestturii [J/mm2]

- ncercrile la temp. negative se fac pe epruvete cu crestturi n V msuratenacitii => energia de rupereKV[J]

- energia de rupere KV o oelurilor pentru construcii metalice, la temperature min deutilizare, nu trebuie s depeasc27 J !!!

7/26/2019 ISP-4

9/13

Alte proprieti ale oeurilor utilizate la structuri metalice

REZILIENA= proprietatea/capacitatea OL de a prelua ocurile la temperature negative- prin compoziia lorchimic(scade odat cu temperatura)- Clasa 1 de calitate garanteaz reziliena la + 200 C

-

OL 52.3 (calsa 3) rezilien garantat la - 100 C (OL 52 -> clasa 1 de calitate)-

DURITATEA

FLUAJUL

-cu ct temperatura, rezistena

REZISTENA LA OBOSEAL

REZISTENA LA UZUR

OBS. - Pentru aceli tip de OL - cu ct grosimea materialului r

ic

- Pentru OL cu grosimi micilaminare, extrudare n scopul r

ic

- Periculozitateimportana elementului n cadrul structurii

( Biblio: Utilizarea oelurilorMuiu )

Simbolizare oteluri cf. SR EN 10026 + A1

1.

Simbolizare dup caractersiticile fizico-mecanice

a. Dup limita de curgere S cifr simbol 1 simbol 2

- Cifra = limita la curgere n N/mm2- pentru cea mai mic grosime din interval !!!

- Simbol 1 (suplimentar) = Energia de rupere [J] la diferte temperaturi

- Simbol 2 (suplimentar) -> legat de oel i de tratament (M- laminare termo-mecanic;Nnormalizare / laminare normalizat; Q clire i revenire; G alte caracteristici; - evi; E-emailare; W- rezisten la intemperii; Z- condiii speciale; etc)

b.

Dup gtuireZ cifr(procent de gtuire); Ex.: Z 15(15%); Z 25(25%);

2.Simbolizare dup compoziia chimic

Oeluri aliate :13 Cr Mo 4-5X5 Cr Ni 18-10( X= cel puin un element de aliere 5%)

7/26/2019 ISP-4

10/13

LitereS Oel deconstrucii;G Piese turnate de oel (cnd este necesar).

Caracteristici mecanice

nnn limita minim la curgere, n N/mm2- pentru cea mai mic grosime din interval !!!

Simboluri suplimentare

Energia de rupere [J] Temp. de ncercare [C]min. 27J min.40J min.60J

JR KR LR 20

J0 K0 L0 0J2 K2 L2 -20J3 K3 L3 -30J4 K4 L4 -40J5 K5 L5 -50J6 K6 L6 -60

Caracteristici fizice grupa 1.A durificare prin precipitare; M laminare termo-mecanic; N normalizare / laminarenormalizat; Q clire i revenire; G alte caracteristici: G1 turnat i necalmat; G2 turnat i

calmat; G3 turnat, calmat i normalizat; G4 livrare conform executantului.Not: Simbolurile A, M, N si Q se aplic la oelurile cu granulaie fin;C formare la rece special;D acoperire la cald; E emailare; F piese forjate; H seciuni

7/26/2019 ISP-4

11/13

deschise; L temperatur joas;P palplan; S construcii navale;T evi;W rezistent laintemperii (patinabil).

Ex: S235JR, S355JR, S355K2, S450J0, S355ML

LitereP oeluripentru aparate sub presiune; G Piese turnate de oel (cnd este necesar).

Caracteristici mecanicennn limita minim la curgere,in N/mm2-pentru cea mai mic grosime din interval.

Simboluri suplimentare

B recipiente de gaz; S aparate sub presiune simple;M, N, Q, G (idem).

Not: Simbolurile M, N si Q se aplic la oelurile cu granulaie fin

H temperatur ridicat; L temperatur sczut; R temperatur ambiant; X temperaturiridicate i sczute.

Ex: P265GH, GP240GH, P355NH. P355QL1

LitereL oeluri pentru evi de conducte.

Caracteristici mecanicennn limita minim la curgere specificat in N/mm2pentru cea mai mic grosime din interval.

Simboluri suplimentareM, N, Q, G (idem).

Not: Simbolurile M, N si Q se aplic la oelurile cu granulaie fin;

Ex: L360GA, L360QB, L360MB

LitereE oel pentru construcii mecanice; G Piese turnate de oel (cnd este necesar)

Caracteristici mecanicennn limita minim la curgere specificat in N/mm2pentru cea mai mic grosime din interval.

Simboluri suplimentareG (idem) sau caracteristicile de rezisten la ncovoiere prin ocC- destinate pentru tragere la rece.

Ex: E295, E295GC, GE240, E355K2

Simbolizarea alfanumerica oelurilornealiate, laminate la cald destinate construciilor

S 185 (echiv. cu ) OL 32, OL 34

S 235 cu clasele de calitate:

-S 235 JR OL 37-1k = oellaminat la cald de construciinealiat (S), cu valoareamin. a limitei de curgere 235 N/mm2, pentru grosimi 16 mm, cu valoarea min. a energieide rupere la ncercarea de ncovoiere prin oc de 27 J la temperatura 200C (JR);

-S 235 JR G1 OL 37-2k = ---------, necalmat (G1)-S 235 JR G2 OL 37-3k=---------, oeln altstare dect necalmat (G2)-S 235 J2 G3 OL 37-3kf= --------- la -200C (J2), alte caracteristici (G3)

-

S 235 J2 G4

OL 37-4kf= ---------

7/26/2019 ISP-4

12/13

-S 235 JO frechiv. = oellaminat la cald de construciinealiat (S), cu valoareamin. a limitei de curgere 235 N/mm2, pentru grosimi 16 mm, cu valoarea min. a energieide rupere la ncercarea de ncovoiere prin oc de 27 J la temperatura 00C (JO)

S 275 cu clasele de calitate:-S 275 JR OL 44-2k-S 275 JO OL 44-3k

-

S 275 J2 G3 OL 44-3kf-S 275 J2 G4 OL 44-4kf S 355 cu clasele de calitate:

-S 355 JR OL 52-2k-S 355 JO OL 52-3k-S 355 J2 G3 OL 52-3kf-S 355 J2 G4 OL 52-3kf-S 355 K2 G3 OL 52-3kf, cu clasa de calitate K2 ->produse cu valoarea min. a

energiei de rupere la ncercarea de ncovoiere prin ocde 40J la -200C-S 355 K2 G4 OL 52-4kf, cu clasa de calitate K2 ->produse cu valoarea min. a

energiei de rupere la ncercarea de ncovoiere prin ocde 40J la -200C

E 295 oelde construciimecanice cu valoarea min. specifica limitei de curgere295 N/mm2, cu mrcile:

-E 295; E 335; E 360Not.La aceste simboluri principale se adaugsimbolurile suplimentare specificate mai sus !!!

Metodele de dezoxidare a oeluluila elaborare se simbolizeaz:-FU oelnecalmat-FN oeln altstare dect necalmat-FF- oelcomplet Calmat, care conineelemente de legare a N2n cantitate suficient

(ex.: min. 0,02% Al)

7/26/2019 ISP-4

13/13

Listechivaleneoeluri