Сталь Fe 500: Свойства и ключевые применения в строительстве
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Сталь Fe 500, обычно называемая укладкой арматуры, является высокопрочной сталью, в основном используемой в армированных бетонных конструкциях. Классифицируется как сталь средней углеродности, Fe 500 характеризуется повышенной прочностью на текучесть и пластичностью, что делает ее подходящей для различных строительных приложений. Основными легирующими элементами Fe 500 являются углерод, марганец и кремний, которые значительно влияют на его механические свойства и общую производительность.
Комплексный обзор
Сталь Fe 500 разработана для обеспечения превосходной прочности на растяжение и пластичности, что является важным для структурных приложений, где критически важны несущая способность и гибкость. Этот сорт особенно известен своей прочностью на текучесть 500 МПа, что является определяющей характеристикой, позволяющей ему выдерживать значительные нагрузки без постоянной деформации. Свойства Fe 500 включают отличную свариваемость, хорошую коррозионную стойкость и возможность легкой обработки в различные формы и размеры.
Преимущества стали Fe 500:
- Высокая прочность: С прочностью на текучесть 500 МПа она предлагает отличные возможности для несущей способности.
- Пластичность: Способность стали деформироваться под нагрузкой без разрушения делает ее идеальной для сейсмических приложений.
- Свариваемость: Fe 500 можно сваривать стандартными методами, что облегчает строительные процессы.
Ограничения стали Fe 500:
- Уязвимость к коррозии: Хотя она имеет хорошую коррозионную стойкость, в агрессивных средах могут потребоваться защитные покрытия.
- Стоимость: По сравнению со сталями более низкого сорта, Fe 500 может быть дороже, что влияет на проекты с ограниченным бюджетом.
Исторически Fe 500 приобрела значимость в строительной отрасли благодаря своему балансу прочности и пластичности, что делает ее предпочтительным выбором для высотных зданий, мостов и других критически важных инфраструктурных проектов.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Сорт | Страна/Регион происхождения | Примечания/Комментарии |
|---|---|---|---|
| ASTM | A615 | США | Ближайший эквивалент для приложений с арматурой |
| EN | 10080 | Европа | Небольшие различия в композиции, о которых стоит знать |
| IS | 1786 | Индия | Индийский стандарт для сорта Fe 500 |
| JIS | G3112 | Япония | Похожие свойства, но разные испытательные стандарты |
| DIN | 4882 | Германия | Сравнимо, но с вариациями в прочности на текучесть |
Различия между этими сортами часто заключаются в их специфических химических составах и механических свойствах, что может повлиять на их производительность в различных условиях. Например, хотя ASTM A615 и IS 1786 оба указывают на прочность на текучесть 500 МПа, допустимое содержание углерода и других легирующих элементов может отличаться, что влияет на свариваемость и коррозионную стойкость.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (символ и название) | Диапазон (%) |
|---|---|
| C (углерод) | 0.25 - 0.30 |
| Mn (марганец) | 0.60 - 0.90 |
| Si (кремний) | 0.10 - 0.40 |
| P (фосфор) | ≤ 0.05 |
| S (сера) | ≤ 0.05 |
Основная роль ключевых легирующих элементов в Fe 500 следующая:
- Углерод (C): Увеличивает прочность и твердость, но может снизить пластичность при избытке.
- Марганец (Mn): Улучшает закаляемость и повышает прочность на растяжение.
- Кремний (Si): Действует как раскислитель во время производства стали и вносит вклад в прочность.
Механические свойства
| Свойство | Состояние/температура | Температура испытания | Типичное значение/диапазон (метрические) | Типичное значение/диапазон (имперские) | Справочный стандарт для метода испытания |
|---|---|---|---|---|---|
| Прочность на растяжение | Как прокатано | Комнатная температура | 500 - 600 МПа | 72.5 - 87.0 ksi | ASTM E8 |
| Прочность на текучесть (0.2% сдвиг) | Как прокатано | Комнатная температура | 500 МПа | 72.5 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Как прокатано | Комнатная температура | ≥ 14% | ≥ 14% | ASTM E8 |
| Сокращение площади | Как прокатано | Комнатная температура | ≥ 30% | ≥ 30% | ASTM E8 |
| Твердость (Бринелль) | Как прокатано | Комнатная температура | 200 - 250 HB | 200 - 250 HB | ASTM E10 |
| Ударная прочность (Шарпи) | Как прокатано | -20°C | ≥ 27 Дж | ≥ 20 фут-фунт | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает сталь Fe 500 особенно подходящей для приложений, требующих высокой прочности на растяжение и пластичности, например, в сейсмических зонах, где гибкость критически важна для структурной целостности.
Физические свойства
| Свойство | Условие/температура | Значение (метрическое) | Значение (имперское) |
|---|---|---|---|
| Плотность | Комнатная температура | 7850 кг/м³ | 490 фунт/фут³ |
| Температура плавления/диапазон | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Теплопроводность | Комнатная температура | 50 Вт/м·К | 34.5 BTU·дюйм/ч·фут²·°F |
| Удельная теплоемкость | Комнатная температура | 0.49 кДж/кг·К | 0.12 BTU/фунт·°F |
| Электрическое сопротивление | Комнатная температура | 0.000001 Ом·м | 0.000001 Ом·фут |
Плотность стали Fe 500 делает ее надежным выбором для строительства, в то время как ее теплопроводность и удельная теплоемкость значительны в приложениях, связанных с колебаниями температуры. Электрическое сопротивление также является фактором в средах, где электрическая проводимость может повлиять на производительность.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 3-5 | 25 | Удовлетворительно | Риск коррозии в виде точек |
| Серная кислота | 10 | 20 | Плохо | Не рекомендуется |
| Щелочные растворы | 5-10 | 25 | Хорошо | Умеренная устойчивость |
| Атмосферная | - | - | Хорошо | Требует защитных покрытий в агрессивных средах |
Сталь Fe 500 обладает умеренной коррозионной стойкостью, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена коррозии в виде точек в средах с высоким содержанием хлоридов и должна быть защищена соответственно. По сравнению с сортами, такими как Fe 415 и Fe 600, Fe 500 предлагает сбалансированную производительность, но может потребовать дополнительных защитных мер в высококоррозионных средах.
Тепловая стойкость
| Свойство/лимит | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура непрерывной службы | 400 | 752 | Подходит для структурного применения |
| Максимальная температура периодической службы | 500 | 932 | Только для краткосрочного воздействия |
| Температура обгорания | 600 | 1112 | Риск окисления |
При повышенных температурах Fe 500 сохраняет свою структурную целостность до примерно 400 °C. За пределами этого риск окисления увеличивается, что может нарушить ее механические свойства. Важно учитывать эти лимиты в приложениях, связанных с воздействием высоких температур.
Свойства обработки
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый сварочный материал (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Примечания |
|---|---|---|---|
| SMAW | E7018 | Аргон/CO2 | Рекомендуется предварительный подогрев |
| MIG | ER70S-6 | Аргон/CO2 | Хорошая проникаемость |
| TIG | ER70S-2 | Аргон | Требуются чистые поверхности |
Сталь Fe 500 обычно считается свариваемой с использованием стандартных процессов, таких как SMAW, MIG и TIG. Предварительный подогрев может быть необходим для предотвращения растрескивания, особенно в более толстых участках. Термическая обработка после сварки может улучшить свойства зоны сварки.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | [Сталь Fe 500] | AISI 1212 | Примечания/Советы |
|---|---|---|---|
| Индекс относительной обрабатываемости | 60% | 100% | Требует инструмента для высокой скорости |
| Типичная скорость резания (точение) | 30 м/мин | 50 м/мин | Используйте порошковые инструменты |
Сталь Fe 500 имеет умеренную обрабатываемость, требуя определенного инструмента и скоростей резания для достижения оптимальных результатов. Рекомендуются инструменты из высокоскоростной стали или карбидные инструменты для эффективной обработки.
Формуемость
Сталь Fe 500 демонстрирует хорошую формуемость, позволяя выполнять процессы холодной и горячей формовки. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного упрочнения при холодной обработке, что может привести к растрескиванию. Минимальный радиус изгиба должен соблюдаться в формах, чтобы сохранить структурную целостность.
Термическая обработка
| Процесс обработки | Температура (°C) | Типичное время выдержки | Способ охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 600 - 700 | 1 - 2 часа | Воздух | Улучшить пластичность и снизить твердость |
| Нормализация | 800 - 900 | 1 час | Воздух | Уточнить зернистую структуру |
| Закалка и отпуск | 850 - 900 | 30 минут | Масло/вода | Увеличить прочность и жесткость |
Процессы термической обработки, такие как отжиг и нормализация, могут значительно улучшить механические свойства стали Fe 500. В процессе отжига микроструктура уточняется, что улучшает пластичность, в то время как закалка и отпуск увеличивают прочность и жесткость.
Типичные применения и конечное использование
| Отрасль/сектор | Конкретный пример применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом применении | Причина выбора |
|---|---|---|---|
| Строительство | Высотные здания | Высокая прочность на растяжение, пластичность | Существенно для структурной целостности |
| Инфраструктура | Мосты | Коррозионная стойкость, свариваемость | Устойчивость и гибкость под нагрузкой |
| Промышленность | Очистные сооружения | Устойчивость к экологическим факторам | Долгосрочная производительность в жестких условиях |
Другие применения включают:
- Жилые здания
- Укрепляющие стенки
- Фундаменты и плиты
Сталь Fe 500 выбирается для этих приложений из-за ее высокого соотношения прочности к весу и способности выдерживать динамические нагрузки, что делает ее идеальной для структур, подверженных значительным нагрузкам.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения
| Особенность/Свойство | Сталь Fe 500 | Сталь Fe 415 | Сталь Fe 600 | Краткая примечание о преимуществах/недостатках или компромиссе |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | 500 МПа | 415 МПа | 600 МПа | Более высокая прочность в Fe 600, но меньшая пластичность |
| Ключевой аспект коррозии | Хорошая | Удовлетворительная | Хорошая | Fe 415 менее устойчив к коррозии |
| Свариваемость | Хорошая | Удовлетворительная | Хорошая | Fe 415 может требовать больше внимательности во время сварки |
| Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Умеренная | Fe 415 легче обрабатывается |
| Формуемость | Хорошая | Хорошая | Удовлетворительная | Fe 600 меньше поддается формованию из-за большей прочности |
| Ориентировочная относительная стоимость | Умеренная | Низкая | Высокая | Стоимость варьируется в зависимости от проекта |
| Типичное наличие | Высокое | Высокое | Умеренное | Fe 500 широко доступна на многих рынках |
При выборе стали Fe 500 следует учитывать такие факторы, как экономическая целесообразность, доступность и специфические требования проекта. Ее баланс прочности, пластичности и свариваемости делает ее универсальным выбором для различных приложений. Однако в средах с высоким риском коррозии могут потребоваться дополнительные защитные меры для обеспечения долговечности и производительности.