osnovna svojstva celika
Post on 16-Apr-2015
98 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Metalne konstrukcije 1 P2-1
Osnovna svojstva čelika
Metalne konstrukcije 1 P2-2
Prednosti čeličnih konstrukcija
• Visoke vrednosti mehaničkih karakteristika,• Male dimenzije i težine elemenata,• Industrijalizovana proizvodnja – visok kvalitet,• Laka manipulacija, transport i montaža,• Lakše i jeftinije fundiranje,• Manja osetljivost na seizmičke uticaje,• Fleksibilnost i adaptibilnost,• Mogućnost demontaže i trajna vrednost,• Laka i jednostana sanacija i rekonstrukcija.
Metalne konstrukcije 1 P2-3
Nedostaci čeličnih konstrukcija
Osetljivost na dejstvo korozije.Osetljivost na dejstvo požara.Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.
Metalne konstrukcije 1 P2-4
Dobijanje čelika
• Čelik je legura gvožđa (Fe) i ugljenika (C).• Sadržaj ugljenika bitno utiče na svojstva čelika.• Gvožđe se u prirodi nalazi u vidu ruda kao što su:
magnetit (FeMg3O4), hematit (Fe2O3), siderit(FeCO3), i pirit (FeS2).
• Sirovo gvožđe se dobija u visokim pećimapreradom rude gvožđa na visokim temperaturama.
• Daljom preradom u čeličanama od sirovog gvožđadobija se čelik.
Metalne konstrukcije 1 P2-5
Osobine sirovog gvožđa
• Specifična masa gvožđa je 7870 kg/m3
• Tačka topljenja gvožđa je 1528 oC. • Sadrži oko 5% C.• Zbog visokog sadržaja C sirovo gvožđe je krto i
nije pogodno za upotrebu u konstrukcijama.
Metalne konstrukcije 1 P2-6
Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika
Metalne konstrukcije 1 P2-7
Postupci za dobijanje čelika1. Postuci produvavanja:Tomsov postupak - Produvavanje vazduhom• Visok procenat azota (čelik je krt i podložan starenju);LD postupak - Produvavanje kiseonikom• Sadržaj azota je znatno manji (čelik je boljeg kvaliteta);• Kapacitet peći je veći (420 t), a vreme odlivanja manje;2. Postupci u plamenim pećima:Simens-Martinov postupak - oksidacioni plamen• Veliki utrošak energije (mešavina zemnog gasa i vazduha);• Manji sadržaj azota, veće vreme odlivanja;Postupak u elektro pećima - električni luk (T=3500 oC)• Postupak je skup i koristi se za dobijanje kvalitetnih i
visokolegiranih čelika.• Kapacitet peći je 200t, a vreme odlivanja je 1,5 sat;
Metalne konstrukcije 1 P2-8
Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe
Kontinualno livenje
Livenje u kalupe
Metalne konstrukcije 1 P2-9
Oblici osnovnih proizvoda čeličana
Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradučeličnih konstrukcija.
Oni su u stvari poluproizvodi koji se dodato prerađuju(najčešće deformacijom).
Metalne konstrukcije 1 P2-10
Prerada čelika deformacijom
Postupci obrade su:• valjanje,• kovanje,• presovanje i • izvlačenje.
Najviše se primenjuje valjanje (90%).
Valjanje može biti:• u vrućem stanju - vruće valjani proizvodi,• u hladnom stanju - hladno valjani (oblikovani) proizvodi.
Metalne konstrukcije 1 P2-11
Valjanje u vrućem stanju
• Valjanje u vrućem stanju (vruće valjanje) se najčešče primenjuje.
• Poluproizvodi se zagrevaju na 1200-1300 oC –testasto stanje.
• Zagrejani element (polufabrikat) se propušta krozseriju valjaka (i preko 70).
• Valjci mogu da budu ravni ili profilisani.• Vrućim valjanjem se pobljšava kvalitet čelika
(usitnjavaju se zrna njegove strukture).
Metalne konstrukcije 1 P2-12
Valjci za vruće valjanje
Metalne konstrukcije 1 P2-13
Šematki prikaz dobijanjavruće valjanih proizvoda
Metalne konstrukcije 1 P2-14
Standardni vruće valjani proizodi
Mogu da se podele na četiri grupe:
• Štapasti proizvodi,
• Limovi,
• Profilisani nosači,
• Šuplji profili.
Metalne konstrukcije 1 P2-15
Štapasti proizvodi
Jednakokraki ugaonici Raznokraki ugaonici
T- profili Z- profili
Pljošti čelik Široki pljošti čelik
Okrugli čelik Kvadratni čelik
Metalne konstrukcije 1 P2-16
Limovi
Prema debljini se dele na:• fine limove t < 3 mm• srednje limove i 3 < t < 4,75 mm• grube limove t > 4,75 mm.
Prema obradi površine dele se na:• glatke (ravne),• rebraste,• bradavičaste i• perforirane.
Metalne konstrukcije 1 P2-17
Rebrasti limovi
U obliku romba U obliku suze
Metalne konstrukcije 1 P2-18
Profilisani nosači
1. U profili2. I profili sa uskim nožicama: • I (IPN) i • IPE profili.3. I profili sa širokim nožicama:• HEA• HEB• HEM• HD
Metalne konstrukcije 1 P2-19
U profili i I profili sa uskim nožicama
U-profili U-profili sa paralelnim nožicama
I-profili IPE-profili
Metalne konstrukcije 1 P2-20
I profili saširokim
nožicama
HEA- profili HEB-profili
HEM-profili HD- profili
Metalne konstrukcije 1 P2-21
Šuplji profili
Kružni Kvadratni Pravougaoni
Metalne konstrukcije 1 P2-22
Hladno oblikovani proizvodi
Dobijaju se:
• hladnim valjanjem ravne trake
• previjanjem ravne trake pritiskom (u posebnim alatima)
Dele se na:
• hladno oblikovane profile (otvorenog ili zatvorenog preseka)
• hladno oblikovane profilisane limove
Metalne konstrukcije 1 P2-23
a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka;
b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka;
c) hladno oblikovani profilisani limovi;
Metalne konstrukcije 1 P2-24
Ostali proizvodi
• Automatski zavareni profili;• Saćasti i olakšani nosači;• Užad i kablovi• Rešetkasta gazišta (“rost”)• Istegnuti metal
Metalne konstrukcije 1 P2-25
Automatski zavareni profili
Metalne konstrukcije 1 P2-26
Saćasti i olakšani nosači
Metalne konstrukcije 1 P2-27
Saćasti nosači
Metalne konstrukcije 1 P2-28
Užad i kablovi
Metalne konstrukcije 1 P2-29
Istegnuti metal i rešetkasta gazišta
Metalne konstrukcije 1 P2-30
Materijal za spajanje
Metalne konstrukcije 1 P2-31
Osnovna svojstva čelika
- Fizičko-hemijska svojstva- Mehanička svojstva- Tehnološka svojstva
Metalne konstrukcije 1 P2-32
Fizička svojstva
Najvažnija fizička svojstva materijala su:• specifična masa (težina),• temperatura topljenja,• specifična toplota,• toplota topljenja,• provodljivost toplote,• koeficijent termičkog širenja,
Metalne konstrukcije 1 P2-33
Fizičko-hemijska svojstva
Zrnasta, kristalna mikrostruktura;Pravilno rasprostranjeni atomi gvožđa;Kristalna rešetka je kubna;Ona može da bude:• prostorno centrisana ili α-rešetka,• površinski centrisana ili γ-rešetka.
Metalne konstrukcije 1 P2-34
Ugljenik u čeliku
• Sadržaj ugljenika se kreće od 0,05-1,7%.• Konsrukcioni čelici imaju manje od 0,25% C.• Atomi C su znatno manji od atoma Fe i uglavljuju se
u kristalnu rešetku (više kod γ-rešetke);• U čeliku se C javlja i u vidu karbida gvožđa (Fe3C) –
cementita ili u vidu mešavine Fe i cementita koja se naziva perlit;
Metalne konstrukcije 1 P2-35
Mehaničke karakteristike čelika
Najvažnije karakteristike za proračun konstrukcija;• granica razvlačenja – fy
• čvrstoća na zatezanje – fu
• modul elastičnosti – E• Puasonov koefcijent – ν• izduženje pri lomu – δ• kontrakcija (žilavost) – ψ• zapreminska masa – γ
Metalne konstrukcije 1 P2-36
Neke bitne konstante materijala
E = 210000 MPa (21000 kN/cm2) ν = 0,3G = E/(2(1+ν)) = 81000 MPa (8100 kN/cm2)γ = 7850 kg/m3
α = 1,2 10-5 1/oC
Metalne konstrukcije 1 P2-37
Tehnološka svojstva čelika
Najznačajnija tehnološka svojstva čelika:• zavarljivost,• plastičnost,• kovnost,• istegljivost,• livnost,• otpornost na habanje,• obradljivost...
Metalne konstrukcije 1 P2-38
Zavarljivost
Zavarljivost može biti• operativna• metalurška i• Konstruktivna
Sposobnost materijala da se može spajati zavarivanjem(tehnološkim postupkom spajanja metala).
[%] 15
CN5
VMC6
MCCE uiorn ++
++++=
Ako je ekvivalent ugljenika CE < 0,45 % - čelik je zavarljiv!
Metalne konstrukcije 1 P2-39
Ispitivanje svojstava materijala
Određivanje mehaničkih karakteristika:• Ispitivanje metala na zatezanje ili pritisak• Ispitivanje udarne žilavosti• Ispitivanje tvrdoće metala
Metalne konstrukcije 1 P2-40
Ispitivanje metala na zatezanje
Određuju se najvažnije mehaničke karakeristike:• granica elastičnsti - fe
• granica razvlačenja - fy
• čvrstoća na zatezanje - fu
• modul elastičnosti - E• izduženje pri lomu – δ5
• kontrakcija poprečnog preska - ψ
Metalne konstrukcije 1 P2-41
Uzorci (epruvete) za ispitivanje
mm25za3,11mm25za65,5
000
000
<⋅=≥⋅=
ll
ll
AA
Metalne konstrukcije 1 P2-42
Dijagrami σ−ε za različite čelike
Metalne konstrukcije 1 P2-43
Određivanje granice razvlačenja
Opšti konstrukcioni čelik Visokovredni čelik
Metalne konstrukcije 1 P2-44
Izduženje pri lomu
Izduženje pri lomu i kontrakcija poprečnogpreseka su pokazatelji duktilosti materijala!
[%] 100⋅−
=A
AAoψ
Kontrakcija poprečnog preseka
100⋅−
=o
o
l
llδ
Metalne konstrukcije 1 P2-45
Ispitivanje udarne žilavosti - Šarpijev test
][J/cm 2
oAA
=ϕ
A energija udara,
Ao površina.
Energija udara pri lomu [J] predstavlja meru žilavosti metala.
Opit se sprovodi na različitim temperaturama, a rezultati definišukvalitet čelika.
Metalne konstrukcije 1 P2-46
Vrste konstrukcionih čelika
Pored ugljenika u čeliku se uvek nalaze i neki prateći elementikoji potiču iz procesa dobijanja čelika.Najčešće su to: Si, Mn, S, P, N, O, H.
Prema sadržaju ugljenika ugljenični čelici se dele na:
• niskougljenične (0,05 ≤ C ≤ 0,25 %),
• srednjeugljenične (0,25 < C ≤ 0,60 %) i
• visokougljenične (0,60 < C ≤ 1,70 %).
Ugljenični čelici su čelici kod kojih je ugljenik jedini legirajućielement.
Metalne konstrukcije 1 P2-47
Prateći elementi u čeliku
Samo silicijum (Si) i mangan (Mn) imaju pozitivne osobine(dezoksidanti).
Nepoželjni elementi su:• Sumpor (S) uzrokuje smanjenje žilavosti• Fosfor (P) još više smanjuje žilavost i dovodi do
krupnozrne strukture;• Azot (N) povećava tvrdoću, ali i opasnost od krtog loma i
starenja.• Kiseonik (O) smanjuje žilavost.Ovi elementi moraju se zadržati u propisanim granicama;
top related