Технические характеристики стали С255

В строительной отрасли широкое распространение получила марка стали С255. Ее прочностные характеристики позволяют использовать металл для изготовления ответственных конструкций, предназначенных для высоких подвижных нагрузок. Среди важных преимуществ сплава — и отсутствие ограничений по свариваемости.

 Состав

Химический состав и соотношение компонентов в стали марки С255 регламентируются ГОСТом 27772-88. В соответствии с ним, в сплаве содержится:

• 0,22% углерода, от его количества и равномерности распределения в структуре зависят показатели твердости и хрупкости;
• 0,65% марганца, ГОСТ допускает увеличение его массовой доли до 0,85%;
• от 0,15 до 0,30% кремния, он необходим для улучшения эксплуатационных свойств материала;
• по 0,3% меди и никеля, небольшое количество этих элементов не оказывает заметного влияния на свойства;
• хрома – 0,3%, низкое содержание элемента свидетельствует о подверженности металла коррозии при определенных условиях;
• до 0,02% остаточного алюминия;
• 0,04-0,05% серы и фосфора, примеси которых неизбежны в составе сплава.

В отдельных месторождениях встречаются руды, содержащие мышьяк, но его концентрация не превышает 0,12%.

Расшифровка маркировки

При расшифровке марки стали С255 следует учесть, что:

• знак «С», стоящий перед цифрами, указывает на основное назначение стали – применение в строительстве;
• «255» – величина предела текучести металлопроката, знак наносится на поверхность металла.

Продукция производится в соответствии с ГОСТом в виде:

• листового и профильного проката;
• уголков и балок двутавровых;
• швеллеров специальных;
• листов гладких и с ромбическим рифлением;
• гнутых профилей разнообразной конфигурации.

Весь прокат изготовляется в соответствии с техническими требованиями – с толщиной сечения элементов не меньше 4 мм и не больше 30 мм.

Аналогами марки стали С255 ГОСТа 27772-88 признаются российские конструкционные сплавы обыкновенного качества углеродистых категорий. Они представляют вариации марки Ст3, которые различаются:

• содержанием углерода;
• показателем прочности;
• степенью раскисления – пс и сп.

Зарубежными аналогами, согласно стандартизации ISO 630, признаны:

• Fe 360-B (E 235-B);
• Fe 360-C (E 235-C);
• Fe 360-D (E235-D).

Свойства стали

Основные свойства стали С255 задаются изначально химическим составом. Некоторые из них изменяются в зависимости от температуры окружающей среды или от толщины проката:

• плотность – 7,85 г/см³;
• предел текучести – 245-255 МПа;
• временное сопротивление разрыву – 370-380 МПа;
• относительное удлинение при разрыве – 24-25%;
• ударная вязкость при -20 градусах – 34 Дж/см²;
• расчетные сопротивления по пределу текучести – 230-250 МПа;
• расчетные сопротивления по пределу прочности – 360-370 МПа.

Концентрация углерода в сплаве и его соотношение с другими элементами позволяют использовать при создании конструкций:

• любые способы сварки;
• технологии лазерной или гидравлической резки;
• возможности сверления и фрезерования;
• методы механической обработки.

При высоких механических свойствах сплав неустойчив к коррозии. В качестве защиты конструкций от воздействия влаги или химических реагентов используют:

• двойное покрытие водостойкой краской после предварительного грунтования;
• горячее цинкование поверхности;
• порошковое покрытие полимерными веществами.

Методы термической обработки

В дальнейшем основные эксплуатационные характеристики стали С255 могут быть улучшены с помощью термической обработки – закалки и отпуска.

Закалка производится для увеличения твердости поверхности заготовки:

• металл нагревается до заданной температуры в специальных печах;
• в процессе выдержки под действием температуры происходит перестройка и уплотнение внутренней структуры;
• для равномерного охлаждения и предотвращения дефектов используется масляная ванна.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, которые образуются при закалке и могут привести к внутренним дефектам. Процедура состоит из процессов:

• постепенного нагревания до более низкой температуры, чем при закалке;
• последующего медленного охлаждения.

Преимущества и недостатки

К главным достоинствам стали С255 относят высокую прочность и хорошую свариваемость без необходимости предварительного подогрева. Эти качества расширяют сферу применения сплава, облегчая процесс изготовления объемных конструкций при сооружении крупных объектов. Особенностям применения металла соответствуют и другие его характеристики:

• высокий показатель предела текучести, позволяющий выдерживать большие комбинированные нагрузки;
• значительная ударная вязкость, обеспечивающая хорошую сопротивляемость переменным механическим нагрузкам;
• хорошая обрабатываемость стали разнообразными способами.

К недостаткам С255 может быть отнесена подверженность коррозийным процессам. Эта проблема снимается с помощью эффективных способов защиты металла.

Область применения

Марка стали С255 и ее аналоги применяются для производства строительных металлоконструкций 1 группы, способных выдержать серьезные нагрузки при температурах до -510С, в частности:

• динамические – они проявляются постепенным возрастанием и снижением давления и требуют достаточной пластичности;
• подвижные нагрузки характеризуются перемещением точки максимальной нагрузки и способны разрушить несущие конструкции;
• вибрационные – чреваты деформацией сварных швов, ослаблением крепежных элементов.

Конструкции 1 группы используются при строительстве сооружений, несущих огромные нагрузки:

• мостов и эстакад;
• опор для ЛЭП;
• подкрановых балок;
• несущих ферм;
• лестничных пролетов;
• транспортных галерей.

В машиностроении сплав С255 нашел применение в создании ответственных деталей и несущих элементов. Отсутствие ограничений в свариваемости стали позволяет использовать ее для изготовления сварных конструкций разного рода.

Аналог стали С255 – марка Ст3 успешно заменяет ее при создании ответственных сварных конструкций. Ее технические характеристики после термообработки достаточны для эксплуатации при знакопеременных нагрузках в диапазоне температур от -40 до +425 градусах. Важным свойством материала является также высокий уровень сопротивляемости хрупкому разрушению.