Mechanizm wytrzymałości

Obszerne wyjaśnienie „mechanizmu” wytrzymałości i odkształceń elementów stalowych w oparciu o nowsze osiągnięcia fizyki metali, zwłaszcza teorii dyslokacji, można znaleźć w pracy. Niniejsza książka rozpatruje zagadnienie odkształceń stali wyłącznie z punktu widzenia ich skutków dla pracy konstrukcji (program uprawnienia budowlane na komputer).
Znaczne zróżnicowanie składu chemicznego i własności stali powstaje w procesie jej wytapiania. W szczególności od tego procesu zależy ilość pozostających w stali szkodliwych zanieczyszczeń, zwłaszcza siarki, fosforu i gazów, głównie azotu i tlenu.

Stosowane u nas procesy martenowski i konwertorowo-tlenowy dają stale w zasadzie nie różniące się od siebie, o mniejszej niż w procesie ilości szkodliwych zanieczyszczeń (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Dalsze zróżnicowanie stali związane jest ze sposobem jej odtlenienia, przy czym rozróżnia się:
- stal nieuspokojoną, odtlenioną tylko manganem,
- stal półuspokojoną, odtlenioną manganem i krzemem,
- stal uspokojoną, odtlenioną manganem i krzemem lub aluminium (uprawnienia budowlane).

Po odlaniu stali do wlewnic w wyniku selektywnego jej krzepnięcia następuje nierównomierne rozmieszczanie się składników (jak węgiel, fosfor, siarka i gazy) w poszczególnych częściach wlewka, przy czym jego górna i środkowa część zawierają większą ilość tych domieszek. Zjawisko to zwane segregacją wlewkową lub strefową powoduje, że wyroby walcowane pochodzące z różnych partii wlewka mogą różnić się znacznie swym składem chemicznym od średniego składu ciekłej stali,
ustalonego analizą wytopową. Segregacja składników zależy od szeregu czynników, z których najważniejszym, oprócz wielkości wlewka, jest stopień uspokojenia stali. Stale uspokojone krzemem lub aluminium mają niewielką skłonność do segregacji strefowej, gdyż w wyniku procesu uspokojenia największe skupiska gromadzą się w głowie wlewka wokół jamy usadowej, którą to głowę następnie odcina się jako odpad technologiczny (ok. 15% masy wlewka) (program egzamin ustny).

Stal półuspokojona

Stal półuspokojona ma znacznie mniejszą skłonność do segregacji niż stal nieuspokojona i jest pod tym względem bliższa stali uspokojonej.
Zmiany własności stali w strefach segregacji, a zwłaszcza zmiany jej spawalności, związane są ze specyficznym wpływem poszczególnych pierwiastków.
Stale stosowane na konstrukcje spawane zawierają do 0,22% C, z tym że za spawalne uważa się stale o zawartości do 0,30% C przy zawartości 0,30-i-0,80% Mn. Wzrost zawartości węgla w stali powoduje podwyższenie granicy plastyczności i równocześnie obniżenie jej własności plastycznych (opinie o programie).

Przy zawartości węgla ponad 0,30% silnie wzrasta skłonność do powstawania pęknięć spawalniczych w wyniku naprężeń strukturalnych i podhartowania stali; spawalność jej uwarunkowana jest wstępnym podgrzaniem.
Mangan (Mn). Działa odtleniająco. Dopuszczalną jego zawartość w stalach węglowych ustala się w zależności od zawartości węgla. W stalach spawalnych przy zawartości 0,22% C dopuszcza się 1,2% Mn, przy zawartości 0,30% C 0,00% Mn.
Krzem (Si). Podobnie jak mangan działa odtleniająco, zmniejszając w ciekłej stali zawartość tlenku żelaza (FeO), a tym samym jej kruchość. Zawartość krzemu w stalach nieuspokojonych wynosi max 0,07%, w stalach półuspokojonych 0,05-0,17%, a w stalach uspokojonych 0,15^0,35% (segregator aktów prawnych).

Aluminium (Al). Działa odtleniająco wiążąc gazy, zwłaszcza tlen i azot. Zawartość 0,02% aluminium metalicznego (rozpuszczalnego w kwasach) gwarantuje wysoki stopień uspokojenia stali, odporność na starzenie po zgniocie oraz odporność na kruche pękanie v obniżonych temperaturach.
Zawartość pierwiastków odtleniających Si i Al w podanych ilościach nie ma wpływu na spawalność stali.
Fosjor (P). Zmniejsza własności plastyczne stali, powodując kruchość ma zimno”. W stalach spawalnych dopuszcza się zawartość 0,05% P (promocja 3 w 1).