Nowy gatunek stali konstrukcyjnej z dodatkiem stopowym 3% Al wykazujący zwiększoną odporność mechaniczną na oddziaływanie cieplne w warunkach pożaru

• Autorzy: Garbarz B. , Adamczyk M.

Warianty tytułu

EN

A new grade of structural steel containing 3% Al with increased mechanical resistance to heat effect during fire

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera wyniki badań nowego gatunku wysokowytrzymałej stali na bazie układu Fe-0,3%C-1,7%Mn-3%Al z dodatkami Cu i / lub Nb, o granicy plastyczności w temperaturze otoczenia minimum 500 MPa, charakteryzującego się dwufazową strukturą γ + α/δ w temperaturze walcowania na gorąco i wynikającą z tego podatnością do tworzenia mikropasmowości strukturalnej. Głównym celem badań nowego gatunku stali było ustalenie odporności mechanicznej na oddziaływanie cieplne w warunkach pożaru w zakresie temperatury 400÷600ºC. Odporność stali na oddziaływanie cieplne oceniono na podstawie wyrażonego w procentach stosunku wartości granicy plastyczności w podwyższonej temperaturze do wartości granicy plastyczności w temperaturze otoczenia: (Re_(ET)/Re_(RT))·100%. Wyniki badań wykazały, że nowa stal o granicy plastyczności w temperaturze otoczenia powyżej 500 MPa, charakteryzuje się istotnie większą odpornością na krótkotrwałe (standardowo 20 minut) oddziaływanie cieplne w wysokiej temperaturze do 600ºC mierzone współczynnikiem (Re_(ET)/Re_(RT))·100%, niż stosowane obecnie stale konstrukcyjne nie zawierające Mo w ilości minimum 0,5%.

EN

The paper contains results of investigation of a new high strength steel grade based on a Fe-0.3%C-1.7%Mn-3%Al system with additions of Cu and / or Nb, with yield strength at ambient temperature minimum 500 MPa, showing a two-phase γ + α/δ structure at temperature of hot rolling and resulting from it ability to form structural microbanding. Main goal of the investigation of the new steel grade was to determine the mechanical resistance to heat impact under fire conditions at temperature range of 400÷600ºC. The resistance to influence of heat was quantified using the percentage ratio of yield strength value at elevated temperature to yield strength value at ambient temperature: (Re_(ET)/Re_(RT))·100%. Results of the research showed that the new steel with a yield strength at ambient temperature above 500 MPa has considerably higher resistance to a short time (typically 20 minutes) heat impact at high temperature till 600ºC, expressed by coefficient (Re_(ET)/Re_(RT))·100%, than currently used structural steels without addition of Mo in amount of minimum 0.5%.

Słowa kluczowe

PL

stal odporna na pożar; stal; glin; mikropasmowość struktury; próba rozciągania

EN

fire-resistant steel; aluminium-alloyed steel; structural microbanding; tensile test

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 4
• Strony: 2--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Garbarz B.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica w Gliwicach

autor

Adamczyk M.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica w Gliwicach

Bibliografia

• 1. C. Gross, D. Isheim, S. Vaynman, M.E. Fine, Y-W. Chung, Design and Development of Fire Resistant Steels, Northwestern University, March 25 (2014).
• 2. Y. Mizutani, K. Ishibashi, K. Yoshii, Y. Watanabe, R. Chijiiwa, Y. Yoshida, 590 MPa Class Fire-Resistant Steel for Building Structural Use, Nippon Steel Technical Report No. 90, July (2004) 45-52.
• 3. W. Sha, F.S. Kelly, P. Browne, S.P.O. Blackmore, A.E. Long, Development of structural steels with fire resistant microstructures, „Mater. Sci. Technol.” 18 (2002) 319-325.
• 4. B.K. Panigrahi, Microstructures and properties of low-alloy fire resistant steel, „Bull. Mater. Sci.” 29 (1) February (2006) 59-66.
• 5. R. Janssen, PhD Thesis – Copper precipitation in fire resistant construction steel, Supervisors: J. Sietsma, E. Leunis, Delft University of Technology, August (2004).
• 6. B. Garbarz, Wyroby stalowe do zbrojenia betonu o podwyższonym bezpieczeństwie eksploatacji, „IZOLACJE – Budownictwo – Przemysł – Ekologia” (7/8) (2007) 68-70.
• 7. B. Garbarz, J. Marcisz, Phase transformations in Fe-(1÷8)%Al-0,1%C steel, „Arch. Metall. Mater.” 49 (3) (2004) 671-680.
• 8. B. Garbarz, J. Marcisz, Skłonność stali konstrukcyjnych zawierających Al do wysokotemperaturowego pękania powierzchniowego, „Inżynieria Materiałowa” (1) (2005) 21-26.
• 9. M. Adamczyk, B. Garbarz, Mikrostruktura i właściwości eksperymentalnych stali konstrukcyjnych Fe-0,1%C-1,4%Mn-(4÷8%Al) po walcowaniu na gorąco, „Prace IMŻ” 66 (2) (2014) 13-20.
• 10. B. Garbarz, M. Adamczyk, B. Niżnik-Harańczyk, Development of structural steel containing 3÷5% Al with microlaminated microstructure, „Arch. Metall. Mater.” 62 (4) (2017) 2307-2313.
• 11. Zgłoszenie patentowe IMŻ do UP RP: Sposób wytwarzania wyrobów stalowych o strukturze mikro-lamelarnej, P.419214. 21.10.2016
• 12. M. Adamczyk, B. Niżnik-Harańczyk, W. Kubosz, B. Garbarz – konsultacje, Opracowanie charakterystyk eksploatacyjnych nowej klasy stali konstrukcyjnej z glinem, Spr. IMŻ nr SW-0070/BW (2016).
• 13. www.imz.pl: Walcarka do walcowania na gorąco wraz z urządzeniami do obróbki cieplnoplastycznej (moduł LPS-B).
• 14. M. Adamczyk, B. Niżnik-Harańczyk, J. Pogorzałek, J. Gazdowicz, Fizyczne modelowanie wytwarzania ultradrobnych struktur o morfologii lamelarnej w wyrobach ze stali o obniżonej gęstości zawierającej do 5% Al., Spr. IMŻ nr SW-0066 (2015).
• 15. Norma PN-EN ISO 6892-1 : 2010. Metale – Próba rozciągania. Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej.
• 16. Norma PN-EN ISO 6892-2 : 2011. Metale – Próba rozciągania. Część 2: Metoda badania w podwyższonej temperaturze.
• 17. F.S. Kellya, W. Shab, A comparison of the mechanical pro-perties of fire-resistant and S275 structural steels, „Journal of Constructional Steel Research” 50 (1999) 223-233.
• 18. R. Chijiiwa, H. Tamehiro, Y. Yoshida,K. Funato, R. Uemori, Y. Horii, Development and Practical Application of Fire-Resistant Steel for Buildings, „Nippon Steel Technical Report” No. 58, July (1993) 47-55.
• 19. J. Outinen, P. Mäkeläinen, Mechanical Properties of Structural Steel at Elevated Temperature and After Cooling Down, Second International Workshop ”Structures in Fire” – Christchurch – March (2002) 273-290.
• 20. J. Hu, L.-X. Du, G.-S. Sun, H. Xie, R.D.K. Misra, Low temperature superplasticity and thermal stability of a nanostructured low-carbon microalloyed steel, „Sci. Rep.” 5 (2015) 18656; doi: 10.1038/srep18656.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)