177446. lajstromszámú szabadalom • Nagyszilárdságú betonszerkezeti acél
3 177446 4 — a beton zsugorodása és lassú alakváltozása következtében — elkerülhetetlen előfeszítőerő veszteség. Elméletileg tehát a betonban acélbetétként bármelyik acélfajta felhasználható, amelyiknél a terhelések által előidézett hosszváltozás megfelelően kis értékű, de az alakváltozási tartománya eléggé széles. A mechanikai tulajdonság tekintetében tehát a nem előfeszítve alkalmazott acélbetétnek olyan képlékenységgel kell rendelkeznie a betonban történő felhasználásához, ami lehetővé teszi a betonszerkezet hajlítási igénybevételének hatására az acél szakadása előtt a beton megrepedését, de megakadályozza, hogy a repedés olyan mértékű legyen, ami az acélbetétet — a repedésen keresztül — a környezet korróziós hatásának kitegye. Az előfeszítésre alkalmas acélbetét ezen kívül megfelelő teológiai tulajdonságokkal kell rendelkezzen és feszültség alatt is korrózióállónak kell lennie. Jelenleg is ismertek megfelelő szilárdságú acélbetét minőségek úgy a nem előfeszített, mint az előfeszített alkalmazásra. Ilyenek például az 574 503 számú svájci, a 164 925 számú magyar, a 108 119 számú NDK szabadalmi leírások szerinti acélbetétek, amelyek 0,03—0,15 súly% C-t, 1.0- 1,9 súly% Mn-t, 0,05-1,0 súly% Si-t, 0,5—1,5 súly% Ni-t, 1,0-3,0 súly% Cu-t, 0,01-0,3 súly% Nb-t, 0,01—0,04 siiy% N-t, 0,10—0,20 súly% Al-t, 0,05—0,50 súly% Pb-t és 0,01-0,20 súly% Cd-t tartalmaznak. Ugyanitt kell említeni az 585 275 számú svájci és a 163 406 számú magyar szabadalmi leírásokat is, amelyekben leírt acélok 0,155-0,23 súly% C-t, 1.0- 2,5 súly% Mn-t, 0,02-0,90súly% Si-t, 0,30—1,90 súly% Ni-t, 0,81—2,5 súly% Cu-t, 0,05-0,20 súly% Nb-t, 0,010-0,040 súly% N-t és 0,11-0,20 súly% Al-t tartalmaznak. Ide tartozik még a 366 224 számú szovjet szabadalmi leírás is, amely szerinti acél 0,12—0,20 súly% C-t, 1,2-1,8 súly% Mn-t, 0,l-0,6súly% Si-t, maximum 0,035 súly% P-t, 0,4—l,0súly% Cr-t, 0,08-0,15 súly% V-t, 0,0002-0,01 súly% B-t, 0,01-0,03 súly% N-t és 0,03—0,1 súly% Al-t tartalmaz. A jelenleg ismert és alkalmazott beton acélbetétek a nagy szakítószilárdságuk ellenére egyrészt viszonylag alacsony rugalmassági határral, illetve hasznosítható szilárdsággal rendelkeznek, másrészt kis szilárdsági tartományban hegeszthetőek és a korszerű alkalmazáshoz szükséges megfelelő rugóhatást is csak bonyolult technológiai folyamatok során, nagy élő-, és holtmurika ráfordítással, korlátozott mértékben biztosítják. Az előfeszítésre alkalmazott acélbetétek bonyolult, költséges hideg-, és melegalakítás, edzés-nemesítés, vagy ezek kombinációjaként gyárthatók. A találmány célja olyan melegen hengerelt állapotában is nagyszilárdságú, meghatározott C-tartalomig hegeszthető beton acélbetét előállítása, amely az előbbi karbonhatáron túl egyszerű hőkezeléssel előfeszített acélbetétként alkalmazható, kiváló relaxációs és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik és alkalmas az optimális építészeti igényeket komplex módon kielégítő-, magasabb üzemi hőmérsékleten is alkalmazható térbeli tartóhatású betonelemek, héj-vagy más szerkezetek gyártására. A találmány szerinti célt olyan acél előállításával érjük el, amely a vason kívül legfeljebb l,20súly% C-t, legfeljebb 3,50 súly% Mn-t, legfeljebb 2,80súly% Si-t, legfeljebb l,00súly% Mo-t, legfeljebb 3,00 súly% Cu-t és/vagy Ni-t, legfeljebb 0,15 súly% Zr-t és/vagy Ce-t, 0,04-0,30 súly% Nb-t és/vagy V-t, 0,008-0,025 súly% N-t, 0,0005- -0,02súly% Ca-t, 0,02-0,15 súly% Al-t és 0,001- -0,05 súly% B-t és/vagy Be-t tartalmaz. A Zr, B, Àl, Nb, V, N és Be ötvözök — a találmány szerinti arányban — olyan olvadáspontú, komplex fémes vegyületeket alkotnak, amelyek részben aktív méretű kritikus csírákat hoznak létre már az olvadékban, részben a vas rácsában interstíciósan oldódva azokat előfeszítik és így növelik a rácshibákat. A Nb, V, Zr, N és Be nagy nyírószilárdságú' fémes kiválásokat képeznek, ami egyben koherens módon növeli és stabilizálja az alapanyag rácsának belső feszültségét. Ezek közül pl. a B és N a szemcsehatáron lévő rácshibákba települ és ezzel késlelteti az itt létrejövő nem-koherens kiválások folyamatát. így akadályozza a kiválásoknak a szemcsehatárok mentén történő feldúsulását, biztosítja az ötvözök elhelyezkedésének homogenitását és fokozza a szemcsehatárok szilárdságát. A kritikus méretű kristálycsírák számának növelése jelentős mértékben fokozza az olvadék kristályosodó képességét, csökkenti a dermedés idejét és így a primer szemcsék méretét is. Ezáltal ugrásszerűen növekedik az egységnyi szövetszerkezetben a szemcsehatárok felülete, s ennek révén a káros dúsulások képződésének lehetősége lényegesen leszűkül, és az igénybevétel okozta fajlagos terhelés a szemcsehatárokon jelentősen csökken. A találmány szerinti alkotó elemek olyan feltételeket teremtenek az oldódás, a dermedés, az újrakristályosodás és a melegalakítás folyamán, amelyek csökkentik a szemcseméretet, jelentős mértékben növelik az alkotóelemek interstíciós oldódási aktivitását, ennek eredményeként azok oldódó mennyiségét, majd az ily módon előfeszített rácsok számát és feszítettségi mértékét is. Az interstíciósan előfeszített rácsok számának növelése és előfeszítettségi mértékük fokozása növeli a metallurgiai úton létrehozott diszlokációk számát, ezzel elősegíti a fémes kiválások képződését, meghatározza elhelyezkedésük sűrűségét, és így fokozza a horgonyzó funkcionálásuk hatékonyságát az igénybevétel hatására meginduló diszlokáció-front mozgásában. A szemcsehatár környék hibahelyein beágyazódott hasznos elemek erősen lecsökkentik a környezetükben levő más fémek atomjainak diffúziós sebességét, illetve azok számát, majd így az inkoherens csírák képződését is. Ez megakadályozza, hogy a szemcsehatárok környéke ötvöző' elemekben, illetve kiválásokban inhomogénné váljék és ezáltal szilárdságuk, kúszás-ellenállásuk csökkenjék. így késlelteti a szemcsehatároknak az igénybevétel hatására bekövetkező korai felrepedését, növeli a kúszási-törési nyúlását és kontrakcióját. Mindezek eredőjeként jelentősen fokozódik az acél 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
