ПРОДАЖА БЕТОНА В ЧЕБОКСАРАХ:
+7 8352 49-20-20
ТОВАРНЫЙ БЕТОН ОТ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ
  ПРОДАЁМ БЕТОН В ЧЕБОКСАРАХ

КАЛЬКУЛЯТОР СТОИМОСТИ
РАССЧИТАТЬ СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ БЕТОНА
* Обязательные поля для заполнения

Ваши данные не будут переданы третьим лицам в соответствии с ФЗ 152
Дата и адрес доставки:
Марка бетона:
Необходимый объем:
42 куба
М-200
Пример: 7 917 7654321
* Ваше Имя :
* Ваш телефон :

Механические свойства стали


Механические свойства стали

Без сомнения наиболее важными свойствами сталей, благодаря которым они находят такое широкое применение, являются их механические свойства. Эти свойства включают комбинацию очень высокой прочности со способностью к значительному изменению формы, например, пластическому прогибу, перед окончательным разрушением. Чтобы характеризовать прочность и пластичность (меру пластического прогиба) сталей и других металлов разработаны различные методы испытаний.

Прочность сталей

Механические свойства сталей, как и других металлических материалов, чаще всего определяются с помощью испытания на растяжение. Испытание на растяжение заключается в приложении растягивающего усилия к образцу – чаще всего, в виде стержня – и измерении изменения длины образца при увеличении прилагаемого усилия (рисунок 1). Образец вырезают из интересующего материала или изделия. Результат испытания представляет собой диаграмму растяжения — график, на котором по вертикали откладывается напряжение (усилие на единицу площади образца), а по горизонтали – деформация (относительное изменение длины образца).

Рисунок 1 – Диаграмма напряжение-деформация при испытании образца на растяжение

При малых деформациях стержень ведет себя упруго – он «отпружинивает» обратно к своей исходной длине, если приложенные напряжения снимают. При напряжении выше величины, которую называют пределом текучести, стержень начинает деформироваться пластически. Это значит, что после снятия прилагаемых напряжений стержень уже не возвращается к своей исходной длине, а получает необратимое удлинение. Путем растяжения стержня до разрушения находят максимальное напряжение на диаграмме растяжения. Это максимальное напряжение называют прочностью при растяжении или временным сопротивлением растяжению материала, из которого был изготовлен образец.

Пластичность сталей

Если при простом испытании на изгиб металл разрушается только после большого пластического прогиба, то его считают пластичным. Если такого прогиба нет совсем или он незначительный – материал называют хрупким. Хорошая пластичность металла проявляется при испытании на растяжение высокой величиной удлинения образца и/или его сужения. Удлинение выражает в процентах увеличение длины образца после разрушения к его исходной длине (см. рисунок 1). Аналогично сужение выражает в процентах уменьшение площади образца по сравнению с его исходной площадью (рисунок 2).

Рисунок 2 – Диаграмма растяжения для хрупкого и пластичного металлов

Чаще всего механические свойства сталей в целом оценивают по трем показателям: пределу прочности, пределу текучести и удлинению. Пределы прочности и пластичности обычно выражают в мегапаскалях (МПа), удлинение – в процентах (%). Практически всегда с увеличением прочности металла или сплава его пластичность снижается.

Твердость сталей

При испытаниях на твердость механические свойства сталей оценивают путем внедрения в него при заданном усилии твердого материала, так называемого индентора (рисунок 3). Часто такой индентор изготавливают из алмаза. В результате испытания в материале образуется отпечаток – по его размерам судят от твердости стали: в испытании по Роквеллу — по глубине отпечатка, в испытаниях по Бриннелю и Викерсу – по его ширине.

Рисунок 3 – Схема испытания на твердость и его основные характеристики

Соотношение прочности и твердости сталей

В закаленных и отпущенных сталях наблюдается хорошая корреляция между пределом прочности и твердостью – по твердости можно оценивать прочность и наоборот. Для термически упрочненных сталей твердость 45 HRC и выше является обычным делом. Твердость 45 HRC соответствует прочности при растяжении 1480 МПа. Если сравнить это с самыми прочными промышленными сплавами алюминия, меди и титана, которые грубо имеют прочность соответственно 570, 1220 и 1350 МПа, то станет ясно, что сталь прочнее всех этих материалов.

Вязкость сталей

Важным механическим свойством стали является ее вязкость. Обычно термин вязкость применяют, как меру способности металла разрушаться нехрупко.

Характер разрушения – хрупкий или пластичный – хорошо рассматривать на примере ферритных сталей. Все металлы с объемноцентрированной кубической атомной решеткой – как и ферритные стали – имеют один общий недостаток. Они разрушаются хрупко при низких температурах, тогда как при достаточно высоких температурах разрушаются нормально – пластически. Температура перехода от пластического разрушения к хрупкому называется температурой вязко-хрупкого перехода. Она определяется как температура, ниже которой происходит хрупкое разрушение. Температуру хрупкого перехода можно в принципе определять испытанием на растяжение, но при одноосном растяжении ее величина значительно ниже, чем та, которую наблюдают в сложных стальных деталях. Опыт показал, что испытания на ударную вязкость по методу Шарпи намного лучше согласуются с опытными данными по хрупкому разрушению сложных деталей. Схема метода испытания на ударную вязкость по Шарпи показана на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема ударного испытания по  методу Шарпи

Усталость сталей

Усталостное разрушение – это тип разрушения, который происходит в металлических деталях, которые подвергаются циклическим нагрузкам.

Рассмотрим ось на колесах, на которую «давит» довольно тяжелый груз. Это груз вызывает изгиб в центре в точке посередине между колесами, как показано схематически на рисунке 5.

Рисунок 5 – Смена сжимающих и растягивающих напряжения на поверхности вращающейся оси

Этот изгиб заставляет металл растягиваться в точке Т и сжиматься в точке С. Другими словами это означает, что в точке Т металл подвергается растягивающим напряжениям, а в точке С – сжимающим. Поэтому, поскольку ось вращается каждая точка посередине оси подвергается циклическим напряжениям – растягивающим, когда она находится внизу и сжимающим, когда вверху.

В хорошо спроектированной оси максимальные растягивающие напряжения будут далеко ниже предела текучести и все деформации, которые происходят на поверхности металла во время вращения, будут в упругой области, как это показано в нижней части рисунка 5.

Однако, если на поверхности металла есть маленькая царапина, то в этом месте поверхности возникает так называемая концентрация напряжений. Если величина напряжений в этой точке будет превышать предел текучести, то здесь может зародиться трещина. Каждый раз, когда ось делает оборот, эта трещина будет расти, пока не станет достаточно большой, чтобы привести к разрушению оси. Этот процесс называют усталостным разрушением или усталостью сталей. Способность стали сопротивляться циклическим напряжениях называют усталостной прочностью или циклической прочностью.  Усталостные разрушения происходят в металлических деталях, которые подвергаются циклическим напряжениям, таких как вращающиеся детали, клапаны, пружины, а также вибрирующие детали, такие как самолетные крылья.

Источник: John D. Verhoeven, Steel Metallurgy for Non-Metallurgists, 2007

steel-guide.ru

Механические свойства металлов. Механические свойства сталей. Механические свойства сплавов. | мтомд.инфо

Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе. Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок.

В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:

  1. Статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.
  2. Динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.
  3. Повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.

Для получения сопоставимых результатов образцы и методика проведения механических испытаний регламентированы ГОСТами.

Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Прочность.

Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.

Испытания проводятся на специальных машинах, которые записывают диаграмму растяжения, выражающую зависимость удлинения образца Δl (мм) от действующей нагрузки Р, то есть Δl = f(P). Но для получения данных по механическим свойствам перестраивают: зависимость относительного удлинения Δl от напряжения δ.

Диаграмма растяжения материала

Рис 1: а – абсолютная, б – относительная; в – схема определения условного предела текучести

Проанализируем процессы, которые происходят в материале образца при увеличении нагрузки: участок оа на диаграмме соответствует упругой деформации материала, когда соблюдается закон Гука. Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке а, называется пределом пропорциональности.

Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Предел пропорциональности.

Предел пропорциональности (σпц) – максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между деформацией и напряжением.

При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения). Каждому напряжению соответствует остаточное удлинение, которое получаем проведением из соответствующей точки диаграммы растяжения линии параллельной оа.

Так как практически невозможно установить точку перехода в неупругое состояние, то устанавливают условный предел упругости, – максимальное напряжение, до которого образец получает только упругую деформацию. Считают напряжение, при котором остаточная деформация очень мала (0,005…0,05%). В обозначении указывается значение остаточной деформации (σ0.05).

Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Предел текучести.

Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям. В зависимости от природы материала используют физический или условный предел текучести.

Физический предел текучести σm – это напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке (наличие горизонтальной площадки на диаграмме растяжения). Используется для очень пластичных материалов.

Но основная часть металлов и сплавов не имеет площадки текучести.

Условный предел текучести σ0.2 – это напряжение вызывающее остаточную деформацию δ = 0.20%.

Физический или условный предел текучести являются важными расчетными характеристиками материала. Действующие в детали напряжения должны быть ниже предела текучести. Равномерная по всему объему пластическая деформация продолжается до значения предела прочности. В точке в в наиболее слабом месте начинает образовываться шейка – сильное местное утомление образца.

Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Предел прочности.

Предел прочности σв – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).

Образование шейки характерно для пластичных материалов, которые имеют диаграмму растяжения с максимумом. Предел прочности характеризует прочность как сопротивления значительной равномерной пластичной деформации. За точкой В, вследствие развития шейки, нагрузка падает и в точке С происходит разрушение.

Истинное сопротивление разрушению – это максимальное напряжение, которое выдерживает материал в момент, предшествующий разрушению образца (рисунок 2).

Истинное сопротивление разрушению значительно больше предела прочности, так как оно определяется относительно конечной площади поперечного сечения образца.

Истинная диаграмма растяжения

Рис. 2

Fк - конечная площадь поперечного сечения образца.

Истинные напряжения Si определяют как отношение нагрузки к площади поперечного сечения в данный момент времени.

При испытании на растяжение определяются и характеристики пластичности.

Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Пластичность.

Пластичность – способность материала к пластической деформации, то есть способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности. Это свойство используют при обработке металлов давлением.

Характеристики:

lо и lк – начальная и конечная длина образца;

Δlост – абсолютное удлинение образца, определяется измерением образца после разрыва.

Fо – начальная площадь поперечного сечения;

Fк – площадь поперечного сечения в шейке после разрыва.

Относительное сужение более точно характеризует пластичность и служит технологической характеристикой при листовой штамповке.

Пластичные материалы более надежны в работе, так как для них меньше вероятность опасного хрупкого разрушения.

www.mtomd.info

Механические свойства стали

Характеризуют следующие основные показатели.

1) Предел текучести T характеризующий напряжение, до достижения которого можно считать металл работающим упруго и пользоваться методами расчета по упругой стадии материала.

2) Временное сопротивление (предел прочности) B характеризующее условное напряжение разрыва растянутого образца (отношение разрушающей нагрузки к первоначальной площади сечения). Временное сопротивление характеризует прочность стали.

3) Относительное удлинение  - отношение приращения длины образца после разрыва к ее исходному значению. Различают два относительных удлинения: для длинного круглого образца (Lрасч= 10d)-10 и для короткого (Lрасч= 5d)-5. Относительное удлинение характеризует, пластические свойства стали.

4) Ударная вязкость αн – работа, затраченная на разрушение специального образца ударным изгибом. Ударная вязкость характеризует склонность стали к переходу в хрупкое состояние. Порог хладноломкости - t°С при которой происходит спад ударной вязкости или снижение её ниже 0,03

5) Изгиб в холодном состоянии на 180°С. Это испытание характеризует пластические свойства стали и склонность ее к трещинообразованию.

Вопрос 3. Нормирование сталей.

В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик углеродистая сталь подразделяется на три группы:

группа А — гарантируются механические свойства;

группа Б — гарантируется химический состав;

группа В — гарантируются механические свойства и отдельные требования по химическому составу.

В строительных конструкциях применяется преимущественно сталь группы В, так как для обеспечения прочности необходима гарантия механических свойств, а для свариваемости и высокого качества стали требуется соблюдение норм по химическому составу. Для второстепенных нерасчетных элементов конструкций иногда применяется сталь группы Б. Сталь группы А в строительных конструкциях, как правило, не применяется.

В зависимости от нормируемых показателей стали всех групп подразделяют на 6 категорий (химический состав, Run, Ryn, изгиб в холодном состоянии, ударная вязкость при t=+20 °С и t=-20 °С, после механического старения). Обозначения марок углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 приняты буквенно-цифровыми. Буквы Ст означают слово «сталь», цифры 0, 1, 2, 3, 4 и .т, д. – условный порядковый номер марки в зависимости от химического состава стали и ее свойств. Для стали групп Б и В перед обозначением марки стали ставится буква Б или В. Степень раскисления стали обозначается индексами «сп» (спокойная), «пс» (полуспокойная) и «кп» (кипящая), добавляемыми к обозначению марки стали.

Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца после номера марки ставят букву Г. Для обозначения категории стали в конце ставится ее номер (для первой категории номер не ставится). Например, обозначение ВСт3сп5 соответствует марке стали 3, спокойной, группы В, 5-й категории; обозначение ВСт3Гпс5 – марке стали 3 с повышенным содержанием марганца, полуспокойной, 5-й категории; обозначение Ст1кп — марке стали 1, кипящей, группы А, 1-й категории.

Наиболее распространенной в строительных металлических конструкциях является сталь марки СтЗ. Сталь 3 обладает достаточно высоким пределом текучести Ryn=23—24 кН/см2, пластична, хорошо сваривается, надежно работает при различных силовых воздействиях.

В целях унификации применения и упрощения заказа требуемой стали Нормами проектирования стальных конструкций (СНиП ll-23-81) предусмотрено применение в строительных конструкциях низкоуглеродистых сталей только следующих способов выплавки и категорий:

1)полуспокойной — 6-й категории (ВСтЗпс6) – 2-я группа прочности

2)спокойной и полуспокойной с повышенным содержанием марганца — 5-й категории, (ВСтЗсп5-1, ВСтЗГпс5);

3)кипящей — 2-й категории (ВСтЗкп2-1)- 1,2 группа прочности

В настоящее время поставляется сталь СтТпс и ВСтТсп с пределом текучести 29 кН/см2, получаемая на основе углеродистой стали путем термической обработки.

Обозначения марок низколегированных сталей построено по следующему принципу: первые цифры обозначают среднее количество углерода в сотых долях процента, буквы показывают наличие легирующих компонентов, цифры за буквами указывают количество легирующего компонента в целых процентах (цифра 1 обычно не проставляется); если легирующего компонента меньше 0,3%, то он в обозначение марки не вводится.

studfiles.net

Механические свойства сталей

Поиск Лекций

Прочность стали является одной из главнейших характеристик качества стали как конструкционного материала. Под прочностью понимают способность стальных изделий сопротивляться пластической деформации и разрушению под действием внешних нагрузок. Высокопрочными считаются стали, обладающие высокими механическими свойствами (пределами прочности, текучести, упругости) и имеющими определенную пластичность (относительное удлинение и сужение) и вязкость (коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации, температуру вязко-хрупкого перехода) и др.

Механические свойства сталей – совокупность показателей, характеризующих сопротивление материала воздействующей на него нагрузке, его способность деформироваться при этом, а также особенности его поведения в процессе разрушения.

В соответствии с этим механические свойства сталей измеряют (единицы физических величин ГОСТ 8.417–78):

– напряжениями (МПа, МН/м2, кгс/мм2; Па = Н/м2; кгс = 9,8 Н; Па = 1,02´10–5 кгс/см2);

– деформациями (в %);

– удельной работой деформации и разрушения (МДж/м2, кгс×м/см2; Дж = Н×м);

– скорость развития процесса разрушения при статистической или повторной нагрузке (чаще всего в мм за 1 сек или за 1000 циклов повторной нагрузки, мм/кцикл).

Основные факторы, изменяющие механические свойства стали:

- химический состав металла;

- состав и качество шихтовых материалов, применяемых при выплавке стали;

- применение процессов внепечной обработки жидкой стали (вакуумирование, обработка синтетическим шлаком, продувка аргоном, модифицирование, рафинирование и др.);

- процессы прокатки, ковки, штамповки (температура нагрева, температура и степень деформации, и др.)

Механические свойства сталей определяются при механических испытаниях образцов различной формы. По характеру нагрузки стали могут работать на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез (сдвиг) и т.д. или подвергаться совместному действию нескольких видов нагрузки. Также разнообразны условия эксплуатации сталей по температуре, окружающей среде, скорости приложения нагрузки и закону ее изменения во времени. Для металлов наиболее распространены испытания на растяжение,прочность,ударный изгиб,твердость,выносливость, ползучесть.

При испытании сталей на растяжение определяют:

1. Предел прочности – условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца; отношениеРВ/F0 = sвхарактеризует временное сопротивление (предел прочности) материала, где Р – максимальная нагрузка, F0 – площадь поперечного сечения образца.

2. Предел текучести– условное напряжение, при котором остаточнаяотносительная деформация (пластическое удлинение) образца составляет 0,2 %, s0,2 = Рт/F0(чаще обозначаютsт), где Р – нагрузка, F0 – площадь поперечного сечения образца.

3. Предел упругости (sе) – напряжение при котором остаточное пластическое удлинение образца составляет 0,02 %.

4. Удлинение – отношение в процентах приращения длины образца при растяжении до разрыва к его первоначальной длине.

5. Сужение – отношение в процентах уменьшения площади поперечного сечения образца при растяжении до разрыва к его первоначальной площади поперечного сечения.

Пластичность при растяжении конструкционных материалов оценивается удлинением (d = (l0 – lк) / l0 × 100%) или сужением (y = (F0 – Fк) / F0 × 100%), при сжатии укорочением, при кручении – предельным углом закручивания рабочей части образца (ГОСТ 1497–73).

Испытание стали на растяжение проводится на нормальных или пропорциональных образцах, которые бывают десятикратные или пятикратные. Нормальные образцы имеют диаметр равный 20 мм, пропорциональные – круглые и прямоугольные произвольных размеров. Во всех случаях расчетная длина образца составляет либо 11,3 ÖF, либо 5,65 ÖF, где F – исходная площадь поперечного сечения образца.

Ударная вязкость – способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушаться под действием ударной нагрузки. Оценивается работой отнесенная к единице площади излома, необходимой для деформации и разрушения призматического образца с односторонним поперечным надрезом при воздействии на его среднюю часть как на балку, лежащую на 2-х опорах, нагрузки в виде удара со скоростью приложения силы порядка 15–20 м/сек, (дж/м2, кгс×м/см2); обозначается символом КСU, КСVи КСТ(последняя буква определяет тип поперечного надреза и соответствует геометрической форме буквы: U-образной, V-образной и Т – усталостной трещине; ГОСТ 9454–78; старое обозначение ан, ГОСТ 9454–60). Удельная работа КС = К/S0 (ан = Ан/ S0), где К и Ан – работа; S0 – площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания. Испытания на ударную вязкость проводят на маятниковых копрах с отсчетом энергии груза до и после приложения нагрузки при различных температурах, °С: +20, 0, –20, –40, –60. Резкое падение ударной вязкости при понижении температуры испытания определяет порог хладноломкости материала; надежная эксплуатация его возможна лишь при температурах, лежащих выше порога хладноломкости.

Сопротивление пластической деформации часто оценивают по результатам испытаний на твердость, путем вдавливания твердого наконечника в форме шарика, твердость по Бринеллю(ГОСТ 9012-59; ед. измерения НВ; HB = P/F; F = pD2/2 – pD/2ÖD2–d = pDt, где d – диаметр отпечатка 10,5 или 2,5 мм; t – глубина, мм; P – сила, кгс; D – диаметр стального шарика (сталь ШХ15) или из карбида вольфрама, мм).Определение твердости при вдавливании конуса или пирамиды по Виккерсу(ГОСТ 2999-75,ед. измеренияHV, HV = P/F = P/(d2/2 cos 22°) = 1,8544P/d2, материал конуса победит или твердый сплав, материал четырехгранной пирамиды – алмаз, с углом 136°). До HB 350¸400 величины HV и HB равны.Определение твердости при вдавливании шарика или конуса с предварительным нагружением по Роквеллу(ГОСТ 9013-59, при диаметрах шарика 1/16, 1/8, 1/4 дюйма или алмазного конуса с углом 120°, вычисляется по шкалам С, А, В, ед. изм.НRС, HRA, HRB). Микротвердость(ГОСТ 9450-76). Испытания на твердость не требуют нарушения целостности детали и потому являются самым массовым средством контроля механических свойств.

Рекомендуемые страницы:

poisk-ru.ru


Смотрите также

Марка бетона
Класс бетона по прочности на сжатие
Цена ( руб/куб)
B-7,5
2950
B-12,5
3100
B-15
3200
B-20
3400
B-22.5
3700
B-25
4000