metallurgu.ru

Классификация сталей. Работа стали при растяжении. Основные механические характеристики стали.

sdamzavas.net

Механические свойства конструкционных и нержавеющих сталей

Используемые в машиностроении стали делятся на конструкционные (углеродистые и легированные) и высоколегированные нержавеющие. Марка конструкционной углеродистой стали содержит двузначное число, обозначающее среднее содержание углерода в сотых долях процента. В обозначении марок конструкционной легированной стали (ГОСТ 4543) первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буквы за цифрами обозначают: Р - бор, Ю - алюминий, С - кремний, Т - титан, Ф - ванадий, Х - хром, Г - марганец, Н - никель, М - молибден, В - вольфрам. Цифры после буквы указывают примерное процентное содержание легирующего элемента в целых единицах процента; отсутствие цифр означает, что в стали содержится до 1,5% этого легирующего элемента. В конце наименования марки высококачественной стали ставится буква А. У особо высококачественной стали в конце обозначения марки стоит через три тире буква Ш. В марках нержавеющих высоколегированный сталей (ГОСТ 5632) химические элементы обозначаются следующими буквами: А - азот, В - вольфрам, Д - медь, М - молибден, Р - бор, Т - титан, Ю - алюминий, Х - хром, Б - ниобий, Г- марганец, Е - селен, Н - никель, С - кремний, Ф - ванадий, К - кобальт, Ц - цирконий. Цифры, стоящие в наименовании марки после букв, указывают, так же как и в наименовании марок конструкционных сталей, процентное содержание легирующего элемента.

Основные характеристики механических свойств сталей:

  • E - модуль упругости - коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и относительным удлинением;
  • G - модуль сдвига (модуль касательной упругусти) - коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и относительным сдвигом;
  • μ - коэффициент Пуассона - абсолютное значение отношения поперечной деформации к продолной в упругой области;
  • σт - предел текучести (условный) - напряжение при котором остаточная деформация после снятия нагрузки составляет 0,2%;
  • σв - временное сопротивление (предел прочности) - прочность на разрыв;
  • δ - относительное удлинение - отношение абсолютного остаточного удлинения образца после разрыва к начальной расчётной длине;
  • твёрдость (HB, HRC, HV).

Механические свойства сталей

E = 200...210 ГПа, G = 77...81 ГПа, коэффициент Пуассона μ = 0,28...0,31.

Стали механические характеристики


VIII. Механические свойства сталей [1960 - - Краткий справочник металлурга]

Примечания:

  1. Нормы механических свойств, указанные в таблице для сортовой, фасонной и широкополосной стали относятся к продольным оброзцам, а для листовой - к поперечным.
  2. Для проката толщиной менее 8 мм допускается понижение относительного удлинения на 1% (абс.) на каждый мм уменьшения толщины; для проката толщиной более 18 мм допускается понижение относительного удлинения на 0,25% (абс.) на каждый мм увеличения толщины, но не более чем на 2% (абс.).
  3. Низколегированная сталь по требованию заказчика испытывается на ударную вязкость, на холодный загиб широкой пробой и на излом
  4. Для стали марок 10ХСНД (СХ21-4) и 10ХГСНД (МС-1) механические свойства для проката толщиной более 15 мм относятся к термически обработанному металлу.
  5. Для стали марок 1812С, 25Г2С и 30ХГ2С относительное удлинение определяется на пятикратном образце.
  6. Механические свойства стали марок 14Г, 19Г, 24Г относятся к листовому металлу.

2. Механические свойства конструкционной углеродистой стали, поставляемой по ГОСТ 1050-52

(на образцах из нормализованных заготовок)

Приведенные в таблице нормы механических свойств относятся к стали диаметром или толщиной до 80 мм. Для больших размеров допускается снижение удлинения на 2% и сужения площади поперечного сечения на 5%.

3. Механические свойства углеродистой холоднотянутой стали (по ГОСТ 1051-59)

С согласия потребителя допускается поставка стали в нагартованном состоянии с незначительными отклонениями от предусмотренных норм при условии соответствия стали всем остальным требованиям.

Механические свойства углеродистой нормализованной и закаленной (с отпуском) стали, а также легированной отожженной стали определяются соответствующими стандартами или техническими условиям.

4. Твердость конструкционной углеродистой стали (поставляемой по ГОСТ 1050-52)

5. Механические свойства и твердость стали для холодной высадки (ГОСТ 1051-59)

По требованию заказчика круглая сталь диаметром 16 мм и более, а также квадратная, шестигранная и полосовая толщиной 12 мм а более испытывается на ударную вязкость по соответствующим техническим условиям.

6. Механические свойства тонколистовой конструкционной стали в состоянии поставки (по ГОСТ 914-56)

Для листов снижаются на толщиной менее 2 мм нормы относительного удлинения 1% (абс.) против установленных величин.

7. Механические свойства толстолистовой конструкционной стали в состоянии поставки (по ГОСТ 4041-48)

Для листов, поставляемых в нормализованном состоянии, при условии соблюдения норм по удлинению допускается повышение предела прочности при растяжении на 5 кгс/ммг.

8. Механические свойства листовой качественной углеродистой конструкционной стали (по ГОСТ 1577-53)

Листы из стали марок 55, 60, 65, 70, а также стали марок с повышенным содержанием марганца с указанными в таблице нормами механических свойств поставляются только по требованию заказчика.

При толщине листа более 20 мм допускается понижение относительного удлинения на 0,25% (абс.) на каждый миллиметр увеличения толщины, но не более чем на 2% для листов толщиной до 32 мм и на 3% - для листов более 32 мм.

При поставке листов-в отожженном или высоко отпущенном состоянии допускается снижение предела прочности при растяжении на 4 кгс/мм2 против норм при условии повышения норм относительного удлинения на 2%.

Листы в состоянии поставки испытываются на изгиб на 180° в холодном состоянии.

9. Механические свойства листовой конструкционной стали по ГОСТ 2672-52

(в состоянии поставки)

Для листов толщиной до 0,9 мм включительно показатели относительного удлинения могут не определяться. Для листов, поставляемых в нормализованном состоянии, при условии соблюдения норм по удлинению допускается повышение предела прочности при растяжении на 5 кгс/мм2.

Для листов толщиной более 18 мм допускается снижение величины относительного удлинения на 1% (абс.).

10. Твердость конструкционной легированной стали

(поставляемой по ГОСТ 4543-48)

(на термически обработанных образцах)

Нормы распространяются на сталь в профиле до 60 мм.

Для стали размером более 60 до 100 мм допускается понижение удлинения на 1% и сужения на 5% против норм. По соглашению сторон для стали этих размеров допускается понижение ударной вязкости на 10 %

Для стали размером более 150 мм порядок определения механических свойств и нормы устанавливаются техническими условиями.

12. Механические свойства холоднотянутой нетермообработанной автоматной стали (ГОСТ 1414-54)

Механические свойства стали марок А20, АЗО, А40 Г определяются по требованию потребителя.

Сталь марки А40 Г испытывается после высокого отпуска и должна иметь предел прочности 60-30 кгс/мм2.

Относительное удлинение не менее 17%.

Твердость по Бринелю 179-229 единиц.

С согласия заказчика сталь марки А40 Г может поставляться без механических испытаний с гарантированными нормами твердости.

13. Механические свойства рессорно-пружинной стали, поставляемой по ГОСТ 2052-53

(на термически обработанных образцах)

14. Твердость рессорно-пружинной стали

(поставляемой по ГОСТ 2052-53 в состоянии поставки)

При заказе отожженной стали твердость оговаривается специальными техническими условиями.

15. Твердость инструментальной углеродистой (по ГОСТ 1435-54)

Прутки отожженной стали размером менее 5 мм на твердость не проверяются, а по требованию заказчика испытываются на растяжения.

16. Твердость инструментальной легированной стали

(поставляемой по ГОСТ 5950-51)

* ()

17. Механические свойства нержавеющей и кислотостойкой стали в термически обработанном состоянии (ГОСТ 5949-51)

Нормы распространяются на сталь размером до 60 мм. При испытании стали размером более 60 до 100 мм попускается понижение удлинения на 1 единицу и сужение на 5 единиц против норм.

Механические свойства стали размером более 100 мм определяются при плавочном контроле.

Для стали марок Х25, Х25Т и Х28 размером более 60 мм механические свойства испытываются на заготовках сечением 50-60 мм.

18. Твердость сортовой нержавеющей и кислотостойкой горячекатаной стали в отожженном состоянии (по ГОСТ 5949-51)

19. Механические свойства стали (поставляемой по ГОСТ 7350-55)

Термически не обработанные и не травленые листы поставляются без определения механических свойств.

20. Твердость магнитной стали в состоянии поставки (по ГОСТ 6862-54)

Магнитные свойства сталей по ГОСТ 6862-54

При этом для круглой стали диаметром 18, 20 22, 25, 28 я 30 мм квадратной стали размером 20 м в полосовой размерами 12 × 30, 12 × 35, 12 × 40, 12 × 48, 12 × 50, 14 × 35, 16 × 30 и 16 × 40 мм допускается снижение норм магнитных свойств на 5%. а для круглой стали диаметром 32. 35. 36. 40. 45, 48, 50, 55, 60 , 65 и 70 мм и полосовой - размерами 20 × 35, 20 × 40 и 25 × 35 мм на 10% при условии, что испытание производится на образцах, имеющих сечение, соответственно равное сечению этих прутков и полос.

Классификация строительных сталей

По прочности – 3 группы

· Обычной прочности σу ≤290 МПа

· Повышенной прочности 290 – 400 МПа

· Высокой прочности σу>400 МПа

Повышение прочности достигается легированием и термической обработкой.

По химическому составу:

- углеродистые;

- легированные.

Углеродистые стали обыкновенного качества состоят из железа и углерода с добавкой кремния (или алюминия) и марганца. Другие добавки (Сu, Сr) специально не вводя, но они могут попасть в сталь из руды.

Углерод повышает прочность, но снижает пластичность, ухудшает свариваемость, поэтому для МСК применяют стали с содержанием С 2% сталь становится хрупкой.

Медь – повышает прочность, увеличивает коррозионную стойкость.

Хром, никель – повышают прочность без снижения пластичности, повышают коррозионную стойкость.

Алюминий хорошо раскисляется, повышая ударную вязкость, нейтрализуя вредное влияние фосфора.

Азот в несвязанном состоянии способствует старению и делает сталь хрупкой, поэтому содержание азота не должно превышать 0,009%.

Вредные примеси: фосфор - способствует хладоломкости; сера - способствует красноломкости. Такие вредные примеси очень опасны при сварных конструкциях.

Кислород сильно повышает хрупкость, такое же влияние оказывает водород.

По виду поставки горячекатаные, термообработанные.

В горячекатаном состоянии сталь не всегда обладает комплексом оптимальных св-тв, поэтому используют термообработку.

По степени раскисления: кипячие (КП) (кипят при разливке – вследствие выделения газов). Головная часть(5%) отрезается т. к. поглощена газами. Эта сталь низкокачественная применяется в неответственных сооружениях.

Полуспокойная (ПС) – промежуточная стадия, 8% отрезается

Спокойная (СП) – не кипит при разливе, однородна, лучше сваривается, хорошо сопротивляется динамич. воздействиям и хрупкому разрушению, отрезают 15%, дороже на 15-20% чем КП.

Работа стали при растяжении.

На работу стали оказывает влияние строение (кристаллическая решетка). Сталь состоит из поликристаллов, которые в свою очередь состоят из монокристаллов (монокристалл – объемно-центрированный куб).

Разорвать монокристалл значительно труднее чемсдвинуть, сдвиг происходит по диагоналям куба. Теоретическая прочность значительно больше реальной, что объясняется явлением дислокации (линейные структурные дефекты, характеризующиеся нарушением правильности кристаллической решетки).

Диаграмма для низкоуглеродистой стали

«а» – область упругой работы (по закону Гука) , Е= const,

«б» – область пластической деформации

«с» – область самоупрочнения

Для расчета МК применяют идеализированную диаграмму Прандтля (для идеального упруго-пластического тела)

Характер диаграммы растяжения стали зависит от скорости нагружения. Стандартная скорость загружения – 300 кг/с.

Если стержень растянуть на величину ∆l и закрепить, то со временем произойдет падение напряжения, которое называется релаксацией.

Механические свойства стали

· Прочность – сопротивление материала внешним силовым воздействиям без разрушения

· Упругость – свойство сохранять металлическую способность в процессе деформации

· Ползучесть – свойство материала непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки.

· Твердость – свойство поверхностного слоя металла сопротивляться деформациям или разрушению при внедрении в него более твердого металла.

σу – предел текучести – напряжение, которое соответствует относительному удлинению 0,2% после разгрузки. Для сталей не имеющих площадку текучести величина σу принимается при ε=0,2%

σu – временное сопротивление – предельная разрушающая нагрузка относительно к первоначальной площади поперечного сечения.

Упругие свойства характеризуются модулем упругости Е=tgα

Ударная вязкость – характеризуется работой, затраченной на разрушение стального образца, измеряется в Дж/см2 при температуре +20, -20, -40, -60 °С.

Наименование ГОСТ Параметры термической обработки Предел прочности σв, МПа Предел текучести σт, МПа Твердость
Сталь 10 1050-74 Сталь калиброванная после отжига и отпуска. 315-410 - HB 143
Сталь 20 1050-74 Сталь калиброванная после отжига и отпуска. 390-490 - HB 163
Сталь 40 1050-74 После отжига и отпуска. 590 - HB 197
Сталь 40Х 4543-71 Пруток. Закалка 860 оС , отпуск 500 оС вода или масло. 590 345 HB 174-217
Сталь 20Х13 5949-75 Пруток. Закалка 1000-1050 оС, отпуск 600-700 оС воздух или масло. 830 635 HRC 29
Сталь 08Х18Н10Т 5945-75 Пруток. Закалка и отпуск. 420-520 180-200 -
Сталь 12Х18Н10Т 5945-75 Пруток. Закалка 1020-1100 оС, воздух, масло или вода. 510 196 -

www.highexpert.ru


Смотрите также

 
ООО "ЭлитСтрой" - производство и продажа пеноблоков
Карта сайта.XML.