Предел упругости стали

Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

На рис. 3.2 изображена диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали (ст.3), записанная с помощью специального устройства на испытательной машине.

В начальной стадии нагружения до некоторой точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией – справедливость закона Гука. Нагрузка, при которой эта пропорциональность еще не нарушается, на диаграмме обозначена через Pпц и используется для вычисления предела пропорциональности:

, (3.1)

где F – площадь поперечного сечения образца до испытания.

Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, до которого существует прямо пропорциональная зависимость между нагрузкой, и деформацией. Для ст.3 предел пропорциональности приблизительно равен МПа.

Зона ОА называется зоной упругости. Здесь возникают только упругие, очень незначительные деформации. Данные, характеризующие эту зону, позволяют определить значение модуля упругости Е.

После достижения предела пропорциональности деформация начинает расти быстрее, чем нагрузка, я диаграмма становится криволинейной. На этом участке в непосредственной близости от точки А находится точка В, соответствующая пределу упругости.

Пределом упругости называется максимальное напряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации.

Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорциональности. Он характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.

У большинства металлов значения предела пропорциональности и предела упругости незначительно отличаются друг, от друга. Поэтому обычно считают, что они практически совпадают. Для стали ст.3 МПа.

При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит в почти горизонтальный участок CD – площадку текучести. Здесь деформации растут практически без увеличения нагрузки. Нагрузка Рт, соответствующая точке D, используется при определении физического предела текучести:

(3.2)

Физическим пределом текучести называется наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.

Предел текучести является одной из основных механических характеристик прочности металлов. Для стали ст.3 МПа.

Зона BD называется зоной общей текучести. В этой зоне значительно развиваются пластические деформации. При этом у образца повышается температура, изменяются электропроводность и магнитные свойства.

Диаграмма после зоны текучести снова становится криволинейной. Образец приобретает способность воспринимать возрастающее усилие до значения Рmax – точка E на диаграмме. Усилие Рmax используется для вычисления временного сопротивления:

. (3.3)

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением.

Для стали марки ст.3 временное сопротивление МПа.

Зона DE называется зоной упрочнения. Здесь удлинение образца происходит равномерно по всей его длине, первоначальная цилиндрическая форма образца сохраняется, а поперечные сечения изменяются незначительно и также равномерно.

При максимальном усилии или несколько меньшем его на образце в наиболее слабом месте возникает локальное уменьшение поперечного сечения – шейка (а иногда и две). Дальнейшая деформация происходит в этой зове образца. Сечение в середине шейки продолжает быстро уменьшаться, но напряжения в этом сечении все время растут, хотя растягивающее усилие и убывает. Вне области шейки напряжения уменьшаются, и поэтому удлинение остальной, части образца не происходит. Наконец, в точке К образец разрушается. Сила, соответствующая точке К, называется разрушающей Рк, а напряжения – истинным сопротивлением разрыву (истинным пределом прочности), которые равны:

, (3.4)

где Fк – площадь поперечного сечения в месте разрыва.

Зона ЕК называется зоной местной текучести, Истинные напряжения в момент разрыва (в шейке) в образце из стали ст.3 достигают 900. 1000 МПа.

Интересен механизм разрушения образца из низкоуглеродистой стали. Образец разрушается, как правило, с образованием «чашечки» на одной его части и «конуса» – на другой. Этот излом называют чашечным или изломом «чашечка – конус».

Помимо указанных характеристик прочности, после разрушения образца определяют характеристики пластичности.

Относительное удлинение после разрыва (%) – это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальному значению, вычисляемое по формуле:

Читать еще:  Токарная обработка нержавеющей стали

. (3.5)

Заметим, что относительное удлинение после разрыва зависит от отношения расчетной длины образца к его диаметру. С увеличением этого отношения значение уменьшается, так как зона шейки (зона местной пластической деформации) у длинных образцов занимает относительно меньше места, чем в коротких образцах. Кроме того, относительное удлинение зависит и от места расположения шейки (разрыва) на расчетной длине образца. При возникновении шейки в средней части образца местные деформации в области шейки могут свободно развиваться и относительное удлинение будет больше, чем в случае, когда шейка возникает ближе к головке образца, тогда местные деформации будут стеснены.

Другой характеристикой пластичности является относительное сужение после разрыва (%), представляющее собой отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца:

. (3.6)

Для стали марки ст.3 характеристики пластичности следующие: (при испытании коротких образцов); .

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 6139 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Арматурная сталь

Основными показателями свойств арматурной стали являются:

  1. Предел текучести (физический) σу, МПа.
  2. Для сталей, не имеющих физического предела текучести, определяется предел текучести (условный) σ0,2, МПа — напряже­ние, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от длины участка образца. Определяют его тогда, когда при растяжении об­разца не обнаруживается ярко выраженного предела текучести (твердые стали).
  3. Временное сопротивление (предел прочности) σи, МПа.
  4. Относительное удлинение после разрыва ε — процентное отношение длины образца после разрыва к его первоначальной длине.

Проводя испытание образца, нагрузку на него увеличивают по­степенно, ступенями. Начальную ступень нагружения следует при­нимать 5-10% от ожидаемой максимальной нагрузки. Каждая сту­пень должна составлять не более 20% от нормативной нагрузки. В конце каждой ступени увеличение нагрузки на образец приостанавливают. Под действием этой нагрузки образец находится не ме­нее 10 мин. Доведя нагрузку до нормативного значения, образец вы­держивается 30 мин. Эти выдержки необходимы для выяснения закономерности приращения перемещений и деформаций.

После достижения нагрузкой полуторной величины норматив­ного значения, дальнейшее увеличение ведут ступенями вдвое мень­шими, давая после каждой ступени выдержку не менее 15 мин. Та­кой порядок дает возможность более точно установить величину предельной (разрушающей) нагрузки.

Деформации рекомендуется замерять приборами до достиже­ния нагрузкой величины не более чем 1,25 от нормативной величи­ны. После этого приборы снимаются. Это делается с целью избежа­ния порчи приборов.

Начальная расчетная длина цилиндрических образцов из не­обработанной арматурной стали назначается равной десяти началь­ным (до испытания) диаметрам арматурного стержня.

Измерение начальной и конечной (длина расчетной части пос­ле разрыва образца) расчетных длин, а также диаметра необрабо­танного образца производится с точностью 0,1 мм. До появления деформации образца перемещение подвижного захвата происходит без нарастания или с небольшим увеличением нагрузки, которая необходима для устранения зазора как в механизме машины, так и между образцами и захватами. Поэтому на диаграмме в самом на­чале испытания появляется сначала горизонтальный, а затем кри­волинейный участок. При начальной нагрузке, составляющей 10% от разрывного усилия, на образец наносят две риски. Расстояние между рисками является начальной расчетной длиной образца.

В продолжение всего испытания ведется наблюдение за пове­дением образца по диаграмме, вычерчиваемой записывающим при­бором разрывной машины.

По оси ординат диаграммы откладываются напряжения σ, а по оси абсцисс относительные деформации образца ε, представ­ляющие отношение удлинения образца к его первоначальной дли­не (рис. ниже). Криволинейный участок в начале диаграммы рас­сматривать не следует, поэтому продолжаем прямолинейный от­резок диаграммы до оси абсцисс и получаем точку О — начало диаграммы.

На диаграмме (рис. ниже) можно выделить три участка работы стали: 1 — участок упругой работы; 2 — участок пластической ра­боты; 3 — участок упруго-пластической работы. В большинстве простейших расчетов считается, что сталь работает в пределах пер­вого участка упруго, т. е. напряжения в элементах ограничиваются пределом текучести — σу. Соответственно, нормативные и расчет­ные сопротивления, необходимые для расчета конструкций, прини­маются по пределу текучести.

Читать еще:  Условный предел текучести стали

Диаграмма растяжения мягкой стали

Прямолинейный участок 1 диаграммы (деформации растут про­порционально напряжениям о) переходит в кривую (небольшой от­резок между участками 1 и 2), т. е. деформации растут быстрее уве­личения нагрузки, а от начальной точки («критической точки») уча­стка 2 деформации увеличиваются без увеличения нагрузки (материал «течет»).

При напряжениях, близких к временному сопротивлению σи, продольные и поперечные деформации концентрируются в наибо­лее слабом месте, и в образце образуется шейка. Площадь попереч­ного сечения в шейке интенсивно уменьшается, что приводит к уве­личению напряжений в месте сужения. В связи с этим, несмотря на то что нагрузка на образец снижается, в месте образования шейки нарушаются силы межатомного сцепления и происходит разрыв.

Напряжения (рис. выше) получают путем деления нагрузки на первоначальную площадь сечения. Истинная диаграмма растяже­ния (при напряжениях с учетом уменьшения площади сечения) не имеет нисходящей части.

При проведении опытов на растяжение площадь поперечного сечения стержней периодического профиля с необработанной по­верхностью можно определить по формуле

где G — вес образца стержня периодического профиля, Н; L —дли­на образца, см.

Площадка текучести свойственна сталям с содержанием угле­рода 0,1-0,3%. При меньшем значении углерода перлитовых вклю­чений мало, отчего отсутствует сдерживающее влияние на разви­тие сдвигов в зернах феррита.

В высокопрочных сталях при большом числе включений разви­тие сдвигов полностью блокируется и явно выраженная площадка текучести отсутствует, т. е. материал не имеет физического предела текучести, необходимо определить величину условного предела те­кучести как напряжения, соответствующего остаточному удлине­нию Δε0,2 = 0,2% ε, где ε — удлинение образца.

Условный предел текучести для такой стержневой арматуры σ0,2 устанавливается по остаточному удлинению, равному 0,2%, и дол­жен составлять не менее 80% браковочного значения предела проч­ности для каждого вида арматуры (рис. ниже). Откладывая величи­ну Δε0,2 в соответствующем масштабе на оси абсцисс диаграммы растяжения, проводим наклонную линию ВС параллельно ОА до пересечения с кривой растяжения. Точка В определяет нагрузку σ0,2, соответствующую условному пределу текучести.

Диаграмма растяжения стали, не имеющей площадки текучести

За площадкой текучести кривая (рис. выше) опять идет вверх, нагрузка снова начинает расти и в самой верхней точке достигает своего наибольшего значения (σмакс — разрушающая нагрузка), после чего вновь уменьшается до момента разрыва образца.

Относительное удлинение вычисляется по формуле

где Lk — длина образца после разрыва (конечная длина), мм; L — расчетная начальная длина образца, мм.

Чтобы измерить длину образца после разрыва, обе его части складываются по длине и штангенциркулем измеряют расстояние между рисками, соответствующими принятой расчетной длине.

Помимо основных характеристик σy, σu, ε, определяемых по результатам испытаний на растяжение, важными показателями ар­матурных сталей являются отношения предела текучести к времен­ному сопротивлению и предела пропорциональности к пределу те­кучести.

Отношение σyu характеризует резерв прочности стали. В ар­матурных сталях обычной и повышенной прочности это отноше­ние близко к 0,6, что свидетельствует о достаточно большом резер­ве работы материала и позволяет использовать в широких пределах пластические свойства стали. Для высокопрочных арматурных ста­лей предел текучести близок к временному сопротивлению σ0,2u=О,8-0,9, что ограничивает использование работы материала в упругопластической стадии.

Модуль упругости арматурной стали Es. Так как арматурная сталь работает в упругопластических условиях, расчетные значе­ния модуля деформации (упругости) ее принимают равными их нор­мативным значениям или в,зависимости от класса арматурной ста­ли по таблице ниже.

Модули упругости арматурной стали, МПа

А240, А300, А400, А500, А600, А800, А1000, В500, Bp 1200, Вр1300, Вр1400, Bp1500

Таблица предела текучести сталей

Для быстрого поиска марки стали и её предела текучести нажмите Ctrl+F.

Важно! Предел текучести той или иной марки стали может изменяться от типа термообработки и температуры. Если необходима точная информация о пределе текучести стали, то её можно узнать в сопроводительной документации к конкретному составу, марке или сплаву.

Читать еще:  Химико термическая обработка стали
Марка Предел текучести, МПа
Сталь Ст0 190
Сталь Ст1 190
Сталь Ст2 220
Сталь СтЗ 240
Сталь Ст4 260
Сталь Ст5 280
Сталь Ст6 310

‘);> //–>

‘);> //–>

Сталь 08 200
Сталь 10 210
Сталь 15 230
Сталь 20 250
Сталь 25 280
Сталь 30 300
Сталь 35 320
Сталь 40 340
Сталь 45 360
Сталь 50 380
Сталь 20Г 280
Сталь З0Г 320
Сталь 40Г 360
Сталь 50Г 400
Сталь 65Г 440
Сталь 10Г2 250
Сталь 09Г2С 350
Сталь 10ХСНД 400
Сталь 20Х 300
Сталь 30Х 320
Сталь 40Х 330
Сталь 45Х 350
Сталь 50Х 350
Сталь 35Г2 370
Сталь 40Г2 390
Сталь 45Г2 410
Сталь 33ХС 300
Сталь 38ХС 750
Сталь 18ХГТ 430
Сталь 30ХГТ 1050
Сталь 20ХГНР 1200
Сталь 40ХФА 750
Сталь 30ХМ 750
Сталь 35ХМ 850
Сталь 40ХН 400
Сталь 12ХН2 600
Сталь 12ХНЗА 700
Сталь 20Х2Н4А 450
Сталь 20ХГСА 650
Сталь 30ХГС 360
Сталь 30ХГСА 850
Сталь 38Х210 700
Сталь 50ХФА 1100
Сталь 60С2 1200
Сталь 60С2А 1400
Сталь ШХ15 380
Сталь 20Л 215
Сталь 25Л 235
Сталь 30Л 255
Сталь 35Л 275
Сталь 45Л 315
Сталь 50Л 335
Сталь 20ГЯ 275
Сталь 35ГЛ 295
Сталь 30ГСЛ 345
Сталь 40ХЛ 490
Сталь 35ХГСЛ 345
Сталь 35ХМЛ 390
Сталь 12Х13 350
Сталь 12Х14Н14В2М 260
Сталь Х23Н13 295
Сталь Х23Н18 200
Сталь 12Х18Н10Т 200
Сталь 08Х18Н10Т 210

На этой странице представлена подробная таблица пределов текучести различных марок сталей. Таблица периодически пополняется новыми данными.

Таблица предела текучести сталей

Для быстрого поиска марки стали и её предела текучести нажмите Ctrl+F.

Важно! Предел текучести той или иной марки стали может изменяться от типа термообработки и температуры. Если необходима точная информация о пределе текучести стали, то её можно узнать в сопроводительной документации к конкретному составу, марке или сплаву.

Марка Предел текучести, МПа
Сталь Ст0 190
Сталь Ст1 190
Сталь Ст2 220
Сталь СтЗ 240
Сталь Ст4 260
Сталь Ст5 280
Сталь Ст6 310

‘);> //–>

‘);> //–>

Сталь 08 200
Сталь 10 210
Сталь 15 230
Сталь 20 250
Сталь 25 280
Сталь 30 300
Сталь 35 320
Сталь 40 340
Сталь 45 360
Сталь 50 380
Сталь 20Г 280
Сталь З0Г 320
Сталь 40Г 360
Сталь 50Г 400
Сталь 65Г 440
Сталь 10Г2 250
Сталь 09Г2С 350
Сталь 10ХСНД 400
Сталь 20Х 300
Сталь 30Х 320
Сталь 40Х 330
Сталь 45Х 350
Сталь 50Х 350
Сталь 35Г2 370
Сталь 40Г2 390
Сталь 45Г2 410
Сталь 33ХС 300
Сталь 38ХС 750
Сталь 18ХГТ 430
Сталь 30ХГТ 1050
Сталь 20ХГНР 1200
Сталь 40ХФА 750
Сталь 30ХМ 750
Сталь 35ХМ 850
Сталь 40ХН 400
Сталь 12ХН2 600
Сталь 12ХНЗА 700
Сталь 20Х2Н4А 450
Сталь 20ХГСА 650
Сталь 30ХГС 360
Сталь 30ХГСА 850
Сталь 38Х210 700
Сталь 50ХФА 1100
Сталь 60С2 1200
Сталь 60С2А 1400
Сталь ШХ15 380
Сталь 20Л 215
Сталь 25Л 235
Сталь 30Л 255
Сталь 35Л 275
Сталь 45Л 315
Сталь 50Л 335
Сталь 20ГЯ 275
Сталь 35ГЛ 295
Сталь 30ГСЛ 345
Сталь 40ХЛ 490
Сталь 35ХГСЛ 345
Сталь 35ХМЛ 390
Сталь 12Х13 350
Сталь 12Х14Н14В2М 260
Сталь Х23Н13 295
Сталь Х23Н18 200
Сталь 12Х18Н10Т 200
Сталь 08Х18Н10Т 210

На этой странице представлена подробная таблица пределов текучести различных марок сталей. Таблица периодически пополняется новыми данными.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector