Kaniner, midt i lidenskapen for kjøtt fra kosten, blir mer ...
Stål smeltes av støpejern i Martynov-ovner, omformere og elektriske ovner. Stål er en legering av jern med karbon og noen urenheter (svovel, fosfor og tilsetningsstoffer). Stål skiller seg fra støpejern ved at legeringen ikke inneholder mer enn 1,7% karbon.
Stål, avhengig av karboninnholdet, er delt inn i karbonfattig stål med mindre enn 0,25% karbon;middels karbon med karbon fra 0,25 til 0,6%, høyt karbon, som inneholder fra 0,6 til 1,7% karbon. For armering av armerte betongkonstruksjoner brukes hovedsakelig mediumkarbonstål.
For å forbedre stålets egenskaper introduseres legeringstilsetningsstoffer i legeringen: nikkel, krom, wolfram, vanadium, molybden, kobber, aluminium, bor, titan, mangan, silisium, etc., noe som gjør det mer holdbart og andre positive trekk... Stål med slike tilsetningsstoffer kalles legert. Det mest brukte i konstruksjonen er stål med lav og middels legering (St.Z, St.5, 18G2S, 35GS, 25G2S, 30HG2S), som inneholder en liten andel legeringstilsetningsstoffer.
Stål har evnen til å motstå spenningskreftene, komprimering, bøyning, støt. La oss bare se på en av dem - stålets evne til å motstå strekkrefter, som er mest typisk for driftsforholdene til armerende stål.
Strekkfasthet av stål
Strekkstyrken til stål er evnen til å motstå brudd under påvirkning av ytre strekkrefter (belastninger). Størrelsen på strekkraften til prøvestålprøven delt på arealet når som helst før svikt, kalles spenning og måles i kg / cm2.Eksempel: spenninger i en armeringsstang med en diameter på d \u003d 20 mm, som strekkes med en kraft på P \u003d 5000 kg, vil være 1600 kg / cm2. Strekkstyrken til stål er den høyeste belastningen som en stang (prøve) tåler. Strekkfastheten måles i kg / cm2. Hovedmetoden for å bestemme styrken til et metall er strekkprøving. Testresultatene presenteres grafisk i form av et diagram (se figur). Langs den vertikale aksen er verdiene til strekkreftene plottet, delt på arealet av prøven, det vil si spenningene, og den horisontale aksen er verdiene for stangforlengelsene som oppstår under strekking som en prosentandel av den opprinnelige lengden.
Fra diagrammet for deformasjon (forlengelse) som er vurdert, er det mulig å etablere forholdet mellom forlengelse, kalt deformasjon, og strekkbelastninger fra en metallprøve.
Ved begynnelsen av testen øker deformasjonen proporsjonalt med spenningene, det vil si at den øker så mange ganger som strekkspenningene øker. Den rette linjen OA i begynnelsen av diagrammet indikerer et direkte proporsjonalt forhold mellom belastninger og påkjenninger.
Hvis strekkingsprosessen på dette innledende stadiet stoppes, det vil si at strekkraften fjernes, vil stangen gå tilbake til sin opprinnelige lengde; deformasjonen på dette stadiet sies å være elastisk. Delen av OA-diagrammet kalles den elastiske sonen, og spenningene ved punkt A kalles proporsjonalitetsgrensen.
Dermed er proporsjonalitetsgrensen den høyeste spenningen der deformasjoner forsvinner etter spenningsavlastning. Bak punkt A begynner forlengelsene å øke raskere enn spenningene øker, og den rette linjen blir til AB-kurven, noe som indikerer et brudd på det proporsjonale forholdet mellom kraften og forlengelsen.
Bak punkt B transformeres kurven til en horisontal linje BV, som tilsvarer tilstanden til prøven når deformasjonen (forlengelsen) av prøven øker uten å øke belastningen. Vanligvis er det i dette tilfellet vanlig å si at stålet flyter. Den delen av diagrammet som tilsvarer det horisontale segmentet av BV kalles avkastningsområdet.
Størrelsen på spenningen der strømningsprosessen startet (punkt B på diagrammet) kalles flytepunktet (ved). På slutten av strømningsprosessen (punkt B på diagrammet) reduseres økningen i deformasjoner noe, og prøven kan oppfatte en større strekkraft enn i strømningstilstanden. Denne prosessen med å strekke seg utover flytepunktet skjer opp til bruddet på prøven (punkt D i diagrammet).
Størrelsen på spenningen som prøven mislykkes i er stålets ultimate styrke.
Noen stål, som kaldtrukket tråd, har ikke en klart definert avlingstilstand når de strekkes, der forlengelsene vokser uten økende påkjenninger. For slike stål bestemmes bare strekkfastheten.
Flytfasthet og strekkfasthet av stål
Det er viktigst å kjenne flytekraften og den ultimate styrken til stål som brukes som armering i armert betongkonstruksjoner. Hvis prosessen med strømning har begynt, det vil si at armeringen har fått betydelige forlengelser, vil det oppstå uakseptabelt store sprekker i betongen, og prosessen med armeringsforlengelse vil ende med ødeleggelsen av armert betongkonstruksjon. Hvis den ultimate styrken er nådd i armeringen, vil den sprekke og den armerte betongkonstruksjonen vil kollapse øyeblikkelig (sprø kollaps). Tabellen viser indikatorene for de mekaniske egenskapene til noen armeringsstål. Bestemmelse av strekkfasthet og andre mekaniske egenskaper til stål utføres i fabrikklaboratoriet på spesielle strekkmaskiner.I tillegg til strekkprøven testes stålet for kaldbending. For dette blir prøven bøyd i kald tilstand i en vinkel, avhengig av stålkvaliteten, fra 45 til 180 ° rundt en dorn med en diameter på 1 til 5 prøvediametre. Etter bøying skal det ikke være sprekker, delaminering eller brudd på utsiden av strekksiden av prøven.
Skørhet av stål
Støtmotstand - dette er stålets egenskap for å motstå de dynamiske påvirkningene som oppstår i løpet av arbeid. Støtprøven av stål lar deg finne ut graden av skjørhet, kvaliteten på prosessering og verdien av støtstyrken, det vil si forholdet mellom arbeidet (i kgm) brukt på å bryte prøven og dens tverrsnittsareal (i mm2) ved bruddpunktet. Støttheten til stål er en veldig viktig indikator som påvirker styrken til konstruksjoner som opererer under dynamiske belastninger ved betydelige negative lufttemperaturer. I praksis med konstruksjon er det tilfeller av sammenbrudd av armerte betongbjelker fra dynamiske belastninger ved en temperatur på -20-30 ° C på grunn av den kalde sprøheten av armeringsstål, dvs. tapet av stålets evne til plastisk deformasjon. Tendensen til kald sprøhet har hovedsakelig stålkvalitet St. 5, spesielt med økt karboninnhold.Jeg anbefaler -
Strekkstyrke - maksimal belastning som et materiale kan utsettes for før det går i stykker. Hvis vi snakker om denne indikatoren i forhold til metaller, så er den lik forholdet mellom den kritiske belastningen og dens tverrsnittsareal under strekkprøven. Generelt viser styrke hvilken type kraft som kreves for å overvinne og bryte de indre båndene mellom materialets molekyler.
Hvordan gjøres styrketesten?
Styrketesting av metaller utføres ved hjelp av spesialiserte mekanismer som lar deg stille den nødvendige effekten under strekkprøving. Slike maskiner består av et spesielt lastelement, ved hjelp av hvilket den nødvendige kraften opprettes.
Utstyr for testing av metaller for styrke gjør det mulig å strekke testmaterialene og angi visse verdier av kraften som påføres prøven. I dag finnes det hydrauliske og mekaniske typer mekanismer for testing av materialer.
Typer strekkfasthet
Strekkfasthet er en av hovedegenskapene til materialer. Informasjon om den ultimate styrken til visse materialer er ekstremt viktig når det er nødvendig å bestemme mulighetene for deres anvendelse i visse industriområder.
Det er flere separate styrkegrenser for materialer:
- når komprimert;
- når du bøyer;
- når du vrir
- når strukket.
Dannelse av konseptet om den ultimate styrken til metaller
På en gang snakket Galileo om den ultimate styrken, som bestemte at den tillatte komprimerings- og strekkgrensen for materialer avhenger av indeksen til deres tverrsnitt. Takket være forskerens forskning oppsto en tidligere ukjent mengde - stresset av ødeleggelse.
Den moderne teorien om metallenes styrke ble dannet i midten av det 20. århundre, noe som var nødvendig basert på behovet for å utvikle en vitenskapelig tilnærming for å forhindre mulig ødeleggelse av industrielle strukturer og maskiner under driften. Inntil dette punktet, når man bestemte styrken til et materiale, ble bare graden av plastisitet og elastisitet tatt i betraktning, og den indre strukturen ble fullstendig forsømt.
Strekkfasthet av stål
Stål er det viktigste råmaterialet i de fleste industrielle applikasjoner. Det er mye brukt i konstruksjon. Derfor er det veldig viktig å på forhånd velge en høykvalitets, virkelig passende ståltype for spesifikke oppgaver. Resultatet og kvaliteten på arbeidet som utføres direkte avhenger av riktig beregning av strekkfastheten til en bestemt stålkvalitet.
Som et eksempel kan det nevnes flere verdier av de ultimate styrkeindikatorene for stål. Disse verdiene er basert på krav statlige standarder og representerer de anbefalte parametrene. Så for produkter støpt av strukturelt ulegert stål, er standard GOST 977-88 gitt, ifølge hvilken den endelige verdien av strekkfastheten er ca 50-60 kg / mm 2, som er omtrent 400-550 MPa. En lignende stålkvalitet etter å ha bestått herdingsprosedyren får en strekkstyrke på mer enn 700 MPa.
Den objektive endelige strekkfastheten til stål 45 (eller hvilken som helst annen materialkvalitet, så mye som jern eller støpejern, så vel som andre metalllegeringer) avhenger av en rekke faktorer som må bestemmes basert på oppgavene som pålegges materialet under påføringen.
Kobberstyrke
Under normale romtemperaturforhold har glødet kommersielt kobber en strekkfasthet på ca. 23 kg / mm 2. Ved betydelige temperaturbelastninger på materialet reduseres dets endelige styrke betydelig. Indikatorene for kobberens endelige styrke gjenspeiler tilstedeværelsen av alle slags urenheter i metallet, som både kan øke denne indikatoren og føre til at den reduseres.
Styrke av aluminium
Den glødede fraksjonen av teknisk aluminium ved romtemperatur har en strekkfasthet på opptil 8 kg / mm 2. Å øke materialets renhet øker duktiliteten, men reflekteres i en reduksjon i styrke. Et eksempel er aluminium, som har en renhetsindeks på 99,99%. PÅ i dette tilfellet materialets endelige styrke når omtrent 5 kg / mm 2.
En reduksjon i strekkfastheten til et aluminiumdeigsstykke observeres når det varmes opp under strekkprøver. I sin tur øker en reduksjon i temperaturen til metallet i området fra +27 til -260 ° C den undersøkte indikatoren midlertidig med 4 ganger, og når du tester brøkdelen av aluminium med høyeste renhet - så mye som 7 ganger. Samtidig kan aluminiumsstyrken økes litt ved legering av metoden.
Jernstyrke
Hittil har industriell og kjemisk prosess lyktes i å oppnå kinnskjegg av jern med en strekkfasthet på opptil 13 000 MPa. Sammen med dette er styrken til teknisk jern, som er mye brukt i et bredt utvalg av felt, nær 300 MPa.
Naturligvis har hver materialprøve sine egne mangler når den testes for styrkenivå. I praksis er det bevist at den virkelige objektive sluttstyrken til ethvert metall, uavhengig av dets brøkdel, er mindre enn dataene som oppnås i løpet av teoretiske beregninger. Denne informasjonen må tas i betraktning når du velger en bestemt type og karakter av metall for spesifikke oppgaver.
Strekkstyrke er det samme som materialets midlertidige motstand. Men til tross for at det er riktigere å bruke begrepet midlertidig motstand, begrepet strekkstyrke har bedre slått rot i teknisk daglig tale. Samtidig brukes begrepet "midlertidig motstand" i reguleringsdokumenter og standarder.
ICM (www.site)
Styrke er materialets motstand mot deformasjon og ødeleggelse, en av de viktigste mekaniske egenskaper... Med andre ord er styrke egenskapen til materialer, uten å kollapse, for å oppfatte visse påvirkninger (belastninger, temperatur, magnetiske og andre felt).
TIL strekkfasthetsegenskaper inkluderer modulen for normal elastisitet, proporsjonal grense, elastisk grense, flytepunkt og sluttstyrke (strekkstyrke).
Strekkstyrke er den maksimale mekaniske spenningen, over hvilken ødeleggelsen av materialet som gjennomgår deformasjon skjer; strekkstyrke er betegnet med σ B og måles i kilo kraft per kvadratcentimeter (kgf / cm 2), og er også indikert i megapascal (MPa).
Skille:
- strekkfasthet,
- trykkfasthet,
- bøyestyrke,
- torsjonsstyrke.
Kortvarig styrkegrense (MPa) bestemt ved strekkprøver, utføres deformasjon til feil. Strekkprøver brukes til å bestemme strekkfasthet, forlengelse, elastisk grense osv. Langsiktige styrkeprøver er hovedsakelig ment for å vurdere muligheten for å bruke materialer til høye temperaturer (langsiktig styrke, kryp); som et resultat bestemmes σ B / Zeit - grensen for begrenset langvarig styrke for en gitt levetid.
ICM (www.site)
Styrke av metaller
Styrkefysikk grunnlagt av Galileo: oppsummerte eksperimentene sine, oppdaget han (1638) at under spenning eller kompresjon, ødeleggelsesbelastningen P for et gitt materiale avhenger bare av tverrsnittsarealet F... Så en ny fysisk mengde dukket opp - spenning σ \u003d P/F - og materialets fysiske konstant: bruddspenning.
Ødeleggelsesfysikk som grunnleggende vitenskap om metallenes styrke dukket opp på slutten av 40-tallet av XX-tallet; dette ble diktert av det presserende behovet for å utvikle vitenskapelig baserte tiltak for å forhindre hyppig katastrofal ødeleggelse av maskiner og konstruksjoner. Tidligere, innen styrke og brudd på produkter, ble bare klassisk mekanikk tatt i betraktning, basert på postulatene til et homogent elastisk plastfast stoff, uten å ta hensyn til metallets indre struktur. Bruddfysikken tar også hensyn til atomkrystallstrukturen til metallgitteret, tilstedeværelsen av defekter i metallgitteret og lovene til interaksjon mellom disse feilene og elementene i metallets indre struktur: korngrenser, andre fase, ikke-metalliske inneslutninger, etc.
Stor innflytelse på materialstyrke har et overflateaktivt middel i miljøsom kan sterkt adsorberes (fuktighet, urenheter); det er en reduksjon i den ultimate styrken.
Formålet med endringer i metallstrukturen, inkludert modifikasjon av legeringen, fører til en økning i metallets styrke.
Læringsfilm om metallenes styrke (Sovjetunionen, utgivelsesdato: ~ 1980):
Strekkfasthet i metall
Strekkfasthet av kobber... Ved romtemperatur er den endelige styrken av glødet teknisk kobber σ B \u003d 23 kgf / mm 2. Med en økning i testtemperaturen reduseres strekkfastheten til kobber. Legeringselementer og urenheter påvirker kobberens strekkfasthet på forskjellige måter, både øker og reduserer den.
Strekkfasthet av aluminium... Glødet teknisk kvalitet aluminium ved romtemperatur har en strekkfasthet σ B \u003d 8 kgf / mm 2. Med økende renhet reduseres styrken til aluminium og duktiliteten øker. For eksempel har aluminium støpt i bakken med en renhet på 99,996% en strekkfasthet på 5 kgf / mm 2. Strekkfastheten til aluminium synker naturlig med økende testtemperatur. Når temperaturen synker fra +27 til -269 ° C, øker den midlertidige motstanden til aluminium - 4 ganger for teknisk aluminium og 7 ganger for aluminium med høy renhet. Legering øker styrken til aluminium.
ICM (www.site)
Strekkfasthet av stål
Verdiene av strekkfastheten til noen stål presenteres som et eksempel. Disse verdiene er hentet fra myndighetsstandarder og anbefales (obligatorisk). De virkelige verdiene av strekkfastheten til stål, så vel som støpejern, så vel som andre metalllegeringer, avhenger av mange faktorer og må bestemmes, om nødvendig, i hvert enkelt tilfelle.
For stålstøpegods laget av ulegerte konstruksjonsstål som følger av standarden (stålstøping, GOST 977-88), er strekkfastheten til stål ca. 40-60 kg / mm 2 eller 392-569 MPa (normalisering eller normalisering med herding), kategori styrke K20-K30. For de samme stålene etter bråkjøling og herding, de regulerte styrkekategoriene KT30-KT40, er verdiene til den ultimate styrke ikke mindre enn 491-736 MPa.
For stål av høy kvalitet i strukturelt karbon (GOST 1050-88, valsede produkter opp til 80 mm i størrelse, etter normalisering):
- Strekkfasthet av stål 10: stål 10 har en kortsiktig styrkegrense på 330 MPa.
- Strekkfasthet av stål 20: stål 20 har en kortsiktig styrkegrense på 410 MPa.
- Strekkfasthet av stål 45: stål 45 har en kortsiktig styrkegrense på 600 MPa.
Styrke kategorier av stål
Styrkekategoriene for stål (GOST 977-88) er konvensjonelt betegnet av indeksene "K" og "KT", etter at indeksen er et tall som representerer verdien av den nødvendige flytegrensen. Indeks "K" tildeles stål i glødet, normalisert eller herdet tilstand. KT-indeksen er tildelt stål etter bråkjøling og herding.
Støpestyrke av støpejern
Metoden for å bestemme støpejernets sluttstyrke reguleres av standarden GOST 27208-87 (Støpegods fra støpejern. Strekkprøver, bestemmelse av sluttstyrke).
Strekkfasthet av grått støpejern... Grått støpejern (GOST 1412-85) er merket med bokstavene SCH, etter at bokstavene er tall som indikerer minimumsverdien av den ultimate styrken av støpejern - strekkfasthet (MPa * 10-1). GOST 1412-85 gjelder støpejern med lamellgrafit for støpegods av karakterer SCH10-SCH35; herfra kan det sees at minimumsverdiene strekkfasthet av grå støpejern i støpt tilstand eller etter varmebehandling, varierer de fra 10 til 35 kgf / mm 2 (eller fra 100 til 350 MPa). Det er ikke tillatt å overskride minimumsverdien for den endelige styrken til grå støpejern med mer enn 100 MPa, med mindre annet er spesifisert separat.
Strekkstyrke for duktilt jern... Merkingen av duktilt jern inkluderer også tall som indikerer strekkfastheten til støpejern (sluttstyrke), GOST 7293-85. Strekkfastheten til duktilt jern er 35-100 kg / mm 2 (eller 350 til 1000 MPa).
Fra ovennevnte kan det sees at nodulært støpejern kan konkurrere med suksess med stål.
Utarbeidet av A.E. Kornienko (ICM)
Lit.:
Metaller er preget av høy duktilitet, varme og elektrisk ledningsevne. De har en karakteristisk metallisk glans.
Omtrent 80 elementer av D.I. Mendeleev. For metaller, så vel som for metalllegeringer, spesielt strukturelle, veldig viktig har mekaniske egenskaper, hvorav de viktigste er styrke, plastisitet, hardhet og slagfasthet.
Under påvirkning av en ekstern belastning oppstår spenning og deformasjon i et fast stoff. i forhold til det opprinnelige tverrsnittsarealet til prøven.
Deformasjon -dette er en endring i form og størrelse på et fast stoff under påvirkning av ytre krefter eller som et resultat av fysiske prosesser som oppstår i kroppen under fasetransformasjoner, krymping, etc. Deformasjon kan være elastisk(forsvinner etter at lasten er fjernet) og plast(forblir etter lossing). Med økende belastning transformeres elastisk deformasjon som regel til plast, og deretter blir prøven ødelagt.
Avhengig av metoden for påføring av lasten, er metoder for å teste de mekaniske egenskapene til metaller, legeringer og andre materialer delt inn i statiske, dynamiske og alternerende.
Styrke -metallers evne til å motstå deformasjon eller ødeleggelse av statiske, dynamiske eller vekslende belastninger. Styrken til metaller under statiske belastninger testes i spenning, kompresjon, bøyning og vridning. Strekkprøving er obligatorisk. Styrke under dynamiske belastninger estimeres av spesifikk støtstyrke, og under vekslende belastning - av utmattelsesstyrke.
For å bestemme styrke, elastisitet og duktilitet, blir metaller i form av runde eller flate prøver testet for statisk spenning. Testene utføres på strekkprøvemaskiner. Som et resultat av tester oppnås et strekkdiagram (figur 3.1) . Abscissen i dette diagrammet er deformasjonsverdiene, og ordinaten er stressverdiene som brukes på prøven.
Det kan sees fra grafen at uansett hvor lite påført spenning, forårsaker det deformasjon, og de første deformasjonene er alltid elastiske og deres størrelse er i direkte proporsjon med spenningen. På kurven vist i diagrammet (figur 3.1) er elastisk deformasjon preget av linjen OA og dens fortsettelse.
Figur: 3.1. Deformasjonskurve
Over poenget OG proporsjonaliteten mellom stress og deformasjon er brutt. Stress forårsaker ikke bare elastisk, men også gjenværende, plastisk deformasjon. Verdien er lik det horisontale segmentet fra den stiplede linjen til den faste kurven.
Under elastisk deformasjon under påvirkning av en ytre kraft endres avstanden mellom atomer i krystallgitteret. Fjerning av last eliminerer årsaken som forårsaket endringen i den interatomiske avstanden, atomene går tilbake til sine opprinnelige steder og deformasjonen forsvinner.
Plastisk deformasjon er en helt annen, mye mer kompleks prosess. Under plastisk deformasjon beveger den ene delen av krystallet seg i forhold til den andre. Hvis lasten fjernes, vil ikke den flyttede delen av krystallet komme tilbake til sitt gamle sted; deformasjonen vil vedvare. Disse skiftene oppdages ved mikrostrukturell undersøkelse. I tillegg er plastisk deformasjon ledsaget av knusing av mosaikkblokker inne i kornene, og i betydelig grad av deformasjon observeres også en merkbar endring i formen på kornene og deres plassering i rommet, med hulrom (porene) som vises mellom kornene (noen ganger inne i kornene).
Sendt avhengighet OAV (se figur 3.1) mellom den eksternt påførte spenningen ( σ ) og den relative deformasjonen forårsaket av den ( ε ) karakteriserer de mekaniske egenskapene til metaller.
Skråning rett OAviser metallhardhet, eller et kjennetegn på hvordan en belastning på utsiden endrer de interatomiske avstandene, som i en første tilnærming karakteriserer kreftene til den interatomiske tiltrekningen;
Tangent av en hellingsvinkel på en rett linje OA proporsjonal med elastisitetsmodulen (E), som er numerisk lik kvotienten for å dele spenningen med den relative elastiske deformasjonen:
Spenning, som kalles proporsjonal grense ( σ pts) tilsvarer øyeblikket av plastisk deformasjon. Jo mer nøyaktig strekkmålemetoden er, desto lavere ligger punktet OG;
I tekniske målinger kalles en karakteristikk avkastningspunkt (σ 0,2). Dette er belastningen som forårsaker permanent deformasjon lik 0,2% av lengden eller størrelsen på prøven, produktet;
Maksimal spenning ( σ c) tilsvarer maksimal belastning oppnådd under strekking, og kalles midlertidig motstand eller ultimate styrke .
En annen materiell egenskap er mengden plastisk deformasjon som går foran brudd og er definert som en relativ endring i lengde (eller tverrsnitt) - den såkalte relativ utvidelse (δ ) eller relativ innsnevring (ψ ), karakteriserer de metallets plastisitet. Areal under kurven OAV proporsjonalt med arbeidet som må brukes på å ødelegge metallet. Denne indikatoren, bestemt forskjellige måter (hovedsakelig ved innvirkning på et hakkprøve), karakteriserer viskositet metall.
Når prøven strekkes til feil, registreres avhengighetene mellom den påførte kraften og forlengelsen av prøven grafisk (figur 3.2). Som et resultat av dette oppnås de såkalte deformasjonsdiagrammene.
Figur: 3.2. Kraft (stress) - forlengelsesdiagram
Deformasjonen av prøven under belastning av legeringen er først makroelastisk, og transformeres deretter gradvis og i forskjellige korn under ulik belastning til plastisk deformasjon, som oppstår ved saks i henhold til forskyvningsmekanismen. Akkumuleringen av dislokasjoner som et resultat av deformasjon fører til herdingen av metallet, men ved deres betydelige tetthet, spesielt i individuelle områder, vises ødeleggelsesfokuser, som til slutt fører til fullstendig ødeleggelse av prøven som helhet.
Strekkfastheten vurderes av følgende egenskaper:
1) strekkfasthet;
2) proporsjonalitetsgrense;
3) flyttepunkt;
4) elastisk grense;
5) elastisitetsmodul;
6) flyttepunkt;
7) relativ forlengelse;
8) relativ jevn forlengelse;
9) relativ innsnevring etter brudd.
Strekkstyrke (strekkstyrke eller endelig strekkstyrke) σ i, Tilsvarer spenningen den høyeste belastningen P Bforut for destruksjon av prøven:
σ in \u003d P in / F 0,
Denne karakteristikken er obligatorisk for metaller.
Proporsjonal grense (σ pc) Er den betingede spenningen R pc, hvor et avvik fra det proporsjonale forholdet mellom deformasjon og belastning begynner. Det er lik:
σ pc \u003d P pc / F 0.
Verdiene σ pc måles i kgf / mm 2 eller i MPa .
Avkastningspunkt (σ t) er spenningen ( R t) hvor prøven deformeres (strømmer) uten en merkbar økning i belastning. Beregnet med formelen:
σ t \u003d R t / F 0 .
Elastisk grense (σ 0,05) - spenning der gjenværende forlengelse når 0,05% av lengden på seksjonen av arbeidsdelen av prøven, lik basen til tensometeret. Elastisk grense σ 0,05 beregnes med formelen:
σ 0,05 \u003d P 0,05 / F 0 .
Elastisk modul (E) – forholdet mellom spenningsøkning og tilsvarende forlengelsesinkrement i den elastiske deformasjonen. Det er lik:
E \u003d Pl 0 / l av F 0 ,
hvor ∆Р - belastningsøkning; l 0 - den opprinnelige beregnede lengden på prøven; l ons- gjennomsnittlig økning i forlengelse; F 0 – innledende tverrsnittsareal.
Avkastningspunkt
(betinget)
- spenning der restforlengelsen når 0,2% av prøveseksjonens lengde på dens arbeidsdel, hvis forlengelse tas i betraktning ved bestemmelse av den spesifiserte karakteristikken.
Beregnet med formelen:
σ 0,2 \u003d P 0,2 / F 0 .
Betinget flydespenning bestemmes bare hvis det ikke er noe flyteområde i strekkdiagrammet.
Relativ utvidelse (etter pause) - en av egenskapene til materialitetenes plastisitet, lik forholdet mellom trinnet i den beregnede lengden på prøven etter brudd ( jeg til) til den opprinnelige beregnede lengden ( l 0) i prosent:
Relativ uniform forlengelse (δ p) forholdet mellom inkrementet i lengden på seksjonene i arbeidsdelen av prøven etter brudd og lengden før testen, uttrykt i prosent.
Relativ innsnevring etter brudd (ψ ), så vel som den relative forlengelsen - et kjennetegn på materialets plastisitet. Definert som forholdet mellom forskjellen F 0 og minimum ( F til) tverrsnittsareal av prøven etter brudd til det opprinnelige tverrsnittsarealet ( F 0), uttrykt i prosent:
Elastisitet – egenskapene til metaller for å gjenopprette sin tidligere form etter fjerning av ytre krefter som forårsaker deformasjon. Elastisitet er det motsatte av plastisitet.
Svært ofte, for å bestemme styrken, bruker de et enkelt, ikke-destruktivt produkt (prøve), en forenklet metode - å måle hardheten.
Under hardhet materiale betyr motstanden mot inntrengning av et fremmedlegeme inn i det, dvs. faktisk karakteriserer hardhet også motstanden mot deformasjon. Det er mange metoder for å bestemme hardhet. Den vanligste er brinell-metoden (Fig. 3.3, a), når testlegemet under påvirkning av kraft R en ball med diameter D... Brinell hardhetsnummer (HB) er belastningen ( R) delt på arealet av den sfæriske overflaten av avtrykket (diameter d).
Figur: 3.3. Hardhetstest:
a - ifølge Brinell; b - ifølge Rockwell; ifølge Vickers
Når du måler hardhet vickers-metoden (Fig. 3.3, b) diamantpyramiden trykkes inn. Ved å måle diagonalen på utskriften ( d), bedøm materialets hardhet (HV).
Når du måler hardhet rockwell-metoden (Fig. 3.3, c) fungerer en diamantkegle (noen ganger en liten stålkule) som et innrykk. Hardhetsnummeret er det motsatte av fordypningsdybden ( h). Det er tre skalaer: A, B, C (tabell 3.1).
|
|
Metodene Brinell og Rockwell B brukes for myke materialer, Rockwell C-metoden brukes for harde materialer, og Rockwell A-metoden og Vickers-metoden brukes for tynne lag (ark). De beskrevne metodene for måling av hardhet karakteriserer legeringsens gjennomsnittlige hardhet. For å bestemme hardheten til individuelle strukturelle komponenter i legeringen, er det nødvendig å lokalisere deformasjonen skarpt, å presse diamantpyramiden til et bestemt sted som finnes på den tynne delen med en forstørrelse på 100 - 400 ganger under en veldig lav belastning (fra 1 til 100 gf), etterfulgt av måling under et mikroskop av diagonalen av avtrykket ... Den resulterende karakteristikken ( H) er kalt mikrohardhet , og karakteriserer hardheten til en bestemt strukturell komponent.
Tabell 3.1 Testbetingelser ved måling av hardhet etter Rockwell-metoden
|
Testforhold |
Symbol t gjengivelse |
|
|
R \u003d 150 kgf |
||
|
Når testet med diamantkegle og last R \u003d 60 kgf |
||
|
Når du trykker på den stål ball og last R \u003d 100 kgf |
HB-verdien måles i kgf / mm 2 (i dette tilfellet er enhetene ofte ikke angitt) eller i SI - i MPa (1 kgf / mm 2 \u003d 10 MPa).
Viskositet – metallers evne til å motstå støtbelastning. Viskositet er det motsatte av sprøhet. Mange deler av arbeidsopplevelsen er ikke bare statiske belastninger, men utsettes også for støt (dynamiske) belastninger. For eksempel oppleves slike laster av hjulene til lokomotiver og vogner ved skinneforbindelsene.
Den viktigste typen dynamisk testing er slagbelastning av hakkede prøver under bøyningsforhold. Dynamisk belastning ved støt utføres på pendelstøtanordninger (figur 3.4), så vel som ved fallende vekt. Samtidig bestemmes arbeidet som brukes på deformasjon og ødeleggelse av prøven.
Vanligvis bestemmes det spesifikke arbeidet som brukes på deformasjon og ødeleggelse av prøven i disse testene. Det beregnes etter formelen:
KS \u003dK/ S 0 ,
hvor KS - spesifikt arbeid; TIL – fullt arbeid deformasjon og ødeleggelse av prøven, J; S 0 - tverrsnitt av prøven ved hakket, m 2 eller cm 2.
Figur: 3.4. Påvirkningstester for pendel
Bredden på alle typer prøver måles før testing. Prøvenes høyde med U- og V-hakk måles før testing, og med et T-formet hakk etter testing. Følgelig er det spesifikke arbeidet med bruddeformasjon betegnet KCU, KCV og KST.
Skjørhet metaller ved lave temperaturer kalles kulde . I dette tilfellet er slagstyrken betydelig lavere enn ved romtemperatur.
En annen egenskap ved materialets mekaniske egenskaper er utmattelsesstyrke. Noen deler (sjakter, forbindelsesstenger, fjærer, fjærer, skinner osv.) Under drift opplever belastninger som varierer i størrelse eller samtidig i størrelse og retning (tegn). Under påvirkning av slike vekslende (vibrasjons-) belastninger ser det ut til at metallet blir sliten, dets styrke avtar og delen blir ødelagt. Dette fenomenet kalles tretthetmetall, og de resulterende bruddene - tretthet. For slike detaljer, må du vite utholdenhetsgrense, de. verdien av den høyeste belastningen som metallet tåler uten ødeleggelse for et gitt antall lastendringer (sykluser) ( N).
Slitestyrke -slitestyrke av metaller på grunn av friksjonsprosesser. Dette er en viktig egenskap, for eksempel for kontaktmaterialer og spesielt for lednings- og strømoppsamlingselementene til strømavtaker av elektrifiserte kjøretøyer. Slitasje består i atskillelsen fra gnidningsflaten til de enkelte partiklene og bestemmes av en endring i delens geometriske dimensjoner eller masse.
Utmattelsesstyrke og slitestyrke gir det mest komplette bildet av holdbarheten til deler i konstruksjoner, og seighet karakteriserer påliteligheten til disse delene.
Stålklassifisering
Stål - smittet (formbar) legering av jern med karbon (opptil 2%) og andre elementer. Det er det viktigste materialet som brukes i de fleste bransjer. Det er et stort antall stålkvaliteter som varierer i struktur, kjemisk sammensetning, mekanisk og fysiske egenskaper... Du kan se hovedtyper av valsede metallprodukter og bli kjent med prisene.Hovedegenskaper ved stål:
- tetthet
- elastisk modul og skjærmodul
- lineær ekspansjonskoeffisient
- og andre
Karbonstålkvaliteter
Karbonstål av vanlig kvalitet, avhengig av formålet, er delt inn i tre grupper:
- gruppe A - levert i henhold til mekaniske egenskaper;
- gruppe B - levert av kjemisk sammensetning;
- gruppe B - leveres i henhold til mekaniske egenskaper og kjemisk sammensetning.
Eksempler kjemisk oppbygning rustfritt stål (i%) Damaskus og damaskstål.Damaskus stål - opprinnelig det samme som damaskstål; senere - stål oppnådd ved smedesveising av flettede stålstrimler eller ledninger med forskjellig karboninnhold. Det fikk navnet sitt fra byen Damaskus (Syria), hvor produksjonen av dette stålet ble utviklet i middelalderen og delvis i moderne tid. Damask stål (damask) - støpt karbonstål med en spesiell struktur og mønstret overflate, som har høy hardhet og elastisitet. Kantede våpen med eksepsjonell holdbarhet og skarphet var laget av damaskstål. Damaststål er nevnt av Aristoteles. Hemmeligheten med å lage damaskstål, tapt i middelalderen, ble avslørt på 1800-tallet av PP Anosov. Basert på vitenskap bestemte han rollen som karbon som et element som påvirker stålkvaliteten, og studerte også viktigheten av en rekke andre elementer. Etter å ha funnet ut de viktigste forholdene for dannelsen av den beste kvaliteten på karbonstål - bulat, utviklet Anosov en teknologi for smelting og prosessering (Anosov PP On bulat. Gornyi Zhurnal, 1841, nr. 2, s. 157-318). Tetthet av stål, egenvekt av stål og andre egenskaper av stålTetthet av stål - (7,7-7,9)*10 3 kg/ m 3; Egenvekt av stål - (7,7-7,9) r/ cm 3; Spesifikk varme av stål ved 20 ° C - 0,11 cal / deg; Smeltetemperatur på stål - 1300-1400 ° C; Spesifikk varme av stålsmelting - 49 cal / deg; Koeffisient for varmeledningsevne for stål - 39kcal / m * time * grad; Koeffisient for lineær utvidelse av stål(ved en temperatur på ca. 20 ° C) : stål 3 (klasse 20) - 11,9 (1 / grader); rustfritt stål - 11,0 (1 / grader). Strekkfasthet av stål : stål for konstruksjoner - 38-42 (kg / mm 2); silisium-krom-manganstål - 155 (kg / mm 2); smiing av stål (karbon) - 32-80 (kg / mm 2); skinnestål - 70-80 (kg / mm 2); Tetthet av stål, egenvekt av stål Tetthet av stål - (7,7-7,9) * 10 3 kg/ m 3 (ca. 7,8 * 10 3 kg/ m 3); Tettheten til et stoff (i vårt tilfelle stål) er forholdet mellom kroppsmasse og volum (med andre ord, tettheten er lik massen til et enhetsvolum av et gitt stoff): d \u003d m / V, der m og V er kroppens masse og volum. tettheter tar tettheten til et slikt stoff, hvis volumenhet har en masse lik en:
i SI er det 1 kg/ m 3, i SGS-systemet - 1 r/ cm 3, i MKSS-systemet - 1 temaer/ m 3. Disse enhetene er relatert til hverandre i forholdet: 1 kg/ m 3 \u003d 0,001 r/ cm3 \u003d 0,102 temaer/ m 3. Spesifikk vekt av stål - (7.7-7.9) r/ cm 3 (ca. 7,8 r/ cm 3); Den spesifikke tyngdekraften til et stoff (i vårt tilfelle stål) er forholdet mellom tyngdekraften P av et homogent legeme laget av et gitt stoff (i vårt tilfelle stål) og kroppens volum. Hvis vi betegner den spesifikke tyngdekraften med bokstaven γ, så: γ \u003d P / V. På den annen side kan den spesifikke tyngdekraften betraktes som tyngdekraften til et enhetsvolum av et gitt stoff (i vårt tilfelle stål). Spesifikk tyngdekraft og tetthet er relatert til det samme forholdet som vekt og kroppsvekt: γ / d \u003d P / m \u003d g. Enheten med egenvekt er tatt: i SI-systemet - 1 n/ m 3, i SGS-systemet - 1 dag/ cm 3, i MKSS-systemet - 1 kg / m 3. Disse enhetene er relatert til hverandre i forholdet: 1 n/ m 3 \u003d 0,0001 dag/ cm 3 \u003d 0,102 kg / m 3. Noen ganger brukes en off-system enhet på 1 g / cm 3. Siden massen av et stoff, uttrykt i r, er lik vekten, uttrykt i G, da er stoffets egenvekt (i vårt tilfelle stål), uttrykt i disse enhetene, numerisk lik tettheten til dette stoffet, uttrykt i CGS-systemet. En lignende numerisk likhet eksisterer mellom tettheten i SI-systemet og den spesifikke tyngdekraften i MKSS-systemet.
Tetthet av stål Modul av elastisitet av stål og Poissons forhold
Verdier av tillatt stålspenning (kg / mm 2) Egenskaper for noen elektriske stål Standardisert kjemisk sammensetning karbonstål vanlig kvalitet i henhold til GOST 380-71
| stålkvalitet | Innhold av elementer,% | ||||
| C | Mn | Si | P | S | |
| ikke mer | |||||
| St0 | Ikke mer enn 0,23 | - | - | 0,07 | 0,06 |
| St2ps St2sp |
0,09...0,15 | 0,25...0,50 | 0,05...0,07 0,12...0,30 |
0,04 | 0,05 |
| St3kp St3ps St3sp St3Gps |
0,14...0,22 | 0,30...0,60 0,40...0,65 0,40...0,65 0,80...1,10 |
ikke mer enn 0,07 0,05...0,17 0,12...0,30 ikke mer enn 0,15 |
0,04 | 0,05 |
| St4kp St4ps St4sp |
0,18...0,27 | 0,40...0,70 | ikke mer enn 0,07 0,05...0,17 0,12...0,30 |
0,04 | 0,05 |
| St5ps St5sp |
0,28...0,37 | 0,50...0,80 | 0,05...0,17 0,12...0,35 |
0,04 | 0,05 |
| St5Gps | 0,22...0,30 | 0,80...1,20 | ikke mer enn 0,15 | 0,04 | 0,05 |
| stålkvalitet | Strekkstyrke (midlertidig motstand) σ inn, MPa |
Flytningsstyrke σ t, MPa | Forlengelse av korte prøver δ 5,% | 180 ° bøy med dornediameter d | ||||
| prøvetykkelse s, mm | ||||||||
| opptil 20 | 20...40 | 40...100 | opptil 20 | 20...40 | 40...100 | opptil 20 | ||
| St0 | 310 | - | - | - | 23 | 22 | 20 | d \u003d 2s |
| VST2PS VSt2sp |
340...440 | 230 | 220 | 210 | 32 | 31 | 29 | d \u003d 0 (uten dorn) |
| VSt3kp VSt3ps VSt3sp VSt3Gps |
370...470 380...490 380...500 |
240 250 250 |
230 240 240 |
220 230 230 |
27 26 26 |
26 25 25 |
24 23 23 |
d \u003d 0,5 sek |
| VSt4kp VSt4ps VSt4Gsp |
410...520 420...540 |
260 270 |
250 260 |
240 250 |
25 24 |
24 23 |
22 21 |
d \u003d 2s | VSt5ps VSt5sp VSt5Gps |
500...640 460...600 |
290 290 |
280 280 |
270 270 |
20 20 |
19 19 |
17 17 |
d \u003d 3s |
