Что такое предел текучести стали: Предел текучести, соотношение пределов текучести, условный предел текучести
alexxlab | 19.11.1976 | 0 | Разное
Предел текучести сталей – Справочник химика 21
Поведение сталей при высоких температурах. При повышении температуры предел текучести сталей падает, поэтому допускаемые напряжения должны быть меньше, чем при нормальных условиях. [c.18]Тлблица 4.8. Пределы текучести сталей (минимальные значения) От, МПа [c.166]
От – предел текучести стали. [c.101]
Гарантируемые минимальные величины временного сопротивления и предела текучести стали трех групп прочности (обычной, повышенной и высокой) приведены в табл. 85. [c.165]
Величину размаха коэффициента интенсивности напряжений определяли по данным о пределе текучести стали и допустимого размера дефекта по формуле [c.254]
Большая часть аппаратов иа нефтеперерабатывающих заводах работает при повышенных температурах. Изменение механических свойств сталей при повышенных температурах следует учитывать при выборе допускаемых напряжений. Так, при повышении температуры предел текучести сталей падает, а поскольку рабочие напряжения не должны превышать предел текучести, п их выбирают с определенным запасом, то при повышении температуры допускаемые наиряжения уменьшают.
Баллоны рассчитывают так, чтобы напряжения при гидравлическом испытании не превышали 95% предела текучести стали. [c.188]
Введя обозначение V=aja (коэффициент использования несущей способности относительно предела текучести стали а ), проинтегрировав (1) в запас прочности, получили выражение для долговечности t в условиях механохимической коррозии с учетом релаксации напряжений [c.302]
Т – абсолютная температура. К бт – предел текучести стали [c.20]
Данные многочисленных исследований свидетельствуют об отрицательном влиянии водорода на механические свойства стали, однако единое мнение о характере и степени их изменения в результате наводороживания отсутствует. Так, согласно [11], предел текучести стали уменьшается, а согласно [14], напротив, увеличивается. Предел прочности при поглощении водорода снижается незначительно [15, 14], а в результате наводороживания металла в сероводородных растворах суще-стве пю уменьшается [И, 12, 16]. [c.15]
Уренгой – Центр 1, Уренгой – Центр II), а трещины зарождались в стороне от концентраторов. Данный факт, очевидно, может быть объяснен тем, что критические напряжения, необходимые для протекания этого вида коррозионно-механического разрушения, имеют небольшие значения и находятся ниже величин расчетных рабочих напряжений в стенке трубы (не превышают предела текучести стали). Следует отметить, что при расчете магистральных трубопроводов на прочность в соответствии с действующими нормативно-техническими документами не учитываются внутренние напряжения 1 и 2-го рода, возникающие при производстве труб, которые имеют достаточно высокие значения. Поэтому трещины зарождаются в очаге разрушения без видимых дефектов на металле, имеющем достаточный уровень напряжений для протекания КР (физические концентраторы напряжения).
Для построения статистической модели была проведена оценка вклада различных факторов на время до разрушения магистральных газопроводов. В качестве рабочего инструмента была выбрана процедура множественной регрессии, позволяющая получать модель в виде линейной комбинации воздействующих факторов. Исследования проводились с доверительной вероятностью 95 %. В качестве независимых переменных использовались величины толщин стенок труб, температур, расстояний до компрессорной станции, давлений, а также их модифицированные значения (обратная температура, обратное расстояние, отношение действующего напряжения к пределу текучести стали и др.). Расчеты проводились как с использованием константы, так и без нее. Всего было рассмотрено 48 вариантов модели. Из них была выбрана одна, имеющая наиболее высокий коэффициент детерминации. В табл. 1.6 приведены результаты расчета этой модели. Переменные имеют следующие обозначения толщина стенки трубы (мм) – Н, давление (МПа) – Р, температура (°С) – Т, величина, обратная расстоянию до компрессорной (100/км) – ЬО, время до разрушения (лет) -1. [c.56]
Таким образом, обнаружено, что испытания образцов с постоянной скоростью деформации эффективны для изучения механохимического поведения стали в нейтральных и кислых средах и менее эффективны в щелочных средах. Для щелочных сред результаты, пригодные для практического использования, могут быть получены только при повышенных температурах испытаний, что подтверждается данными зарубежных исследователей [212]. Последнее может служить серьезным недостатком метода в связи с невозможностью получения достоверных результатов для их реализации на магистральных газопроводах Западной Сибири и Урала. Кроме того, максимальная механохимическая активность наблюдается при растягивающих напряжениях, превышающих предел текучести. Поэтому результаты, получаемые с помощью данной методики, можно переносить на реальные объекты с определенной степенью осторожности вследствие эксплуатации инженерных сооружений, таких как магистральные газопроводы, как правило, в области механических напряжений, не превышающих предел текучести, тем более, что очаги растрескивания, как правило, не связаны с имеющимися на поверхности труб концентраторами напряжений, в которых последние могут превысить предел текучести стали.
При первоначально проведенных испытаниях на трубах группы прочности Х52 было обнаружено, что текущее напряжение можно выразить через предел текучести стали. При этом было получено следующее эмпирическое соотношение [c.103]
МПа, где Г] = 1, так как материал корпуса — листовой прокат а = 139 МПа — нормативно допускаемое напряжение для стали 20 при t = 150°С = 220 МПа— предел текучести стали 20 при +20°С. [c.438]
Замедление коррозионной усталости в исследованном диапазоне наложенных потенциалов, которые могут иметь место на внешней катодно-поляризованной поверхности трубы даже при деформациях, превышающих предел текучести стали (что может иметь место в концентраторах напряжения), наряду с отмеченным в разделе 1 отсутствием жесткой привязки разрушений к концентраторам напряжения, позволяет рассматривать КР и коррозионную усталость как проявления двух самостоятельных видов коррозионно-усталостных разрушений. [c.111]
Стр – упругие номинальные напряжения в стенке трубы, МПа ао,2 – условный предел текучести стали, МПа. [c.114]
После решения дифференциального уравнения (5.1) и введения обозначений Р = ст/стт (коэффициент использования несущей способности относительно предела текучести стали (стт) – величина, обратная коэффициенту запаса прочности) и Т = 1/1о (относительная долговечность, в которой I – фактическая долговечность, – долговечность металла без учета влияния механических напряжений на скорость коррозии) получаем выражение
Таким образом, термическое упрочнение существенно повышает предел текучести стали и ударную вязкость при отрицательных температурах даже для углеродистой кипящей стали [123]. [c.336]
Наблюдения показали, что в рассматриваемой листовой конструкции стенки предел текучести стали наступил при напряжениях 270-290 МПа, фактический предел текучести – при нагрузках, соответствующих высоте столба воды 20 м. При этом расчетные напряжения на пятом, наиболее напряженном поясе достигли 330 МПа. При условном уровне воды 25 м расчетные напряжения в том же поясе доходили до 425 МПа, что приближается к временному сопротивлению стали. Приведенные величины напряжений определены как кольцевые напряжения в поясах стенки по упрощенной формуле. [c.42]
Предел текучести в реальной конструкции принят = 280 МПа, радиальное перемещение, соответствующее пределу текучести стали, - [c.43]
Предел текучести стали зафиксирован около 270—290 МПа или в среднем 280 МПа. Предел прочности основного металла и сварного шва оказался выше 420 МПа, это указывает на то, что запас прочности по сравнению с рабочими напряжениями от эксплуатационной нагрузки без учета дополнительных напряжений от местных отклонений, неравномерной осадки и других равен примерно 3. [c.45]
Испытание показало, что стенка резервуара прочнее ослабленного кольцевого шва, так как при гидростатическом давлении от столба воды 10 м и при разрушившем шов избыточном давлении 45 кПа напряжения в стенке не превысили предел текучести стали и не было зафиксировано остаточных деформаций в стенке. [c.70]
Наибольшая испытательная нагрузка в испытанном резервуаре превысила эксплуатационную от бензина при плотности р = 0,76 т/м и избыточном давлении 15 кПа для нижнего пояса на 74 %. Это означает, что ослабленный кольцевой шов не разрушится при напряженном состоянии стенки, не превышающем предел текучести стали.
Как показывает опы эксплуатации ряда високотеы11ературн>>х аппаратов, учет только утэанних параметров бывает недостаточным. Предел текучести сталей сам ш себе не отражает характера пластического дефор и рования, особенно при больших скоростях роста деформаций термического характера. [c.48]
Автор метода рулонирования – доктор техн. наук Г.В. Раевский. Исследования, которые проводили в ИЭС и во ВНИИМонтажспецстрое с участием автора, позволили экспериментально установить величины пластических деформаций и проверить их расчетным путем [29]. Установлено, что величина пластических деформаций зависит от радиуса барабанов, толщины листов рулона и предела текучести стали. Вопросами же надежности конструкций стальных резервуаров, подвергающихся пластическим деформациям в стадии изготовления и монтажа, никто в комплексе не занимался. Однако следует учесть очевидный факт, что многолетний опыт эксплуатации подтвердил безаварийную работу резервуаров, изготовленных этим методом. [c.162]
Конструкционные оборудование нефтехимических и нефтеперерабатьшающих заводов, делятся на углеродистые, низколегированные и легированные. Диаграмма, представленная на рисунке 1.3.1, иа примере ОАО Салаватнефтеоргсинтез иллюстрирует распределение единиц оборудования по маркам стали. Выбор марки стали требует у чета множества факторов, из которых наиболее важны максимальная и минимальная температуры стенки аппарата в процессе эксплуатации, поскольку механические свойства сталей при высоких и низких те.мпературах изменяются в широких пределах. При повышении температуры предел текучести сталей падает, поэтому допускаемые напряжения должны бьпъ меньше, чем при нормальных условиях.
Как видно из рнс. 15, а при повышении температуры до 200° С заметного изменения предела текучести сталей марок Ст.1—Ст.6 ие наблюдается начиная с этой температуры величина предела текучести резко падает. Предел прочности этих же сталей (рис. 15, б) вначале повышается, ири 200—300° С достигает максимума и с далы ейшим повышением температуры—понижается. [c.30]
Температура нагрева продуктов при перегонке иа трубчатых установках достигает 430° С. Использование углеродистой кон-струкционкой стали становится менее экономичным, удельных расход ее на единицу мощности установок растет вследствие значительного снижения предела текучести стали и допускаемых напряжений при повышении температуры. Появляется потребность в сталях повышенной прочности и жаропрочных. Последующее развитие крекинг-процесса вызвало строительство установок в соответствии с различными видами процессов переработки нефти. Температура стенки аппаратов из углеродистой сталп выше 475° С не допускается по причине технико-экономической нецелесообразности, а при более высоких температурах (около 600—650° С) вследствие потери упругих свойств. При высоких температурах применяются конструкционные низколегированные, среднелегированные и высоколегированные стали, часто с особылш свойствами. [c.6]
При нагрузках, не превышающих расчетные, эксплуатационные напряжения в пределах пяти нижних поясов в большинстве точек не превышают 230 МПа. Однако в некоторых точках I, а также IV поясов экспериментальные величины напряжений превышают предел текучести стали марки ВСтЗ. [c.49]
Дисперсионнотвердеющие нержавеющие стали подвергались напряжениям, эквивалентным от 35 до 85 % их пределов текучести. Стали экспонировались в морской воде на поверхности, на глубине 760 и 1830 м в течение различных периодов времени. Данные об этих испытаниях приведены в табл. 126. Для некоторых сплавов в целях наложения на них остаточных напряжений в центре образцов с размерами 15,2х Х30,5 см были сделаны круговые сварные швы с неснятым напряжением диаметром 7,6 см. В других образцах былп сделаны поперечные стыковые швы с неснятым напряжением в целях имитации напряжений, возникающих в процессе конструирования или промышленного производства. Эти остаточные напряжения были многоосными в отличие от одноосных напряжений с точно вычисленными значениями, которым подвергались образцы из табл. 125. Кроме того, значения этих остаточных напряжений было невозможно определить. Образцы со сварными швами экспонировались в морской воде в тех же условиях, что и образцы, приведенные в табл. 125. Результаты испытаний приведены в табл. 126. [c.351]
Прн рабочей частоте 5000 об/мин напряжение в металле замковой части диска ротора ТВД достигает 134,4 МПа. Предел текучести стали 20Х12ВМФ при таком напряжении будет превышен прн температуре металла около 650 °С. Такая температура возможна прн отключении охлаждения диска ротора. Для безаварийной эксплуатации турбины необходимо обеспечить надежную работу системы охлаждения турбины и не допускать повышения температуры на входе в турбину. [c.366]
Определение предела текучести стали ЭК-181 при испытаниях на растяжение кольцевых образцов | Леонтьева-Смирнова
1. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI в. – М.: ФГУП «ЦНИИ атоминформ», 2001.
2. Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 – 2015 гг. и на перспективу до 2020 г.».
3. Сараев О. М., Ошканов H. H., Зродников А. В. и др. Опыт эксплуатации и перспективы дальнейшего развития быстрых натриевых реакторов / Атомная энергия. 2010. Т. 108. Вып. 4. С. 191 – 197.
4. Рачков В. И., Поплавский В. М., Цибуля А. М. и др. Концепция перспективного энергоблока с натриевым реактором БН-1200 / Атомная энергия. 2010. Т. 108. Вып. 4. С. 201 – 206.
5. Целищев А. В., Агеев В. С., Буданов Ю. П. и др. Разработка конструкционной стали для твэлов и ТВС быстрых натриевых реакторов / Атомная энергия. 2010. Т. 108. Вып. 4. С. 217 -222.
6. Кобылянский Г. П., Новоселов А. Е. Радиационная стойкость циркония и сплавов на его основе: справочные материалы по реакторному материаловедению / Под ред. В. А. Цыканова. – Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1996. – 176 с.
7. Федотов П. В., Костюхина А. В., Лошманов Л. П. Влияние нейтронного облучения на поверхность течения сплава Э110 / Ядерная физика и инжиниринг. – 2013. Т. 4. № 8. С. 689 – 694.
8. Измалков И. H., Лошманов Л. П., Костюхина А. В. Механические свойства сплава Э110 при температурах до 1273 К / Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2013. № 2. С. 64 – 70.
9. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3 томах / Под ред. И. А. Биргера и Я. Г. Пановко. Том 1. – М. Машиностроение, 1968. -323 с.
10. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. В 2 частях. Изд. 3-е, перераб. и доп. Ч. 2. – М.: Машиностроение, 1974. – 368 с.
11. Дрейпер H., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. В 2 томах. Т. 1 / Пер. с англ. Ю. П. Адлера, В. Г. Горского. – М.: Финансы и статистика, 1986. – 369 с.
12. Третьяков А. В., Трофимов Г. К., Курьянова М. К. Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании. Карманный справочник. – М.: Машиностроение, 1971. – 64 с.
13. Панин А. В., Леонтьева-Смирнова М. В., Чернов В. М., Панин В. Е., Почивалов Ю. И., Мельникова Е. А. Повышение прочностных характеристик конструкционной стали ЭК-181 на основе многоуровневого подхода физической мезомеханики / Физическая мезомеханика. 2007. Т. 10. № 4. С. 73 – 86.
14. Панин А. В., Перевалова О. Б., Синякова Е. А., Почивалов Ю. И., Леонтьева-Смирнова М. В., Чернов В. М. Влияние ультразвуковой обработки на эволюцию микроструктуры фер ритно-мартенситной стали в процессе механического нагружения. I. Зона однородной деформации / Физика и химия обработки материалов. 2011. № 4. С. 83 – 91.
15. Панин А. В., Ветова Н. А., Синякова Е. А. Влияние облучения ионными пучками Zr+ на структуру и механические свойства стали ЭК-181 / Современные техника и технологии: сборник трудов XVIII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Т. 3. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2012. С. 337 – 338.
16. Панин А. В., Мельникова Е. А., Превалова О. Б., Почивалов Ю. И., Леонтьева-Смирнова М. В., Чернов В. М., Иванов Ю. Ф. Формирование нанокристаллической структуры в поверхностных слоях стали ЭК-181 в процессе ультразвуковой обработки / Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 2. С. 83 – 93.
17. Леонтьева-Смирнова М. В., Агафонов А. H., Ермолаев Г. Н. и др. Микроструктура и механические свойства малоактивируемой ферритно-мартенситной стали ЭК-181 (RUSFER-EK-181) / Перспективные материалы. 2006. № 6. С. 40 – 52.
18. Третьяков А. В., Зизин В. И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. 2-е изд. – М.: Металлургия, 1973. -224 с.
19. Крагельский И. В., Виноградова И. Э. Коэффициенты трения: Справочное пособие. -М.: Машгиз, 1962. -220 с.
20. Морозов Е. М., Муйземнек А. Ю., Шадский А. С. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. – М.: ЛЕНАНД, 2010. – 456 с.
21. Котов А. Г. САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде ANSYS: учебное пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. -351 с.
Предел текучести при сварке электродами
Многие специалисты описывают предел текучести как напряжение, при котором начинает развиваться деформация, расти без увеличения нагрузки. Для облегчения выбора электродов по этой характеристики в их полном обозначении согласно DIN EN 499 есть показатель минимального значения данного параметра.
Что такое предел текучести электродов и для чего нужно знать данную характеристику
Определить каков предел текучести электрода можно по специальным таблицам. Изделия покрытые в соответствии с EN 499 имеют свою классификацию. Например, в обозначении Е 50 6 3NI В 2 2 Н10 выделенный код расшифровывается следующим образом:
Определить каков предел текучести при сварке электродами можно по маркировке, которая наносится на пачку. Например, аббревиатура Э-46 ЛЭЗАНО21 УД Е 43 1(3) РЦ13 расшифровывается следующим образом:
- – 43 предел текучести равен 430 Мпа;
- – Э-46 тип, назначение изделия, для сварки низкоуглеродистых сталей и углеродистых;
- – Д – толстое покрытие;
- – Е – плавящийся;
- – марка – ЛЭЗАНО21;
- – РЦ – рутилово-целлюлозное покрытие;
- – допустимы любые пространственные положения – 1;
- – 3 ток сварки.
Знать предел текучести необходимо для того чтобы рассчитать допустимое напряжение пластичности материала. При превышении данного параметра в металле начнут происходить процессы необратимых изменений, кристаллическая решетка будет перестраиваться, появится серьезная деформация. Чтобы не допустить подобного разрушения шва после сварки, необходимо правильно выбирать электрод, с определенным значением предела текучести.
Многие неспециалисты, заблуждаясь, эту механическую характеристику описывают только как напряжение, при котором начинает развиваться пластическая деформация. Но они не различают разницы с пределом упругости. Значение предела текучести выше, чем предел упругости приблизительно на пять процентов.
Как подобрать тип электрода для сварки с учетом наиболее важных характеристик и предела текучести
Выбор электрода для сварки зависит и от марки стали и от характера соединения, положения шва в пространстве, рода тока, он бывает постоянный и переменный, температурных показателей окружающего воздуха и конечно предела текучести. Промышленностью выпускается сотни различных марок того или иного назначения. Электроды для стали подразделяются на несколько основных групп, в зависимости от вида материала.
В первую группу входят изделия необходимые для сваривания качественных углеродистых и низколегированных сталей конструкционного назначения, таких, которые отличаются содержанием до 0,25% углерода и имеют сопротивление разрыву в пределах 490 МПа. К таким металлам относят металлы типа Ст5пс, Ст3сп, Ст0 и некоторые другие. Они применяются в производстве металлопроката, предназначенного для бытового использования. Из них изготавливаются конструкции, к прочности которых нет особых требований. Это могут быть ворота, ограждения, заборы.
Для их сваривания рекомендуется применять такие марки электрода, как АНО-4, МР-3, АНО-21, ОЗС-41. Популярностью пользуется и тип МР-3, он подходит для сварки переменным и постоянным током, при чем в любом пространственном положении шва, разве что кроме вертикального, который делается сверху вниз.
Для сварки металлов, характеризующихся сопротивлением разрыву 490-590 МПа, нужны электроды Э50А, Э60, это марка УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, ОЗС-28. С их помощью можно создать шов, который сможет выдерживать более высокие нагрузки, чем предыдущая группа.
Конструкционные легированные стали повышенной прочности, которые характеризуются сопротивлением разрыву 590 МПа, нужно сваривать электродами типа НИАТ-5, ЭА-981/15, ЭА-395/9, но только в случае если изделие не будет подвергнуто после сварки термической обработке. Можно использовать марку ОЗШ-1, УОНИ-13/85, НИАТ-3М, если конструкцию необходимо будет подвергать термической обработке для придания равной прочности швам.
Для того чтобы качественно сварить низколегированные и легированные теплоустойчивые металлы, которые эксплуатируются при температуре +550 градусов, необходимо покупать электроды Э-09Х1М, Э50А, Э-09МХ, относящиеся к марке ОЗС-11, АНЖР-2, ЦУ-5.
В том случае если сварщику необходимо сваривать жаропрочные и жаростойкие металлы, которые предназначенных для работы при температурном режиме выше +600 градусов, например, стали используемой при изготовлении особо прочных несгораемых колосников для печей, нужны электроды типа ОЗЛ-38, КТИ-7А, ЦТ-15.
Устойчивые к коррозии металлы, характеризующиеся стойкостью к кислотам, щелочам и другой агрессивной среде, известные под названием нержавейка, должны свариваться электродами ОЗЛ-7, ЦЛ-11, ОЗЛ-22. Учитывая предел текучести электрода при выборе, сварщик создаст шов такого качества, который прослужит много лет не создавая проблем.
Механические свойства
Химический состав
|
||||||||||
Что такое предел текучести стали?
Предел текучести стали – это величина напряжения, которое должен выдержать кусок стали, чтобы постоянно и измеримо деформироваться. Предел текучести чаще всего определяется как точка, в которой произошло измеримое отклонение 0,2 в стали. Предел текучести стали может быть увеличен с помощью термической обработки или смешивания других материалов со сталью для создания стального сплава. Инженеры должны знать предел текучести материалов, которые они используют, чтобы гарантировать, что конструкции, которые они строят, будут противостоять нагрузкам на них.
Предел текучести не следует путать с пределом прочности. Прочность на растяжение – это точка, в которой напряжение на металле заставит его сломаться или сломаться. Напротив, предел текучести – это точка, в которой металл подвергается пластической деформации. Говорят, что материал пластически деформируется, когда изгибается под нагрузкой, и не может вернуться к своей первоначальной форме после снятия напряжения. Если материал способен вернуться к своей первоначальной форме, это называется упругой деформацией. Упругая деформация может продолжаться некоторое время, прежде чем металл пластически деформируется.
Предел текучести материала определяется в лаборатории с использованием теста на растяжение. Во-первых, сотни образцов материала подвергаются стрессу. Точка, в которой происходит пластическая деформация, записывается для каждого образца. Затем измерения усредняются для определения предела текучести материала, измеряемого в фунтах на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм). Если к материалу приложить большее напряжение после того, как он достигнет предела текучести, материал скоро достигнет своей точки разрушения и разрушится.
Техническое определение стали – это железо, к которому добавлен углерод для образования сплава. Предел текучести стали и другие свойства стали будут варьироваться в зависимости от процента добавленного углерода. Добавление других материалов, таких как медь, свинец и марганец, также может влиять на предел текучести стали. Производители металлопродукции публикуют статистику по пределу текучести и другим характеристикам конкретных изделий.
Термическая обработка также может повлиять на предел текучести стали. Целью термообработки является либо укрепление, либо смягчение металла. Нагрев и охлаждение металла до заданных температур с контролируемыми скоростями изменяет кристаллическую структуру металла. Кристаллическая структура является одним из основных факторов, определяющих прочность металла.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
Предел текучести металла при сварке
Предел текучести металла при сваркеПредел текучести металла обуславливается его свойствами деформироваться без увеличения нагрузки. Иными словами после воздействия на металл определенной силы, наступает момент когда прикладывать усилия не приходится а деформация продолжает расти. Испытания проводятся различными методами.
- Скручивание сваренных элементов.
- Сжатие под большим давлением постепенно и на удар.
- Растягивания деталей на установках.
- На излом проверят градус изгиба.
- Усталость шва при многократном динамическом давлении.
Каждый шов проходит такие испытание перед тем как запустить в производство. В теории расчет ни когда точно не совпадет с итогами испытания. К примеру на рисунке изображен график на котом проведена идеограмма испытания металла условно. Точка предела текучести обозначена на ней.
Выпускаемые углеродистые стали у нас в России проходят ГОСТ проверку. Там можно посмотреть предел текучести стали в таблице. Это относится к качественным и высоко качественным сталям с ГОСТ 1050-88.
Во втором столбце ниже механических свойств указаны параметры предела текучести стали по маркам. Так же можем наблюдать и временное сопротивление. Часто эти стали используют в производстве стержней для электродов. На примере всем известная марка МР-3Т со стержнем марки стали 25 имеющий временное сопротивление (46) как в таблице в третьем столбце. Прокат из легированной конструкционной стали соответствующие ГОСТ 4543-71 имеют свои механические свойства в таблице №6 от страницы 13 до страницы 20.
Для чего же делают все расчеты сварочных швов в ответственных конструкциях? Все обуславливается использования сталей с различными свойствами и пределами текучести. Расчет сварочного шва делают с запасом. Учитывают не однородность свариваемости. Остаточное напряжение в около шовной зоне. Использование разнородных металлов. Глубину сплавления по шву. Для этого есть различные типы и виды узлов сварки.
Предел текучести это отправная точка к временному сопротивлению и разрушению металла шва. Или приводит к деформациям. После чего металл в этом месте остается с измененной структурой и другими механическими свойствами. Этот факт учитывают в первую очередь а потом уже предел прочности.
Механические свойства длительно работающих сталей и природа предела текучести Текст научной статьи по специальности «Физика»
ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ
УДК. 621.052.08
А.Н. Смирнов
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ СТАЛЕЙ И ПРИРОДА ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ
В тепловой энергетике наиболее широкое применение нашли хромомолибденованадиевые стали, из которых изготовлены сотни тысяч тонн труб для электростанций России. В настоящее время более 80% всего энергооборудования отработало свой расчетный срок и поэтому оценка его работоспособности и определение остаточного ресурса весьма актуальная задача.
Так как механические свойства являются одними из важнейших показателей определения эксплуатационной надежности металла всех технических устройств (включая и опасные производственные объекты) в представленной работе изучали их изменения в процессе длительной эксплуатации в различных зонах по сечениям труб и физическую природу предела текучести.
Механические характеристики определяли на вырезке из паропровода диаметром
219,0мм с толщиной стенки 25,0мм после 176256 часов эксплуатации при давлении 13,0
Мпа и температуре 5450 С. Материал – сталь 12Х1МФ. Микроструктуру изучали методами электронной микроскопии.
По сечению трубы было вырезано 17 образцов для испытаний на растяжение. Все сечение трубы было поделено на три зоны: внешнюю, внутреннюю и среднюю. Часть механических свойств усреднялась по этим зонам для сопоставления их со структурными параметрами и механическими свойствами исходной стали. Образцы 1-5 от-
носились к внешней зоне, 6-12 -к средней и 13-17 – к внутренней. Испытания на растяжение были выполнены на машине типа «Inston» с автоматической записью диаграммы. Первичная диаграмма пересчитывалась в диаграмму «напряжение – деформация». Из таких кривых определяли модуль упругости, предел текучести, коэффициент упрочнения на линейной стадии, напряжение перехода к стадии III сш и соответст-
вующую степень деформации £ш, напряжение и деформацию равномерного удлинения и временное сопротивление разрыву. После измерения параметров шейки подсчитывалось истинное удлинение, относительное сужение и истинное напряжение разрушения.
Прочностные свойства по сечению трубы. После длительной эксплуатации механические свойства стали по сечению трубы несколько отличаются. Прежде всего обратим внимание на рис. 1.
На нем представлены зависимости предела текучести от, напряжения
равномерного растяжения Ор, временного сопротивления св и истинного предела проч-
ности оист по сечению трубы.
Внешняя часть трубы обладает более высоким пределом текучести, затем происходит постепенное снижение от к внутренней зоне. Разброс механических характеристик на пределе текучести относительно невелик. Значения предела текучести изменяются в интервале
310…365 МПа. Их интересно сравнивать с рекомендованными ГОСТ значениями от для стали 12Х1МФ в исходном состоянии [1 – 4]. Оказывается, они изменяются в пределах
255..330 МПа в случае измерения их при комнатной температуре (Ткомн). Можно констати-
номер образца
Рис. 1. Зависимости предела текучести от, напряжения равномерного растяжения Ор, временного сопротивления Ов и истинного предела прочности Оист по сечению трубы (п – номер образца, см. текст)
ровать, что после 176256 часов работы трубы предел текучести ее материала не вышел за пределы, допустимые ГОСТ для этой стали.
Разброс для напряжения равномерного удлинения Ор такой же, как для предела текучести (рис.1). Величина Ор меняется в пределах 450…520 МПа. Оно слабо изменяется по сечению трубы, оставаясь в среднем, равным 490 МПа, и понижаясь до 475 МПа к краям трубы. С учетом среднего значения равномерного удлинения <£р>— 11%, можно найти ов -временное сопротивление [5], равное в этом случае 436 Мпа (значения по сечению трубы представлены на рис. 1). Колебания его не велики. Внешняя зона, как видно, несколько прочнее средней и внутренней зон. Значение Ов следует сравнивать с рекомендованным ГОСТ [1 – 4] и изменяющимися в пределах 410…520 МПа со средней величиной <ов>—481 МПа. Можно сделать вывод, что условный предел прочности стали 12Х1МФ после 176256 часов работы находится ниже
рекомендованного ГОСТ среднего значения <ов>, но в пределах рассеяния данных, зафиксированных разными ГОСТ.
Структурные изменения в стали за время работы несколько снизили ее прочностные свойства по сравнению с рекомендованным исходным состоянием.
Истинное напряжение разрушения Оист образцов, вырезанных из трубы, значительно выше, чем ов и Ор. Характеристика оист рассчитывается с учетом реального сужения образца в шейке [5]. Значение этой величины представлено на рис.
1, ее рассеяние значительно. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, стохастиче-
ским характером явления разрушения вообще и, во-вторых, трудностью измерения параметров шейки разрушенного образца. Из рис. 1 видно, что средняя зона реально прочнее внутренней и внешней зон трубы. Истинные напряжения разрушения стали изменяются в пределах 550…780 МПа. Это достаточно высокие значения. Частично они связаны с процес-
сами карбидного упрочнения в ходе функционирования материала при повышенных температурах. Поэтому важным является анализ пластических свойств материала трубы.
Пластические свойства по сечению трубы. Характеристики удлинения для различных образцов, вырезанных из трех зон трубы, представлены на рис. 2. Первая характеристика пластичности – величина равномерного удлинения до образования шейки £р=ёр [5]. Равно -мерная пластичность максимальна в средней зоне образца и резко убывает к внутренней и особенно к внешней зоне. Можно констатировать, что повышенный предел текучести внешней зоны влечет за собой ее пониженную пластичность. Внутренняя зона, напротив, наименее упрочненная, также обладает пониженной пластичностью. Из рис. 2 видно, что внешняя зона наименее пластична, средняя и внутренняя -более пластичны. Максимальное удлинение не превышает 18,6%, а среднее значение <£ист>—17,4%. Согласно справочным данным [1 – 4], 3 изме-
Рис.2. Характеристики пластичности исследуемой стали по сечению трубы: равномерное удлинение £ист=дв и истинное удлинение Єист=ІЇ
номер образца
Рис. 3. Изменение полного сужения У по сечению трубы
няется в пределах 16…38% со средним значением, равным <¿>=22,8%. Можно констатировать, что за 176256 часов своей службы материал стали несколько уменьшил свою способность к удлинению в испытаниях на растяжение.
В связи с этим полезно рассмотреть сужение Ф представляющее собой сумму равномерного и сосредоточенного сужений, т.е. измеренного в “шейке”. Соответствующие данные представлены на рис. 3. Как и удлинение, относительное сужение достигает максимума на границе средней и внутренней зон и убывает к внешней зоне и центру трубы. Рассеяние величины Ф достаточно велико, а его среднее значение < Ф >=56,1%. Табличные значения Ф для исходного состояния стали 12Х1МФ изменяются в пределах 35…78% (1 – 4) со средним значением 57,3%. Следует обратить внимание, что рассеяние данных о полном сужении образцов стали 12Х1МФ в исходном состоянии значительно
выше, чем после длительной эксплуатации. Совершенно очевидно, что после 176256 часов работы полное сужение для всех образцов находится внутри рассеяния Ф табличного, а среднее значение Ф исходного и Ф стали после 176256 часов работы совпадают. По этому параметру свойства стали за время эксплуатации практически не снизились.
Анализ механизмов упрочнения стали в структурном состоянии, возникшем после
1762556 часов ее работы. Параметры структуры были изучены в трех зонах: внешней, средней
и внутренней, поэтому целесообразно предел текучести рассматривать по трем зонам. Это позволит найти связь между структурой и механическими свойствами. Эксперименталь-
ные значения предела текучести, усредненные по трем зонам, представлены в табл. 1. Здесь же даны сведения об упругих полях напряжений [6].
Следует отметить, что испытания отдельных образцов дают достаточно резкий предел текучести, который определяется с точностью ±20 МПа.
Формирование предела текучести. Структурное состояние исследуемой стали в условиях пластической деформации позволяет ее рассматривать как однофазный а-твердый раствор, упрочненный выделениями мелких карбидов, расположенных в теле зерен и на дислокациях. Более крупные карбиды находятся на границе зерен и их стыков. Они не оказывают влияние на скольжение в теле зерен, но влияют на генерацию дислокации с границ зерен и передачу скольжения от зерна к
зерну.
Совокупность сведений о структурном состоянии исследуемой стали позволяет выразить предел текучести в виде суммы вкладов различных механизмов [7,8]:
а = °П -Н + &ТР + (1)
+ ад +ау + ац +&х – П
Здесь ОП-Н – трение кристаллической решетки или вклад Пайерлса-Набарро; отр -твердорастворное упрочнение; Од – дислокационный вклад, О у
– вклад внутренних упругих полей напряжений; Оц – вклад
от преодоления сопротивления дисперсных частиц-карбидов, расположенных в теле зерен и, наконец, Ох-п – вклад Холла-Петча.
Рассмотрим роль этих вкладов по порядку.
Трение решетки, или вклад Пайерлса-Набарро. Темпера-
турно-зависимый вклад оп-н благодаря термической активации движения дислокации при Ткомн сравнительно не велик, он составляет – 20…40 МПа [9].
Вклад твердорастворного упрочнения оП-н- Его предстоит оценить. Информация об объемной доле специальных карбидов, присутствующих в стали 12Х1МФ после 176256 часов работы, показывает, что практически все легирующие элементы как замещения (Сг, V, Мо), так и внедрения (углерод) ушли из а-Бе – твердого раствора. Теперь в этом состоянии а-Бе – твердый раствор упрочнен лишь случайными примесями типа 81, Мп и т.п., которых относительно немного. Твердорастворное упрочнение легированного феррита в аддитивном приближении можно представить в виде следующего соотношения [10]:
N
°ТР = Е к,с, (2) ,=1
где С, – концентрация элемента по массе, К, – коэффициент, зависящий от типа элемента. С использованием данных о составе стали и приведенных в [10] значений коэффициентов К, для соответствующих элементов были проведены оценки Отр. Эти оценки дали значения Отр=70 МПа для всех зон исследуемой стали. По-видимому, эти цифры близки к реальным. Необходимо учитывать, что выражение (2) завышает вклад твердорастворного упрочнения легированного феррита, так как известно, что зависимость Отр
от концентрации элемента (С)
п1/2
чаще пропорциональна С
[10] и даже С2/3 [11], чем С.
Таблица 1
Экспериментальные значения предела текучести От и упругих полей напряжений, МПа
Зона о? с Ту о
Внешняя 342,5 59,0 130,0 103,0
Средняя 315,0 51,0 100,0 84,0
Внутренняя 306,7 42,0 100,0 69,0
С другой стороны, в реальной стали может быть меньше примесей, чем указанные пределы по ГОСТ, и это приведет к уменьшению Отр. Наконец, следует иметь в виду, что коэффициенты К, могут несколько отличаться в любую сторону как для различных сталей, так и у разных авторов [12].
Вклад_______дислокационной
структуры Од хорошо известен и выражается соотношением
[31]:
Од = та/иЬр1!2 (3)
где т=2,2 – фактор Шмида, а -коэффициент междислокацион-ного взаимодействия, у.= 8х104МПа – модуль сдвига для стали, Ь=2,5х10-10 нм – вектор Бюргерса, р – скалярная плотность дислокации. На рис. 4
представлена зависимость пре-
1/2
дела текучести От от р для исследуемой стали. Она близка к линейной, что указывает на значительный вклад дислокационной структуры в формирование предела текучести. Если использовать приведенные выше константы и линейную зави-1/2
симость ” От – р на рис. 4, то можно найти, что а=0,64.
Эта величина находится в пределах значений а, определенных в разных экспериментах для чистого Бе [13]. Однако а =0,64 заметно больше среднего значения а, полученного для чистого Бе в условиях, когда другие механизмы, кроме механизма Пайерлса-Набарро, не действуют. Это различие неудивительно, поскольку, согласно (14), От определяется совокупностью разных вкладов, а не только скольжением через дислокационную структуру. Поэтому значение а, полученное из зависимости, представленной на рис. 4, является условно эффективным значением, тем более, что имеет место небольшое отклонение от линейной зави-1/2
симости “От – р на этом рисунке. Реальный вклад Од представлен на рис.4 пунктирной линией с отдельной правой
шкалой. Он получен при а =0,3 [13]. Хорошо видно, что он составляет примерно 1/3-1/4 от предела текучести От, и несколько больше вклада твердорастворного упрочнения. Величина этого вклада указывает на важную роль дислокационной структуры в формировании предела текучести.
Внутренние поля напряжений. Обычно дислокационная структура создает внутренние упругие поля напряжений. Упругие напряжения в исследуемой стали были измерены двумя способами – методом электронной микроскопии и методом рентгеноструктурного анализа. Первый способ дает скалывающие напряжения Ту, второй -нормальные напряжения (растяжение-сжатие) Ту [15,16]. Они представлены в табл. 1. Величины ту дают вклад в сопротивление деформированию и разрушение сколом, величины
Ту важны при разрушении отрывом. Связь тсу с пределом
текучести носит нелинейный характер и свидетельствует о том, что вклад внутренних полей в От соизмерим с вкладами твердорастворного упрочнения и дислокационной структуры.
Проблемы происхождения
ту и его аддитивности заслуживают специального рассмотрения. Известно, что в случае дислокационного происхожде-
Рис. 5. Зависимости упругих напряжений от ска-
п . гг л л „ лярной плотности дислокаций: тУ – суммарное
Рис. 4. Предел текучести От и дислокационный г ’ У ‘ г
вклад Од в него, представленные в зависимости от
Р12
внутреннее поле, гс – дислокационный вклад в
у-д
упругое поле, ?у-ч – вклад дисперсных карбидных частиц в упругое поле
осуществляется по формуле:
Оу =ШТу (5)
Вклад Оу в предел текучести представлен в табл. 1.
Поскольку внутренние упругие поля напряжений Ту-ч созданы карбидами в теле зерен, они могут быть оценены по известному соотношению [9]:
Ту — ч = 2№ч5ї (6)
где Лч – модуль сдвига частиц карбида (УМо)С, £ – параметр размерного несоответствия между параметрами кристаллических решеток карбида и а-Бе, /
– объемная доля частиц внутри зерен. С учетом сведений о характеристиках кристаллических решеток и их упругих модулей [19], был определен параметр £=10-2 . Затем, используя результаты электронно-микроскопических исследований по формуле (6) был определен
вклад Т(у—ч , обусловленный когерентными частицами кар-
ТУ—
ч, определенную как раз-
ность между измеренными полями ТСу и оцененным вкладом
тс в упругие поля, создан –
у—д
ные дислокационной структурой. Весьма хорошее согласие
оценки тсу — ч двумя совершенно независимыми способами, основанными на измерении методом электронной микроскопии совершенно разных параметров дислокационной и карбидной подсистем, свидетельствует о высокой надежности выполненных оценок.
Вклад внутренних упругих полей, обусловленный когерентными и полукогерентными частицами малых размеров (~50 нм), одновременно является вкладом в дисперсное упрочнение (Оч ). Это обусловлено тем, что упругие поля являются основным препятствием, которое создают эти частицы дви-
Таблица 2
Параметры карбидных частиц внутри зерен
Зона Параметры частиц
Объемная доля частиц _ / Средний размер частиц Оч, мкм Расстояние между частицами X, мкм
Внешняя 0,013 0,05 0,30
Средняя 0,013 0,05 0,30
Внутренняя 0,010 0,05 0,36
ния тсу он связан со скалярной
плотностью дислокации следующим соотношением [17]:
тсу =асуфр112 (4)
где асу – параметр, зависящий
от порядка в расположении дислокации [18]. Зависимость
II с 1/2 „
“Ту -р , полученная экспе-
риментально, представлена на рис.5. Она близка к линейной с экспериментальным значением
асу = 0,46. Эта величина для
дислокационной структуры, наблюдаемой в исследуемой стали, является сильно завышенной [18]. Согласно данным электронно-микроскопического исследования, основной тип дислокационной структуры в исследуемой стали – сетчатая. Анализ, проведенный в [18], показал, что для сетчатых субструктур сОу изменяется в интервале 0,05…0,12 со средним значением 0,10. Эти величины
значительно меньше, чем аСу =
0,46. Поэтому можно констатировать, что главный источник внутренних упругих полей -карбидные выделения.
Дислокационный вклад
тс представлен на рис.5.
у—д
Этот вклад получен с использованием значения тс = 0,10.
у—д
При оценке предела текучести он целиком входит в Тд. Раз-
сс
ница между ту и тс явля-
у—д
ется реальным вкладом внутренних полей Ту в предел текучести. Переход от Ту к Оу
бида (‘УМо)С. На то, что они когерентны или полукогерент-ны, указывает характер дислокационной структуры вблизи частиц карбидов. Значения
ТСу—ч представлены на рис.5 в
виде отдельных точек. Они хорошо ложатся на прямую
жущимся дислокациям.
Дисперсное упрочнение частицами карбидов. Помимо внутренних дальнодействую-щих упругих полей напряжений, которые создаются в основном частицами карбидов внутри зерна, эти частицы препятствуют скольжению дислокации и сами по себе путем
Таблица 3
Величины вкладов различных механизмов в предел текучести исследуемой стали
Зоны Предел текучести и вклады в него, МПа
Оп-н ОТР ОД Оу Оч ОХ-П От , рассч. От , экспер.
Внешняя 20,0 70,0 94,0 92,0 133,0 156,0 344,0 342,5
Средняя 20,0 70,0 83,0 92,0 133,0 144,0 328,0 315,0
Внутренняя 20,0 70,0 77,0 70 111,0 132,0 293,0 306,7
Рис. 6. Зависимости предела текучести от и вклада ох-п в него от d-1/2
эта зависимость сильно откло-
близкодействия. Дислокации
могут преодолеть их двумя способами: путем их перерезания или путем обхода. Переход от одного механизма к другому зависит от размера частиц и степени их когерентности с матрицей. Параметры частиц, необходимые для определения вклада дисперсного упрочнения
Тч в сопротивление деформированию даны в табл. 2.
Напряжение перерезания чаще определяется по уравнению Герольда-Хаберкорна [9]:
Ч=2(7)
Здесь л и Ь – модуль сдвига и вектор Бюргерса дислокации матрицы соответственно, Оц -диаметр частиц.
Использование этого выражения в сочетании с данными в
табл. 2 дает вклад Оч = ттч , равный 160 МПа. В случае огибания дислокациями
= 2таф (8) ц X
Этот вклад с использованием данных табл. 2 изменяется в пределах 111…133 МПа. Поскольку дислокации всегда выбирают способ перемещения с наименьшим напряжением,
следует ожидать перемещение их по механизму огибания, то есть механизму Орована. Выбор между механизмами зависит также от размера и степени когерентности частиц. Согласно [20], критический размер перехода от перерезания к огибанию определяется из уравнения:
Окр = 40 (9)
Ьц
где ¡Лм и /Ац – модули сдвига матрицы и частиц соответственно, ЬМ и Ьц – векторы Бюр-герса для матрицы и частиц соответственно. Оценки, выполненные с помощью (9), дают критический размер частицы, равный 5 нм, что на порядок меньше реального среднего размера частиц в зернах исследуемой стали. Тем самым под-
тверждается вывод, что основным механиз-
мом преодоления дислокациями частиц на близких расстояниях является их огибание.
Вклад дисперсного упрочнения оказывается значительным. Это обусловлено дли-
тельным старением стали в ходе эксплуатации.
Вклад Холла-Петча. Он определяется известным соотношением [21]:
ох — П = ы12 (10)
где d – средний размер зерен в данной зоне. Прежде всего, рассмотрим зависимость предела текучести от среднего размера зерна. Она представлена на рис.
6. Совершенно очевидно, что
няется от прямолинейной. При этом коэффициент к для разных ее участков изменяется в пределах 2,4…2,8 кг-мм-32. Для исследуемой стали это слишком большое значение, что не удивительно, поскольку вклад Хол-ла-Петча – это не единственный вклад, который определяет величину От. Анализ экспериментальных данных, приведенных в
0,3
0,2
0,1
0,0
0,3
0,2
0,1
0,00,4 •
0,3
0,2
0,1
0..
а)
00
Д
я
6)
0,04 0,08 0,12
(1. мкм
Рис. 7. Функция распределения частиц по размерам. цастицы внутри зёрен: а – внутренняя, б
– средняя, в – внешняя зоны
‘0,00 0,02 0,04 0,06 0,08
(1,МКМ
Рис. 8. Функция распределения частиц по размерам. цастицы на дислокациях: а – внутренняя, б – средняя, в – внешняя
зоны
[9,21], позволяет выбрать для исследуемой стали как наиболее реальный коэффициент £=1,8 кг-мм-3/2. Реальный вклад Хол-ла-Петча также приведен на рис. 6 с отдельной шкалой. Он значителен и составляет почти половину от предела текучести, превосходя все остальные вкла-
ды.
Оценка предела текучести на основе данных о структуре материала. Упрощенное уравнение (1) с аддитивной суммой всех вкладов пригодно только для демонстрации различных механизмов, определяющих формирование предела текучести. Современная физика прочности разработала более адекватные приемы суммирования вкладов отдельных механизмов для получения надежных значений сопротивления деформированию. Для исследуемой стали эти вклады представлены в табл. 3. Физика предела текучести современных сталей и механизмы, ее определяющие подробно изложены в [16]. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
Все вклады в От, представленные в табл.3 физически делятся на три группы. К первой
группе относится вклад Оп-н, который действует равномерно
вдоль всей плоскости скольжения.р +
+ од +ОЦ +ОУ А2 + ОХ – П
(11)
Здесь помимо квадратичного суммирования по группам механизмов учтен тот факт, что скольжение дислокации при деформации вблизи предела текучести происходит по наиболее слабым местам на статистическом распределении препятствий. Для учета этого эффекта необходимо либо вычесть специальную флуктуационную поправку [23,24], либо ввести статистический коэффициент Кокса [25] для механизмов, связанных со спектром случайных препятствий. В (11) как раз и введен статистический коэффициент Кокса, равный 0,84. Ко-
эффициент Кокса, равный 0,84, рассчитан для дислокации, движущихся через спектр случайных препятствий. Этот
спектр составлен четырьмя видами препятствий: 1) атомами в твердом растворе, 2) дислокациями, 3) частицами, 4) упругими полями. Спектр распределения этих препятствий представлен на рис. 7,8. Эти рисунки наглядно демонстрируют стохастический характер распределения препятствий и правомочность применения коэффициента Кокса.
В табл. 3 представлены
вклады в предел текучести, а также значения расчетного суммарного предела текучести и его экспериментальное значение по всем трем зонам поперечного сечения трубы. Хорошее согласие расчетного и экспериментального значений ОТ свидетельствует о надежности данных электронно-микроскопических измерений и описанной здесь физической концепции предела текучести стали 12Х1МФ в состаренном после длительной эксплуатации трубы состоянии.
Результаты, представленные в табл. 3, отражены на итоговом рис. 9. Наряду с экспериментальным и расчетным значениями предела текучести стали 12Х1МФ после 176256 часов эксплуатации, на нем представлены свойства стали в исходном состоянии. Разброс данных разных авторов и ГОСТов для стали в исходном состоянии отражен на рис.9 в заштрихованной области. Материал средней и внутренней зон попадает в нее, внешняя зона имеет несколько более высокий предел текучести. Этому способствует ряд факторов. Возрастание предела текучести от внутренней зоны трубы к внешней обусловлено ростом плотности дислокации, внутренних упругих полей, вкладом дисперсного упрочнения и более мелким размером зерна.
зона зона зона
Рис. 9. Предел текучести, определённый экспериментально и найденный расчётным путём, для различных зон «гиба» трубы. Заштрихована область существования предела текучести стали в исходном состоянии
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1992. – 480 с.
2. Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов. М.: Энергоатомиздат,
1990. – 367 с.
3. Масленков С.Б., Масленкова Е.А. Стали и сплавы для высоких температур. // Справочник. Книга I. М.: Металлургия, 1991. – 382 с.
4. Тихонов М.В., Кононенко В.А., Прокопенко Г.И., Рафаловский В.А. Механические свойства металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1986. – 567с.
5. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. – 350 с.
6. Конева Н.А., Козлов Э.В., Тришкина Л.И., Лычагин Д.В. Дальнодействующие поля напряжений, кривизна-кручение кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Методы измерения и результаты. // Новые методы в физике и механики деформируемого твердого тела. Ч.1. – 1990. – Терскол. – С. 83-93.
7. Иванов Ю.Ф., Гладышев С.А., Козлов Э.В. Структурные оценки предела текучести высокопрочных конструкционных сталей // Сб. “Пластическая деформация сплавов”.- Томск: ТГУ, 1986. – С. 152-163.
8. Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В., Шаркеев Ю.П., Пушкарева Г.В. О роли механизмов упрочнения стали 08Г2С при электростимулированной деформации // ФизХОМ. – 1992. – №4. – С. 137-142.
9. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. – 208 с.
10. Гольдштейн М.И., Литвинов B.C., Бронфин Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов. М.: Металлургия, 1986. – 311 с.
11. Хаазен П. Механические свойства твердых растворов и интерметаллических соединений // Физическое металловедение. Т. 3. Под ред. Р.В. Кана, П. Хаазена. М.: Металлургия, 1987. – С. 187-254.
12. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: Металлургия, 1982. – 182 с.
13. Предводителев А.А. Современное состояние исследований дислокационных ансамблей // Проблемы современной кристаллографии. М.: Наука, 1975. – С. 262-275.
14. Винокур Б.В., Бейнисович Б.Н., Геллер А.Л., Натансон М.Э. Легирование машиностроительной стали. М.: Металлургия, 1967.- 198 с.
15. Конева Н.А., Козлов Э.В., Тришкина Л.И. Спектр и источники полей внутренних напряжений в деформированных металлах и сплавах. // Изв. Академии наук. – 1998 – Т.62 – №7 – С. 1350-1356.
16. Козлов Э.В., Теплякова Л.А., Конева Н.А. и др. Роль твердорастворного упрочнения и взаимодействия в дислокационном ансамбле в формировании напряжения течения азотосодержащей аустенитной стали // Изв. ВУЗов. Физика. – 1996. -Т.39 – №3. – С. 33-56.
17. Зеегер А . Механизм скольжения и упрочнения в кубических гранецентрированных и гексагональных плотноупакованных металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов. – М.: 1960. – С. 179-189.
18. N.A. Koneva, E.V. Kozlov. Internal fields and others contributions to flow stress // Mater. Sci. and Eng. -1997. – V. A234-236 – P.982-986.
19. Андриевский А.Р., Спивак И.И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе. Справочник. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989. – 367 с.
20. Келли А., Никольсон Р. Дисперсионное твердение. М.: Металлургия, 1966. – 298 с.
21. Иванова B.C., Гордиенко Л.К., Геминов В.М. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов. М.: Наука, 1965. – 180 с.
22. Попов Л.Е., Конева Н.А., Терешко И.В. Деформационное упрочнение упорядоченных сплавов. М.: Металлургия, 1979. – 256 с.
23. Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. Вузов. Физика – 1982 -№8. – С. 3-14.
24. Конева Н.А., Козлов Э.В. Закономерности субструктурного упрочнения // Изв. Вузов. Физика. –
1991. – №3. – С. 56-70.
25. Кокс Ю. Ф. Статистическая теория упрочнения сплавов // Физика прочности и пластичности. Пер. с англ. Под ред. Л.К. Гордиенко. М.: Металлургия, 1972. -C. 117-132.
□ Автор статьи:
Смирнов Александр Николаевич
– канд. тех. наук, доц. каф. технологии металлов
| Значения предела текучести, предела прочности и пластичности сталей при комнатной температуре | |||
| Материал | Предел текучести | Прочность на разрыв | % Удлинн. |
| МПа (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | МПа (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | ||
| Сталь Сплав А36 – Горячекатаный | 220–250 (32–36) | 400 – 500 (58 – 72.5) | 23 |
| Сталь Сплав 1020 – Горячекатаный | 210 (30) (мин) | 380 (55) (мин) | 25 (мин) |
| Стальной сплав 1020 – холоднотянутый | 350 (51) (мин) | 420 (61) (мин) | 15 (мин) |
| Стальной сплав 1020 – отожженный (@ 870 ° C) | 295 (42.8) | 395 (57,3) | 36,5 |
| Стальной сплав 1020 – нормализованный (@ 925 ° C) | 345 (50,3) | 440 (64) | 38,5 |
| Стальной сплав 1040 – Горячекатаный | 290 (42) (мин) | 520 (76) (мин) | 18 (мин) |
| Стальной сплав 1040 – холоднотянутый | 490 (71) (мин) | 590 (85) (мин) | 12 (мин) |
| Стальной сплав 1040 – отожженный (@ 785 ° C) | 355 (51.3) | 520 (75,3) | 30,2 |
| Стальной сплав 1040 – нормализованный (@ 900 ° C) | 375 (54,3) | 590 (85) | 28,0 |
| Стальной сплав 4140 – Отожженный (@ 815 ° C) | 417 (60.5) | 655 (95) | 25,7 |
| Стальной сплав 4140 – Нормализованный (@ 870 ° C) | 655 (95) | 1020 (148) | 17,7 |
| Стальной сплав 4140 – Закалка в масле и отпуск (при 315 ° C) | 1570 (228) | 1720 (250) | 11.5 |
| Стальной сплав 4340 – Отожженный (@ 810 ° C) | 472 (68,5) | 745 (108) | 22 |
| Стальной сплав 4340 – Нормализованный (@ 870 ° C) | 862 (125) | 1280 (185.5) | 12,2 |
| Стальной сплав 4340 – Закалка в масле и отпуск (при 315 ° C) | 1620 (235) | 1760 (255) | 12 |
| Типичная прочность на растяжение некоторых материалов | |||
| Материал | Предел текучести | Предел прочности на разрыв | Плотность |
| (МПа) | (МПа) | (г / см³) | |
| Сталь, конструкционная сталь ASTM A36 | 250 | 400–550 | 7.8 |
| Сталь, 1090 мягкая | 247 | 841 | 7,58 |
| Хромованадиевая сталь AISI 6150 | 620 | 940 | 7,8 |
| Кожа человека | 15 | 20 | 2 |
| Сталь, 2800 Мартенситностареющая сталь | 2617 | 2693 | 8 |
| Сталь, AerMet 340 | 2160 | 2430 | 7.86 |
| Сталь, каротажный кабель Sandvik Sanicro 36Mo прецизионная проволока | 1758 | 2070 | 8 |
| Сталь, AISI 4130, закалка в воду 855 ° C (1570 ° F), состояние 480 ° C (900 ° F) | 951 | 1110 | 7,85 |
| Сталь, API 5L X65 | 448 | 531 | 7.8 |
| Сталь, высокопрочный сплав ASTM A514 | 690 | 760 | 7,8 |
| Прозрачный литой акрил (PMMA) | 72 | 87 | 1,16 |
| Полиэтилен высокой плотности (HDPE) | 26–33 | 37 | 0,85 |
| Полипропилен | 12–43 | 19.7–80 | 0,91 |
| Сталь нержавеющая AISI 302 – холоднокатаная | 520 | 860 | 8,19 |
| Чугун 4,5% C, ASTM A-48 | 130 | 200 | 7,3 |
| Сплав «Ликвидметалл» | 1723 | 550–1600 | 6,1 |
| Бериллий 99.9% Be | 345 | 448 | 1,84 |
| Алюминиевый сплав 2014-T6 | 414 | 483 | 2,8 |
| Полиэфирная смола (неармированная) | 55 | 55 | |
| Ламинат из полиэстера и рубленого мата 30% E-glass | 100 | 100 | |
| Эпоксидный композит S-Glass | 2358 | 2358 | |
| Алюминиевый сплав 6061-T6 | 270 | 310 | 2.7 |
| Медь 99,9% Cu | 69 | 220 | 8,92 |
| Купроникель 10% Ni, 1,6% Fe, 1% Mn, остальное Cu | 130 | 350 | 8,94 |
| Латунь | 200 + | 500 | 8,73 |
| Вольфрам | 941 | 1510 | 19.25 |
| Стекло | 33 | 2,53 | |
| Стекло E-Glass | НЕТ | 1500 для ламината, | 2,57 |
| 3450 только для волокон | |||
| S-стекло | НЕТ | 4710 | 2,48 |
| Базальтовое волокно | НЕТ | 4840 | 2.7 |
| Мрамор | НЕТ | 15 | 2,6 |
| Бетон | НЕТ | 2–5 | 2,7 |
| Углеродное волокно | НЕТ | 1600 для ламината, | 1,75 |
| 4137 только для волокон | |||
| Углеродное волокно (Toray T1000G) (самые прочные искусственные волокна) | 6370 только волокно | 1.8 | |
| Человеческий волос | 140–160 | 200–250 | |
| Бамбук | 350–500 | 0,4 | |
| Паучий шелк (см. Примечание ниже) | 1000 | 1,3 | |
| Паучий шелк, паук из коры Дарвина | 1652 | ||
| Шелк шелкопряда | 500 | 1.3 | |
| Арамид (кевлар или тварон) | 3620 | 3757 | 1,44 |
| СВМПЭ | 24 | 52 | 0,97 |
| Волокна из СВМПЭ (Dyneema или Spectra) | 2300–3500 | 0,97 | |
| Вектран | 2850–3340 | ||
| Полибензоксазол (Зилон) | 2700 | 5800 | 1.56 |
| Дерево сосна (параллельно волокнам) | 40 | ||
| Кость (конечность) | 104–121 | 130 | 1,6 |
| Нейлон, формованный, тип 6/6 | 450 | 750 | 1,15 |
| Волокно нейлоновое вытяжное | 900 | 1.13 | |
| Эпоксидный клей | – | 12–30 | – |
| Резина | – | 16 | |
| Бор | НЕТ | 3100 | 2,46 |
| Кремний, монокристаллический (m-Si) | НЕТ | 7000 | 2.33 |
| Волоконно-оптические волокна из сверхчистого кварцевого стекла | 4100 | ||
| Сапфир (Al2O3) | 400 при 25 ° C, 275 при 500 ° C, 345 при 1000 ° C | 1900 | 3,9–4,1 |
| Нанотрубка нитрида бора | НЕТ | 33000 | 2,62 |
| Алмаз | 1600 | 2800 | 3.5 |
| Графен | НЕТ | 130000 | 1 |
| Первые веревки из углеродных нанотрубок | ? | 3600 | 1,3 |
| Колоссальная угольная трубка | НЕТ | 7000 | 0,116 |
| Углеродные нанотрубки (см. Примечание ниже) | НЕТ | 11000–63000 | 0.037–1.34 |
| Композиты из углеродных нанотрубок | НЕТ | 1200 | НЕТ |
| Высокопрочная пленка из углеродных нанотрубок | НЕТ | 9600 | НЕТ |
| Железо (чистый монокристалл) | 3 | 7,874 | |
| Limpet Patella vulgata зубы (Goethite) | 4900 | ||
| 3000–6500 | |||
Какой материал имеет идеальную прочность?
Прочность металла материала, который вы используете для производства деталей, является очень важным фактором успеха и целостности продукта.Отсюда важность диаграммы прочности металла.
Например, для аэрокосмического проекта потребуется металл с большей прочностью, чем металл, необходимый для изготовления гаечных ключей или других инструментов. Использование металла неправильной прочности может иметь катастрофические последствия; это может привести к полному краху проекта или неисправности самолета. Таким образом, нужно делать правильный выбор.
Но как выбрать подходящую прочность металла для вашего проекта? Вы узнаете из этой статьи.
Общие свойства металлических материалов
Существуют разные показатели, по которым машинисты судят о прочности металлических материалов.Эти показатели также известны как прочность металла. Прочность можно определить как способность материала выдерживать напряжение без деформации. Металлы имеют разную прочность, поэтому не все металлы подходят для всех целей. Существуют различные типы прочности металла, в том числе:
Прочность на растяжение
Это максимальное количество растяжения или растяжения, которое металл может выдержать без серьезных повреждений. Это мера того, какое напряжение может выдержать металл.Если к металлу приложена внешняя сила и его предел текучести пройден, некоторые из возникающих деформаций будут постоянными и не могут быть отменены. Это предел прочности металла.
Прочность на растяжение далее делится на три части, а именно:
Предел текучести : это прочность, которую металл может выдержать без остаточной деформации. Также можно сказать, что это максимальная прочность, которую компонент может выдержать до пластической деформации. Инженеры и производители рассчитывают предел текучести, чтобы узнать максимальную нагрузку, которую может выдержать объект.
Графическое представление прочности на растяжениеПрочность на разрыв : это координата напряжения на кривой зависимости напряжения от деформации в точке разрушения.
Предел прочности : максимальное напряжение растяжения, сжатия или сдвига, которое конкретная единица площади металла может выдержать без разрушения или деформации. Другими словами, это максимальное напряжение, которое может выдержать металл.
Ударная вязкость
Это мера того, какое количество ударов или внезапно приложенной силы может выдержать металл до его разрушения.Ударная вязкость используется для измерения количества энергии, которую металл может поглотить, прежде чем он расколется, разорвется или повредится. Поэтому, если вам нужен металл для проекта и вам нужно знать количество энергии, которое он может поглотить, вам следует провести испытание на ударную вязкость.
Распространенное заблуждение состоит в том, что высокая ударная вязкость эквивалентна высокой степени твердости. Следовательно, материалы с высокой ударной вязкостью являются твердыми материалами. К сожалению, это не всегда так. Таким образом, высокая ударная вязкость не всегда означает высокую степень твердости.
Некоторые из факторов, влияющих на ударную вязкость материалов, включают температуру (повышение температуры увеличивает ударную вязкость), толщину материала (увеличение толщины снижает ударную вязкость) и радиус надреза (уменьшение радиуса надреза снижает ударную вязкость).
Ударная испытательная машинаПрочность на сжатие
Как звучит название, прочность на сжатие означает максимальное давление или сжатие, которое металл может выдержать без повреждений.Чтобы проверить прочность металла на сжатие, вам понадобится универсальная испытательная машина. Эта машина будет постепенно увеличивать нагрузку на металл, пока он не начнет деформироваться. Точка, в которой начинается деформация, – это прочность металла на сжатие.
Графическое представление прочности на сжатиеДиаграмма прочности металла
Есть несколько важных параметров, которые вы должны знать при выборе правильного металла для вашего проекта. К этим параметрам относятся предел текучести стали, предел прочности стали на разрыв, плотность, твердость и т. Д.Ниже приведена простая диаграмма прочности металлов, которую вы можете использовать для сравнения металлов:
| Типы металлов | Предел прочности (PSI) | Предел текучести (PSI) | Твердость по Роквеллу (B-шкала) | Плотность (кг / м³) | ||||||
| Нержавеющая сталь 304 | 90,000 | 40,000 | 88 | 8000 | ||||||
| Алюминий 6061-T6 | 45,000 | 40,000 | 60 | 2720 | 062720 | 0633000 | 28000 | 2680 | ||
| Алюминий 3003 | 22000 | 21000 | 20-25 | 2730 | ||||||
| Сталь A36 | 58-10000 | 00000 9005 | ||||||||
| Марка стали 50 | 65,000 | 50,000 | 7800 | |||||||
| Желтый Латунь | 40,000 | 55 | 8470 | |||||||
| Красная латунь | 49000 | 65 | 8746 | |||||||
| Медь | 28000 | Бронза | 55000 | 78 | 8900 | |||||
| Алюминий Бронза | 27000 | 77 | 7700-8700 | |||||||
| Титан | 63000 | Почему прочность является важным фактором?Обработка – это не только получение любого доступного металла; речь идет об использовании правильного металла.Чтобы узнать, подходит ли материал для конкретной цели, вам следует учитывать один важный фактор – это его прочность. Знание прочности металла поможет сделать правильный выбор. Один из наиболее эффективных способов сравнить прочность металла – это использовать диаграмму прочности металла. Прочность является важным фактором, поскольку от нее зависит, будет ли деталь вашей машины эффективно служить той цели, для которой она предназначена, или нет. Если вместо высокопрочного металла использовать металл с низкой прочностью, конструкция может легко деформироваться.Например, детали, необходимые для тяжелых машин, требуют металлов с высокой прочностью. В этом случае сталь или титан часто являются лучшим выбором для проекта. Как правило, сталь, титан, вольфрам и инконель считаются самыми прочными металлами. Поэтому их можно использовать там, где требуются металлы с высокой прочностью. Например, использование низкопрочного металла для детали, предназначенной для использования в грузоподъемном кране, только нарушит целостность детали. Это сделает его непригодным для использования по назначению и приведет к потере времени, усилий и ресурсов со стороны компании. Кроме того, прочность металлов показывает, сколько ударов они могут выдержать, прежде чем деформируются или теряют форму. Это определяет, как долго могут прослужить детали, изготовленные из этих металлов. Это очень важно, особенно в тех частях, которые могут подвергаться ударам и ударам. Следовательно, прочность является важным фактором, который следует учитывать, если вам нужен подходящий металл для вашего проекта. ЗаключениеПрежде чем выбрать металл для реализации проекта, важно сначала ответить на два вопроса.Первый вопрос заключается в том, для чего предназначен металл, а второй – в том, какую нагрузку должен выдерживать металл. Ответить на второй вопрос можно, выполнив несложный инженерный расчет. После расчета результат определит, какой из металлов обладает необходимой вам прочностью. Вам не нужно покупать все доступные на рынке металлы для проверки одного за другим, прежде чем найти металл с подходящей прочностью. Вы можете обратиться к таблице прочности металла.Там вы увидите различные металлы с соответствующими значениями прочности, включая предел прочности на разрыв, указанный в таблице стали. RapidDirect Machining Services Домашняя страница RapidDirectВы все еще не уверены, какой материал лучше всего подходит для вас? Расслабьтесь, потому что RapidDirect здесь для вас. Мы понимаем, что сравнение того, какой материал использовать, может быть непростым; поэтому мы здесь, чтобы помочь вам. Мы даем профессиональные предложения в индивидуальном порядке, и наши услуги первоклассные. Как только мы возьмем на себя ответственность за ваш проект, мы поможем вам выбрать лучшие материалы, которые идеально подходят для вашего производства деталей. Мы – надежная фирма, предлагающая качественные и быстрые услуги по запросу. С нами вам не придется беспокоиться о потере времени. Мы знаем, что вы цените время, и мы тоже. Поэтому, как только вы обратитесь к нам за нашими услугами, мы как можно быстрее предоставим вам точное предложение. RapidDirect понимает, что вам нужен отличный сервис и вы не хотите тратить много денег, чтобы его получить; поэтому мы предлагаем именно это.С нами вы получите исключительный сервис по очень конкурентоспособной цене. Наши услуги доступны по цене, и мы не идем на компромисс с качеством ни на одном этапе. Вам не обязательно находиться в нашей фирме, чтобы выполнять свою работу. Все, что вам нужно сделать, это связаться с нами по электронной почте или загрузить файл САПР и получить коммерческое предложение. Часто задаваемые вопросыQ: Что означает прочность в металлах? A: Прочность металлов означает, насколько хорошо металл может противостоять внешнему давлению или силе, не теряя своей первоначальной формы. Q: В чем разница между прочностью и вязкостью металлов? Прочность – это сопротивление металла невозвратной деформации, иначе называемой пластической деформацией. С другой стороны, ударная вязкость – это то, насколько хорошо металл может сопротивляться разрушению. Поэтому вязкость измеряется как энергия, необходимая для разрушения металла. Другими словами, первая – это необратимая деформация, а вторая – обратимая деформация. Q: Какие металлы самые прочные? A: Обычно сталь, титан, вольфрам и инконель считаются самыми прочными металлами. Что нужно знать о пределе текучести сталиДля многих областей применения профессионалы производства предпочитают сталь с высоким пределом текучести. Эта характеристика обычно делает материал очень прочным. Поскольку у металла много свойств, каждое из них необходимо тщательно рассчитывать. Сохраняя точность расчетов, профессионалы в области металлообработки могут гарантировать, что их клиенты получат металл, на который они рассчитывают. Следующее научит вас основам измерения марок нержавеющей стали.
Что такое предел текучести?
Как определяется предел текучести?
Существует несколько различных математических формул, которые могут определять разные типы предела текучести. К ним относятся расчет предела текучести, прочности на разрыв и прочности на сдвиг. В результате этих вычислений будет указано значение силы, обычно в мегапаскалях или МПа.
Почему имеет значение предел текучести?
Хотя нержавеющая сталь 304 является наиболее распространенной маркой стали, у этого металла есть много применений. Понимая важность предела текучести, вы можете выбрать подходящую продукцию для своей отрасли. Компания Wieland Diversified понимает, что нержавеющая сталь используется во многих сферах. Вот почему мы здесь, чтобы помочь вам выбрать лучший металл для ваших целей. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших продуктах. Что такое предел прочности на разрыв?Что означает предел прочности при растяжении?Прочность на растяжение – это способность материала противостоять растягивающей (растягивающей) силе и относится к пределу прочности материала на разрыв при приложении силы, способной одновременно разорвать множество прядей материала при постоянной скорости растяжения / нагрузки.Обычно она измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. Прочность на растяжение – это величина нагрузки или напряжения, с которой материал может справиться до того, как он растянется и сломается. Как следует из названия, предел прочности на разрыв – это сопротивление материала растяжению, вызываемому механическими нагрузками, приложенными к материалу. Способность противостоять разрушению при растягивающем напряжении – одно из наиболее важных и широко измеряемых свойств материалов, используемых в конструкциях. Предел прочности на разрыв – это максимальное растягивающее напряжение, которому материал может подвергнуться до разрушения, хотя фактическое определение разрушения обычно варьируется в зависимости от типа и конструкции материала.Снижение пластичности и увеличение хрупкости связаны с повышенной скоростью коррозии, которая, в свою очередь, может изменить разрушение материала с пластичного разрушения на гораздо более опасное хрупкое разрушение. Понятие прочности на разрыв имеет первостепенное значение в машиностроении, а также в областях материаловедения, машиностроения и строительства. Прочность на разрыв более важна для хрупких материалов, чем для пластичных. Corrosionpedia объясняет предел прочности на разрывПредел прочности материала на разрыв – это максимальное значение растягивающего напряжения, которое он может принять до разрушения (например, разрушения или остаточной деформации).Предел прочности на разрыв определяет точку, в которой материал переходит от упругой к пластической деформации. Он выражается как минимальное растягивающее напряжение (сила на единицу площади), необходимое для разделения материала на части. Например, если металлический стержень с поперечным сечением в один квадратный дюйм может выдержать тянущее усилие в 1000 фунтов, но сломается, если приложить большее усилие, то прочность металла на растяжение составляет 1000 фунтов на квадратный дюйм. Предел прочности на разрыв для конструкционной стали составляет 400 мегапаскалей (МПа), а для углеродистой стали – 841 МПа.Значения прочности на разрыв различны для стали различной плотности. Существует три типа прочности на разрыв:
Предел прочности на разрыв – это предельное состояние растягивающего напряжения, которое приводит к разрушению при растяжении одним из двух способов:
Предел прочности при растяжении можно использовать в терминах истинного напряжения или инженерного напряжения. Выполнение испытания металлов на предел прочности при растяжении позволит определить, насколько сплав будет удлинен, прежде чем достигнет предела прочности на растяжение, и какую нагрузку может выдержать конкретный кусок металла, прежде чем он потеряет структурную целостность. Поэтому понимание прочности материалов на растяжение важно для строительства и личной безопасности. Наряду с модулем упругости и коррозионной стойкостью прочность на разрыв является важным параметром для материалов, которые используются в конструкциях и механических устройствах.Он предназначен для строительных материалов, таких как сплавы, композитные материалы, керамика, пластмассы и дерево. % PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 284 0 объект > эндобдж 285 0 объект > эндобдж 286 0 объект > >> эндобдж 287 0 объект > >> эндобдж 288 0 объект > >> эндобдж 289 0 объект > >> эндобдж 290 0 объект > >> эндобдж 291 0 объект > >> эндобдж 292 0 объект > >> эндобдж 293 0 объект > >> эндобдж 294 0 объект > >> эндобдж 295 0 объект > >> эндобдж 296 0 объект > >> эндобдж 297 0 объект > >> эндобдж 298 0 объект > >> эндобдж 299 0 объект > >> эндобдж 300 0 объект > >> эндобдж 301 0 объект > >> эндобдж 302 0 объект > >> эндобдж 303 0 объект > >> эндобдж 304 0 объект > >> эндобдж 305 0 объект > >> эндобдж 306 0 объект > >> эндобдж 307 0 объект > >> эндобдж 308 0 объект > >> эндобдж 309 0 объект > >> эндобдж 310 0 объект > >> эндобдж 311 0 объект > >> эндобдж 312 0 объект > >> эндобдж 313 0 объект > >> эндобдж 314 0 объект > >> эндобдж 315 0 объект > >> эндобдж 316 0 объект > >> эндобдж 317 0 объект > >> эндобдж 318 0 объект > >> эндобдж 319 0 объект > >> эндобдж 320 0 объект > >> эндобдж 321 0 объект > >> эндобдж 322 0 объект > >> эндобдж 323 0 объект > >> эндобдж 324 0 объект > >> эндобдж 325 0 объект > >> эндобдж 326 0 объект > >> эндобдж 327 0 объект > >> эндобдж 328 0 объект > >> эндобдж 329 0 объект > >> эндобдж 330 0 объект > >> эндобдж 331 0 объект > >> эндобдж 332 0 объект > >> эндобдж 333 0 объект > >> эндобдж 334 0 объект > >> эндобдж 335 0 объект > >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj [ / Индексированное / Устройство RGB 255 5 0 R ] эндобдж 5 0 obj > транслировать J, g] g + e / h _! _ GCtO = 0f) $ P% cIi8Zdfc5 & 3j_8 $ 7g.S: 71 (MN] ZQX / + Cbu.lK “p74pe1T% s.DY% & \ 1TdJhr54.M9au6> 79n6`Q: 4 PbLSZTLEE (8E @ ‘* 1mg_ * eTnN *; *’ V3 + gm-EEetX%; Bo $ ur2ss * N` .- !. kG_q6GDD ‘ dKoL! 8Ka # EV, @ V! \ j8ZFbp6EE0nf; (&; QU6bUD ‘) c @ \ 9-d \ DA = cZ0Q> gIM $$; cd2O @ & a; X, Nn_a Предел текучести – предел текучестиПринципиальная диаграмма кривой напряжения-деформации низкоуглеродистой стали при комнатной температуре показан на рисунке. Есть несколько стадий, демонстрирующих разное поведение, что предполагает разные механические свойства.Для пояснения, материалы могут пропускать одну или несколько стадий, показанных на рисунке, или иметь совершенно разные стадии. В этом случае необходимо различать деформационные характеристики пластичных материалов и хрупких материалов . Следующие ниже пункты описывают различные области кривой напряжения-деформации и важность нескольких конкретных мест. Предел текучести – предел текучестиПредел текучести – это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести – это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести – это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. Перед достижением предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме после снятия приложенного напряжения. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести.Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей. Во многих ситуациях предел текучести используется для определения допустимого напряжения, которому может подвергаться материал. Для компонентов, которые должны выдерживать высокое давление, таких как те, которые используются в реакторах с водой под давлением (PWR), этот критерий неадекватен. |