Ст 20 предел прочности: Лист сталь 20 | Круг сталь 20

alexxlab | 24.07.1978 | 0 | Разное

Содержание

характеристика материала / Сталь для отливок обыкновенная / Марочник сталей — Металлинвест. Управляющая компания

Характеристика материала 20Л
 
Марка: 20Л
Заменитель: 25Л, 30Л
Классификация: Сталь для отливок обыкновенная
Применение: шаботы, арматура, фасонные отливки деталей общего машиностроения, изготовляемые методом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С.

Химический состав в % материала 20Л.
 

C Si Mn Ni S P Cr Cu
0.17-0.25 0.2-0.52 0.35-0.9  до 0.3  до 0.045  до 0.04  до 0.3  до 0.3

Температура критических точек материала 20Л.


 

Ac1=735, Ac3(Acm)=854, Ar3(Arcm)=835,  Ar1=680

Механические свойства при Т=20oС материала 20Л.
 

Сортамент Размер Напр. sв sT d5 y KCU Термообр.
мм МПа МПа % % кДж / м2
Отливки до 100   420 220 22 35 500 Нормализация 880-900oC,Отпуск 630-650oC,

Физические свойства материала 20Л.

 

T E 10-5 a106 l r C R 109
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.01   54 7850   170
100 1.96 12.2 53   487 220
200 1.88 12.7 51   500 294
300 1.83 13.1 48   517 385
400 1.73 13.5 43   533 490
500 1.65
13.9
39   559 604
600 1.52 14.4 35   588 761
700 1.32 14.9 32   638 932
800 1.20 12.6 27   706 1101
900   12.4 27   706 1139

Технологические свойства материала 20Л.
 

Свариваемость: без ограничений.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Обозначения:

Механические свойства:
  sв – Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 – Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
y – Относительное сужение, [ % ]
KCU – Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB – Твердость по Бринеллю
 
Физические свойства:
  T – Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E – Модуль упругости первого рода , [МПа]
a
– Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град]
l – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r – Плотность материала , [кг/м3]
C – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)]
R – Удельное электросопротивление, [Ом·м]
 
Свариваемость:
без ограничений – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая
– для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг

Сталь АISI 301 (07Х16Н6) |«Глобус-Сталь»

AISI 301 – высокопрочная хромоникелевая немагнитная сталь. По сравнению со сталью 304 имеет пониженное содержание никеля (6-7%). Рекомендуется как высокопрочная нержавеющая сталь для изделий широкого профиля, работающих в атмосферных условиях и слабоагрессивных средах.

Российский аналог по ГОСТ – 07Х16Н6.

Сталь 301 сохраняет все свойства стандартной аустенитной стали AISI 304 – высокую коррозионную стойкость, пластичность, хорошую технологичность.

Но при этом, предел прочности 301-й стали составляет в среднем 750-800 МПа, что 20-30% выше значений прочности сталей aisi 304 и aisi 321.

Сталь AISI 301 входит в стандартную программу производства большинства заводов-производителей нержавеющей стали и широко используется в промышленности Европы и Америки.

Основная идея использования стали 301 – уменьшение толщины используемого материала и экономия на весе конечных узлов и изделий.

Цена стали AISI 301, несмотря на повышенный комплекс свойств, находится на уровне стоимости стали 304, поэтому её часто используют для замены стали aisi 304.

Сталь 301 также является эффективной заменой более дорогих марок 304H, 321H.

Основные отрасли, где применяется сталь марки AISI 301:

  • Железнодорожный и городской транспорт;
  • Оборудование для горнодобывающей промышленности;
  • Среднее и тяжелое машиностроения;
  • Медицинское оборудование;
  • Бытовая техника.

Состав нержавеющей стали AISI 301 имеет несколько вариаций.

Химический состав AISI 301

Массовая доля, % Углерод Кремний Марганец Фосфор Сера Никель Хром Азот
301 (1.4310) <0,15 <1,0 <2,00 0,045 0,030 6,0-8,0 16,0-18,0 <0,10
301LN (1.4318) <0,03 <1,0 <2,00 0,045 0,030 6,0-8,0 16,0-18,0 <0,20

В зависимости от состава сталь AISI 301 обладает разными свойствами.

Механические свойства (по ASTM) проката из сталей AISI 301

*в скобках приведены типичные значения свойств.

Обозначение Предел текучести,
MПa (мин)
Предел прочности,
MПa (мин)
Относительное удлинение,
% (мин)
Твердость,
НВ (макс)
301 (1.4310) 205 (300) 515 (800) 40 (50) 217
301LN (1.4318) 240 (360) 550 (765) 45 (47) 241

Хотите узнать стоимость или сделать заказ?

Наши специалисты с радостью вам помогут!

Вернуться на главную >>

Низкоуглеродистая сталь Ст1пс – Материалы для сеток

Марка стали Ст1пс – основа для металлопроката

Сталь Ст1пс – представитель семейства низкоуглеродистых сплавов обыкновенного качества. Сталь принадлежит к категории конструкционных сталей, применяется в промышленности для изготовления болтов, анкеров, арматуры и т. п. Из стали этой марки изготавливают всевозможные заготовки и металлопрокатные изделия: проволоку, катанку, листы, уголки и т. д.

Ст1пс: расшифровка стали и химический состав

Расшифровать марку стали Ст1пс можно следующим образом: буквосочетание «Ст» означает, что сплав принадлежит к семейству сталей обыкновенного качества, а не высококачественных сплавов, как у большинства сталей.

Цифра означает в названии Ст1пс механические свойства и химический состав сплава. Для маркировки сталей используются порядковые номера от 0 до 6: чем больше цифра, тем выше доля углерода и прочнее сплав. Цифра 1 говорит о том, что содержание углерода находится в пределах 0,06–0,12%.

Марка стали Ст1пс – расшифровка последних двух букв: степень раскисления материала. Буквосочетание «пс» означает «полуспокойная» сталь, которая занимает промежуточное положение между спокойными и кипящими сплавами. Сталь Ст1пс производится в результате полураскисления, кристаллизация происходит без кипения. Готовая полуспокойная сталь содержит более 0,1% кремния, количество неметаллических шлаков выше, чем в спокойных сплавах.

В низкоуглеродистой стали Ст1пс химический состав включает в себя другие элементы: марганец (до 0,5%), никель (0,3), хром (0,3%), однако основу составляет железо – его в сплаве содержится около 98%.

Характеристики и свойства марки Ст1пс

Сталь Ст1пс, ГОСТ 380-2005, – одна из самых распространенных в промышленности марок за счет невысокой стоимости и своих эксплуатационных свойств. Химический состав определяет для Ст1пс свойства и применения стали.

Ст1пс – характеристика сплава:

  • относительное удлинение после разрыва: в пределах 30%;
  • твердость: 110 МПа – сравнительно низкий показатель;
  • временное сопротивление разрыву: до 420 МПа;
  • плотность материала: 7850 кг/м2;
  • хрупкость: в сплаве Ст1пс микроструктура не склонна к отпускной хрупкости;
  • обработка: ковка при температуре до 750°С, резание в горячекатаном состоянии, охлаждение сплава на воздухе;
  • свариваемость: марка стали Ст1пс хорошо сваривается. Обрабатывается всеми способами: автоматической и ручной дуговой сваркой, с газовой защитой и под флюсом, контактно-точечной и электрошлаковой сваркой. Предварительный нагрев и последующая термообработка для стальных изделий толщиной до 35 мм не требуются.

Применение стали Ст1пс

Марка Ст1пс – востребованное сырье в металлургии, из низкоуглеродистой стали изготавливается широкий сортамент сортового и фасонного металлопроката:

  • низкоуглеродистая и эпоксидопокрытая проволока;
  • стальные уголки и профили;
  • горячекатаные полосы и ленты;
  • швеллеры;
  • электросварные, водогазопроводные и прямошовные трубы;
  • листовой прокат.

Метизная продукция изготавливается в соответствии с государственными стандартами. ТОРГОВЫЙ ДОМ СЕТОК предлагает проволоку с эпоксидным покрытием из низкоуглеродистой стали марки Ст1пс, которая изготовлена по специально разработанным ТУ 25.93.13-004-38279335-2017. У низкоуглеродистых сеток из сплава марки Ст1пс назначение следующее: фильтры в гидравлических и вентиляционных системах, москитные сетки, элементы дизайна и т. п.

Ст1пс, применение этой стали в производстве промышленного оборудования и строительстве: из сплава изготавливаются анкеры и болты, детали высокой вязкости, неответственная арматура, заклепки и т. п.

Сталь 20Х13: применение, характеристики, состав, свойства

Нержавеющая сталь 20Х13 относится к жаростойким сплавам многоцелевого назначения. Высокие эксплуатационные качества металла позволяют использовать его в различных отраслях промышленности – от нефтепереработки до станкостроения.

Технические характеристики и химический состав 20Х13

Основные технические характеристики 20Х13 выглядят следующим образом:

  • Предел текучести 20Х13 составляет от 380 до 500 МПа. Точное значение устанавливается на основании двух показателей – температур ы и времени выдержки. Например, при температуре +500 градусов после проведения 5000 часов предел текучести будет равен 500 МПа, а после 10000 часов – всего 420 МПа.
  • Твердость 20Х13 по Бринеллю (HB) находится в диапазоне 126-197 МПа (конкретное значение будет зависеть от температурного режима и особенностей среды).
  • Допускаемое напряжение стали 20Х13 при испытании на разрыв составляет от 500 до 630 МПа (в зависимости от вида проката).
  • Плотность 20Х13 составляет 7670 кг/м3.
Отгрузка нержавеющих листов этой марки стали день в день! Звоните! Скидка гарантирована! Перейти к продукции Перезвоним Вам Собственное производство! Честное качество согласно гост!

Расшифровка буквенно-цифровой аббревиатуры позволяет определить примерную массовую долю углерода (около 0.2%) и хрома (примерно 13%). В химическом составе 20Х13 преобладает железо (примерно 84%) и хром (12-14% согласно ГОСТ). Именно эти элементы оказывают основное влияние на свойства сплава. Большое процентное содержание хрома обеспечивает металлу максимальную защиту от воздействия влаги, а также слабоагрессивных солевых или кислотных сред.

Сплав доступен в нескольких видах проката – проволока, лист, круг, лента, труба. Большой ассортимент продукции позволяет подобрать наиболее подходящий вариант для изготовления изделий различного назначения.

Области применения сплава и его зарубежные аналоги

Широкое применение в разных сферах промышленности сплав получил благодаря повышенной жаропрочности и стойкости к коррозии. Из металла изготавливают лопатки газотурбинных и паровых установок, печное оборудование, крепежные элементы, трубопроводы и другие изделия, которые будут работать в высокотемпературных (до +500 градусов) слабоагрессивных средах. Материал устойчив к слабым растворам органических кислот и солей, но не предназначен для длительного пребывания в морской воде.

Оптимальное соотношение между доступной ценой и хорошими эксплуатационными показателями сделали эту марку стали очень востребованной во многих странах мира. Среди наиболее распространенных зарубежных аналогов 20Х13 можно отметить следующие сплавы:

  • В Китае – 2Cr
  • В США – S42000, AISI 420.
  • В Японии – SUS 420 J1.
  • В Польше – 2Н13.
  • В Чехии – 17022.

Указанные марки стали обладают очень схожим химсоставом с оригиналом и имеют практически такие же технические и эксплуатационные показатели. Большинство сплавов используются преимущественно на внутреннем рынке стран, но есть несколько марок, идущих на экспорт (например, AISI 420).

У нас можно не только купить нержавейку 20Х13 в любом количестве по выгодной цене, но и заказать изготовление различных изделий из этого металла по индивидуальным чертежам клиента.

Другие марки стали

 

Опыт проведения измерения механических характеристик металла

Продление срока службы металла энергетического оборудования осуществляется на основании анализа результатов неразрушающего и разрушающего контроля различными методами. Основные требования к методам и оценке результатов контроля полученных этими методами изложены в «Типовой инструкции по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций» (РД 10-577-03). Наиболее важные характеристики для оценки служебных свойств металла получаются на основании металлографического контроля и контроля механических характеристик при рабочей и комнатных температурах. Для оценки прочностных характеристик необходимо знать временное сопротивление разрыву, условный предел текучести, для оценки пластических свойств отношения предела текучести к временному сопротивлению разрыву, относительное конечное удлинение.

Была поставлена задача получить эти характеристики без вырезок непосредственно на объектах. Для этих целей был применён измеритель механических характеристик ПИМ-ДВ-1, который позволяет проводить прямые измерения механических характеристик металла оборудования.

Принцип работы прибора основан на регистрации в реальном масштабе времени процесса упругопластического контактного деформирования металла в виде диаграмм в координатах нагрузка-перемещение, нагрузка-время, перемещение-время при непрерывном вдавливании сферического индентора. Диаграмма вдавливания наиболее полно и объективно характеризует прочностные, упругие и пластические свойства материала при данном виде испытания и лежит в основе определения целого комплекса механических характеристик: условного предела текучести σ02 , временного сопротивления σв , твёрдости по шкалам Бринелля НВ и Виккерса HV, относительного конечного удлинения δ5 , поперечного сужения Ψк , равномерной деформации δрав, кривой упрочнения в координатах напряжение σi – деформация ɛi.

На рисунке 1 приведены результаты сравнительных неразрушающих испытаний образцов на ПИМ-ДВ-1 и разрушающих испытаний на испытательной машине ЦД 10/90. Значения механических характеристик полученных на ПИМ-ДВ-1 и на испытательной машине совпадают, и могут быть приняты для оценки прочностных свойств металла.

В процессе подготовки прибора к испытаниям на оборудовании было проведено сравнение результатов механических испытаний на одних и тех же образцах на разрывной машине и ПИМ-ДВ-1.

Сравнительному испытанию подвергались образцы из сталей: 34ХНЗМ, 30ХМА, Ст. 20, 15Х1М1Ф, 12Х13, 12Х1МФ, Ст. 35, 09Г2С, 38Х2МЮА, 20Х1М1Ф1ТР, 12Х13Ш, 30Х2НМФА, 20Х12ВНМФ, АМЦ 9-2 (бронза), титановый сплав ПТ-3ВМ, 34ХНЗМ, всего более 124 образцов. Условно результаты испытаний можно разделить на две группы. Первая группа результатов, где значения полученные на разрывной машине и ПИМ-ДВ-1 практически совпадают. Вторая группа результатов, где значение механических характеристик различаются. Отклонения по σ02достигают 27%, а в некоторых случаях и более. Образцы, которые вошли в первую группу по результатам испытаний, в основном были изготовлены из деталей полученных методом литья и поковки. Во второй группе оказались образцы из проката. Было сделано предположение, что разница в результатах аналогична разнице испытаний вдоль и поперек проката. После доработки образцов для ПИМ-ДВ-1 испытания проводились с таким расчетом, чтобы оси векторов нагрузки при испытании на разрывной машине и ПИМ-ДВ-1 совпадали. Результаты испытаний проведенные с этим учетом показали, что отклонения величин составили не более 5-7 %.

Далее на объектах с помощью ПИМ-ДВ-1 проводился контроль механических характеристик металла барабанов котлов, основного металла, зон термического влияния и наплавленного металла сварных соединений паропроводов, корпусов стопорных клапанов турбин.

На рис. 2-4 приведены фотографии иллюстрирующие применение ПИМ-ДВ-1 для контроля барабанов котлов из стали 22К и 16ГНМ и металла гибов паропроводов на электростанции, при работающем рядом оборудовании. Наиболее уязвимым блоком оказался Ноутбук. Для его нормальной работы пришлось организовывать обдув корпуса, клавиатуры сжатым воздухом. В Таблице-1 приведены результаты испытаний.

Таблица-1

Наименование

оборудования

Предел

текучести σ02

МПа

Предел

прочности σв

МПа

Твердость,

НВ

Отношение σ02/ σв

Относ.

конечное

удлинение δ5

%

Пластическая деформация ɛi

%

Барабан из стали 22К (производ. 220 т/час)

202

356

108

0,57

37

15,9

Барабан из

стали 16 ГНМ

270

427

134

0,63

32

10,6

Гиб паропровода из стали 12Х1МФ

380

490

161

0,78

24

8,9

Полученные результаты послужили основанием для поверочного расчета элементов барабанов, а также оценить пластические свойства металла обечаек.

На рис. 2 приведено различное положение измерительной головки в барабанах (в нижнем положении и под углом 45 град. к вертикали). Разница в установке головки не сказалась на значениях результатов в нашем случае.

С помощью ПИМ-ДВ-1 проводились также испытания лопаток газовых турбин в лабораторных условиях. Результаты приведены в Таблице-2.

Механические характеристики лопаток, номера клейм – 1, 2, 3, 4, 5 оцениваются как удовлетворительные. Механические характеристики лопатки, номер клейма – 6, имеют низкое значение по пластичности. Это подтверждается наличием карбидов на микрошлифе этой лопатки (Рис. 5). Карбиды металлов расположены преимущественно цепочками по границам зерен. Отмечено наличие нитридов титана. Такое распределение карбидов объясняет и более высокую твердость металла этой лопатки. Это также объясняет и более низкие пластические свойства металла лопатки клейма – 6.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Таблица 2

клейма

Предел текучести, МПа

Предел прочности, МПа

Твердость НВ

Твердость НV

Относительное конечное удлинение, %

Пластическая деформация, %

1

696

830

253

255

18

2,4

2

751

881

267

270

17

2,1

3

713

846

257

259

18

2,3

4

736

868

263

266

18

2,2

5

622

762

236

237

20

3,0

6

1100

1218

358

371

13

1,0

  • Р.Л. ТВД т/а 83 I ступень, металл – ХН65ВМТЮ (ЭИ893) по ГОСТ5632-72 присвоено клеймо – 1;

  • т/а 22, металл – ХН65ВМТЮ (ЭИ893) по ГОСТ5632-72, присвоено клеймо – 2;

  • Р.Л. ТНД т/а 83 I ступень, металл – 16Х11Н2В2МФ (ЭИ962А) по ГОСТ5632-72, присвоено клеймо – 3;

  • Р.Л. ТВД т/а 22 III ступень, металл – 20Х12ВНМФ (ЭП428) по ГОСТ5632-72, присвоено клеймо – 4;

  • т/а 11, металл – 20Х12ВНМФ (ЭП428) по ГОСТ5632-72, присвоено клеймо – 5;

  • т/а 11, металл – ХН65ВМТЮ (ЭИ893) по ГОСТ5632-72, присвоено клеймо – 6.

Рис.1

Сравнительные неразрушающие испытания образцов на ПИМ-ДВ-1 и разрушающие испытания на испытательной машине ЦД 10/90


Рис.4 Проведение измерений механических характеристик металла на гибе паропровода.


Рис.6 Микроструктура металла барабана из стали 16 ГНМ (М:1500)

Рис.7 Микроструктура металла барабана из стали 22К (М:1500)

На рисунках 6 и 7 приведены микроструктуры металла барабанов котлов, изготовленных из стали 16ГНМ и 22К. Значения механических характеристик металла барабанов, измеренных с помощью ПИМ-ДВ-1 (Таблица-1) указывают на низкие прочностные свойства металла барабана изготовленного из стали 22К. Это подтверждается состоянием микроструктуры металла.

В результате длительной эксплуатации барабана (год изготовления барабана 1934 г.) произошла деградация металла с выделением отдельных глобулей структурно свободного графита и сфероидизацией перлита соответствующей 5 баллу по ОСТ 34-70-690-96 «Металл паросилового оборудования электростанций. Методы металлографического анализа в условиях эксплуатации». По состоянию металла барабана котла, котёл был выведен из эксплуатации и демонтирован.

В случае испытаний механических характеристик лопаток, сравнительные испытания на разрывной машине не проводились, из-за невозможности их проведения. Порядок значений величин механических свойств металла, при испытании лопаток подтверждался состоянием микроструктур металла. Так, например, низкие пластические свойства металла лопатки (клеймо №6) и высокое значение твердости, полученное при измерении на ПИМ-ДВ-1 подтверждается наличием карбидов металла и их распределением в микроструктуре приведенной на рис.5.

В лабораторных условиях проводился контроль механических характеристик при рабочей температуре вырезки паросборного коллектора из стали 12Х1МФ проработавшей 250 000 часов. Во всех случаях в зоне проведения контроля прибором ПИМ-ДВ-1 проводилась оценка состояния микроструктуры металла. По результатам анализа применения ПИМ-ДВ-1 сделан вывод о том, что прибор может быть применён для контроля механических характеристик на объектах энергетического оборудования.

Для контроля механических характеристик металла в диапазоне рабочих температур выше 300С требуется конструктивная доработка прибора с целью защиты измерительной головки от воздействия высокой температуры. В настоящее время разработчиками прибора решается эта проблема.

Выводы:

  1. Измеритель механических характеристик ПИМ-ДВ-1 может применяться для оценки механических свойств металла элементов энергетического оборудования как в лабораторных условиях, так и в производственных.

  2. Для проведения контроля механических свойств металла при рабочих температурах требуется доработка прибора с целью зашиты измерительной головки от воздействия высокой температуры.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. РД 10-577-03 «Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций».

  2. ОСТ 34-70-690-96 «Металл паросилового оборудования электростанций. Методы металлографического анализа в условиях эксплуатации».



К списку статей

Прочность бетона на сжатие, класс, таблица в мпа

Прочность бетона на сжатие традиционно считается одним из основных показателей, характеризующих свойства бетона. Данный параметр выражается в двух понятиях – классе и марке бетона, которые учитываются при выборе смеси для реализации тех или иных работ, выступают главными из технических характеристик, чрезвычайно важны для гарантии способности застывшего монолита выдерживать определенные нагрузки, что сказывается на прочности, надежности, долговечности.

Определенный класс бетона по прочности на сжатие маркируется буквой В и определенной цифрой, демонстрирует так называемую кубиковую прочность (когда образец в форме куба сжимают под прессом и фиксируют отметку, на которой он разрушается). Считается давление в МПа, предполагает вероятность разрушения при указанном показателе максимум 5 единиц из 100 испытуемых. Регламентируется СНиП 2.03.01-84.

Прочность бетона (МПа) может быть разной – классы дифференцируются в пределах 3.5-80 (всего существует 21 вид). Самыми популярными стали около десятка смесей с классами В15 и В20, В25 и В39, В40. Любой класс приравнивается к соответствующей ему марке (аналогичным образом правило работает наоборот). Значение прочности бетона в МПа (класс) чаще всего указывается в проектной документации, а вот поставщики реализуют смеси с указанием марки.

Марка бетона обозначается буквой М и цифровым индексом в диапазоне 50-1000. Регламентируется ГОСТом 26633-91, соответствует определенным классам, допустимым считается отклонение прочности максимум на 13.5%. Для марки бетона основными требованиями являются объем/качество цемента в составе. В свою очередь, марка обозначается в кгс/см2, определение марки возможно после полного застывания и затвердевания смеси (то есть, минимум через 28 суток после заливки).

Чем выше цифра в индексах класса и марки, тем более прочным будет бетон и тем выше его стоимость (как при покупке уже готового раствора, так и при самостоятельном замесе за счет большего объема цемента и более высокой его марки).

С учетом вышеизложенных фактов основная задача мастера – определить идеальные характеристики для раствора с учетом сферы использования и предполагаемых нагрузок. Ведь приготовление слишком прочного бетона приведет к неоправданным расходам, недостаточно прочного – к разрушению конструкции. Обычно средняя прочность бетона для тех или иных работ, конструкций указывается в ГОСТах, СНиПах – эти значения и берут за ориентир.

Виды материала по прочности на сжатие:

  1. Теплоизоляционные смеси – от В0.5 до В2.
  2. Конструкционно-теплоизоляционный раствор – от В2.5 до В10.
  3. Смеси конструкционные – от В12.5 до В40.
  4. Особые бетоны для усиленных конструкций – выше В45.

Методы и испытания бетона на прочность

Для определения марки и класса бетона используют разнообразные методы – все они относятся к категориям разрушающих и неразрушающих. Первая группа предполагает проведение испытаний в условиях лаборатории посредством механического воздействия на образцы, которые были залиты из контрольной смеси и полностью выстояны в указанные сроки.

Для проведения исследований используют специальный пресс, который сжимает опытные образцы и демонстрирует предел прочности при сжатии. Разрушение – наиболее верный и точный метод исследования бетона на прочность таких видов, как сжатие, изгиб, растяжение и т.д.

Основные неразрушающие методы исследований:

  • Воздействие ударом.
  • Разрушение частичное.
  • Исследование с использованием ультразвука.

Ударное воздействие может быть разным – самым примитивным считается ударный импульс, который фиксирует динамическое воздействие в энергетическом эквиваленте. Упругий отскок определяет параметры твердости монолита в момент отскока бойка ударной установки.

Также используется метод пластической деформации, который предполагает обработку исследуемого участка особой аппаратурой, которая оставляет на монолите отпечатки определенной глубины (по ним и определяют степень прочности).

Частичное разрушение также может быть разным – скол, отрыв и комбинация данных способов. Если для испытаний используется метод скола, то ребро изделия подвергают особому скользящему воздействию для откалывания части и определения прочности. Отрыв предполагает использование специального клеящего состава, которым на поверхности крепят металлический диск и потом отрывают. При комбинировании данных способов анкерное устройство крепят на монолит, а потом отрывают.

Когда используется ультразвуковое исследование, применяют специальный прибор, способный измерить скорость прохождения ультразвуковых волн, проникающих в монолит. Основное преимущество данной технологии – она позволяет изучать не только поверхность, но и внутреннюю структуру бетона. Правда, в процессе исследований велика вероятность погрешности.

Контроль прочности бетона

Для того, чтобы бетонный раствор точно соответствовал указанным параметрам и выдерживал нагрузки, за его качеством следят еще на этапе приготовления. Прежде, чем готовить смесь, обязательно изучают рецепт, требования к компонентам и их пропорциям.

Основные критерии для контроля и проверки бетона:

  • Соответствие используемого цемента указанным в рецепте маркам – так, для приготовления бетона М300 точно не подойдет цемент М100, даже при условии его большого объема. Чем выше число рядом с буквой М в маркировке цемента, тем более прочным получится раствор.
  • Объем жидкости в растворе – чем больше воды в смеси, тем активнее влага испаряется в процессе высыхания и может провоцировать появление пустот, когда идет затвердевание.
  • Качество и фракция наполнителей – шероховатые частицы неправильной формы обеспечивают наиболее крепкое сцепление ингредиентов в составе бетона, что в процессе твердения дает требуемый результат в виде высокой прочности. Грязный наполнитель может понизить характеристики бетона по прочности на растяжение и сжатие.

  • Тщательность смешивания компонентов на всех стадиях приготовления раствора – по технологии раствор замешивается в исправной бетономешалке или на производстве в течение длительного времени.
  • Квалификация работников – также играет важную роль, так как даже при условии применения качественной смеси В20, к примеру, прочность может быть снижена из-за неправильной укладки, отсутствия уплотнения (вибрация обеспечивает повышение прочности бетона на 30%).
  • Условия застывания и эксплуатации – лучше всего, когда бетон застывает и приобретает твердость при температуре воздуха +15-25 градусов и высокой влажности. В таком случае можно говорить о точном соответствии монолита его марке – если был залит бетон В15, то и демонстрировать будет его технические характеристики.

Прочность бетона: таблица

Бетон по прочности на растяжение, при изгибе, воздействии других нагрузок демонстрирует определенные значения. Далеко не всегда они соответствуют указанным в ГОСТе и проектной документации, часто есть погрешность, которая может быть губительной для монолита и всей конструкции или же не оказывать никакого воздействия.

Виды прочности бетона (на сжатие, изгиб, растяжение и т.д.):

  1. Проектная

    – та, что указывается в документах и предполагает значения при полной нагрузке на бетонную конструкцию. Считается в затвердевшем монолите, по истечении 28 дней после заливки.
  2. Нормированная

    – значение, которое определяется по техническим условиям или ГОСТу (идеальное).
  3. Фактическая

    – это среднее значение, полученное в результате выполненных испытаний.
  4. Требуемая

    – минимально подходящий показатель для эксплуатации, который устанавливается в лаборатории производств и предприятий.
  5. Отпускная

    – когда изделие уже можно отгружать потребителю.
  6. Распалубочная

    – наблюдается в момент, когда бетонное изделие можно доставать из форм.

Виды прочности, касающиеся марки бетона и его качества: на сжатие и изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность. Бетон напоминает камень – прочность на сжатие бетона обычно намного выше, чем на растяжение. Поэтому основной критерий прочности монолита – его способность выдерживать определенную нагрузку при сжатии. Это самый значимый и важный показатель.

Так, к примеру, показатели бетона В25 (класс прочности) и марки М350: средняя стойкость к сжатию до 350 кгс/м2 или до 25 МПа. Реальные значения обычно чуть ниже, так как на прочность оказывают влияние множество факторов. У бетона В30 будут соответствующие показатели и т.д.

Чтобы определить данные показатели, создают специальные кубы-образцы, дают им застыть, а затем отправляют под лабораторный пресс специальной конструкции. Давление постепенно увеличивают и фиксируют в момент, когда образец треснул или рассыпался.

Определяющее условие для присвоения марки и класса бетону – расчетная прочность на сжатие, которая определяется после полного схватывания и застывания монолита (28 суток занимает процесс).

Именно по прошествии 28 суток бетон достигает показателя расчетной/проектной прочности по марке. Прочность на сжатие – самый точный показатель механических свойств монолита, его стойкости к нагрузкам. Это своеобразная граница уже затвердевшего бетона к воздействующему на него механическому усилию в кгс/м2. Самая большая прочность у бетона М800/М900, самая низкая – у М15.

Прочность на изгиб повышается при увеличении индекса марки. Обычно показатели изгиба/растяжения ниже, чем нагрузочная способность. Молодой бетон демонстрирует значение в районе 1/20, старый – 1/8. Данный параметр учитывается на проектном этапе строительства. Способ определения: из бетона заливают брус 120х15х15 сантиметров, дают затвердеть, потом устанавливают на подпорки (расстояние между ними 1 метр), в центре помещают нагрузку, увеличивая ее постепенно, пока образец на разрушится.

Прочность высчитывается по формуле Rизг = 0,1PL/bh3, тут:

  • L – расстояние между подпорками;
  • Р – маса нагрузки и образца;
  • Н, b, h – ширина/высота сечения бруса.

Прочность считается в Btb и обозначается цифрой в диапазоне 0.4-8.

Осевое растяжение в процессе проектирования учитывают редко. Этот параметр важен для определения способности монолита не покрываться трещинами при ощутимых перепадах влажности воздуха, температуры. Растяжение представляет собой некоторую составляющую, взятую от прочности на изгиб. Определяется сложно, часто образцы балок растягивают на специальном оборудовании. Актуально значение для бетона, который используется в сферах, исключающих возможность появления трещин.

Передаточная прочность – это нормируемое значение прочности бетонного монолита напряженных элементов при передаче на него силы натяжения армирующих элементов. Данный показатель предусматривается нормативными документами, ТУ для разных видов изделий. Обычно назначают минимум 70% проектной марки, многое зависит от свойств арматуры.

Прочность бетона на 7 и 28 сутки: ГОСТ, таблица

Бетоны бывают разными. Как правило, все виды по маркам и классам делят на легкие, обычные и тяжелые (часто последние две группы объединяют, так как все обычные бетоны считаются тяжелыми).

Основные группы бетонов по прочности:

  1. Легкие

    – марки от М5 до М35 подходят для заливки ненесущих конструкций, от М50 до М75 идут на подготовительные работы до заливки, М100 и М150 актуальны для перемычек, конструктива, малоэтажного строительства.
  2. Обычные бетоны

    – самые распространенные и часто применяемые в ремонтно-строительных работах: М200/М300 используют для выполнения фундаментов, отмосток, полов, стяжек, бордюров, подпорок, лестниц и т.д. М250 В20 демонстрирует прочность 262 кгс/м2 и давление 20 МПа. М350 и М400 применяют для монолитных, несущих конструкций многоэтажных зданий, чаш бассейнов.
  3. М450 и выше

    – тяжелые бетоны, обладающие высокой прочностью и плотностью, используют для особых конструкций, разного типа военных объектов.

Таблица в МПа

Прочность бетона – самый важный показатель, который напрямую влияет на все остальные технические характеристики материала, сферу применения, способность выдерживать предполагаемые нагрузки. Поэтому в процессе выбора марки и класса стоит учитывать СНиП и ГОСТы, а при проверке материала на соответствие уделять внимание результатам исследования и соответствующим документам.

Классы прочности шпилек — Sibrez

Болты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей — разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку — закалку.
Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 — если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 — получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 — если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке — закалке.

Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:

3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9

Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления — это предел прочности на растяжение — измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение

5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)

Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) — таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести

500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)

Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.

Класс прочности Марка стали Граница прочности, МПа Граница текучести, МПа Твердость по Бринелю, НВ
3,6 Ст3кп, Ст3сп, Ст5кп, Ст5сп 300…330 180…190 90…238
4,6 Ст5кп, Ст.10 400 240 114…238
4,8 Ст.10, Ст.10кп 400…420 320…340 124…238
5,6 Ст.35 500 300 147…238
5,8 Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп 500…520 400…420 152…238
6,6 Ст.35, Ст.45 600 360 181…238
6,8 Ст.20, Ст.20кп, Ст.35 600 480 181…238
8,8 Ст.35, Ст.45, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.20Г2Р 800* 640* 238…304*
8,8 Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р 800…830** 640…660** 242…318**
9,8* Ст.35, Ст.35Х, Ст.45, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.20Г2Р 900 720 276…342
10,9 Ст.35Х, Ст.38ХА, С.45, Ст.45Г, Ст.40Г2, Ст.40Х, Ст.40Х Селект, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, 1000…1040 900…940 304…361
12,9 Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА 1200…1220 1080…110 366…414

В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.

Значками помечено в таблице:

* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.

** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.

 

требований к силе по классам

Требования к силе по классам

Предел текучести или предел рабочей нагрузки – это величина напряжения, которую материал может выдержать без остаточной деформации.

Предел прочности на разрыв – это максимальное осевое напряжение, которое может выдержать материал перед разрушением.

Все измерения прочности даны в фунтах на квадратный дюйм (килограмм на квадратный дюйм). Чтобы найти фактический вес, который может выдержать болт, вам нужно будет умножить его на площадь поперечного сечения болта.1 тыс. Фунтов / кв. Дюйм = 1000 фунт / кв. Дюйм

Болты / головки SAE

SAE J429

Марка Материал Диапазон размеров Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Растяжение (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Твердость
2 класс Углеродистая сталь 1/4 – 3/4 (7/8 – 1 1/2) 57 (36) 74 (60) B80-B100
Класс 5 Углеродистая сталь 1/4 – 1 (1 1/8 – 1 1/2) 92 (81) 120 (105) C25-C34
класс 8 Легированная сталь 1/4 – 1 1/2 130 150 C33-C39
Розетки Легированная сталь 162 (153) 180 (170) C38-C45

Обычные марки нержавеющей стали

Другие сорта

Марка Материал Диапазон размеров Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Растяжение (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Твердость
304 S / S 304 1/4 – 1 1/2 40 85–150 B85-B95
316 нержавеющая сталь 316 1/4 – 1 1/2 40 85-140 B85-B95

ASTM

Марка Материал Диапазон размеров Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Растяжение (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Твердость
A307 GR A Углеродистая сталь 1/4 – 4 60 B69-B100
A307 GR B Углеродистая сталь 1/4 – 4 60–100 B69-B95
F1554 ГР 36 Углеродистая сталь 1/4 – 4 36 58-80
F1554 ГР 55 Углеродистая сталь 1/4 – 4 55 75-95
F1554 GR 105 Углеродистая сталь 1/4 – 3 105 125–150
A193 / A320 B8 S / S 304 30 75 B96
A193 / A320 B8M нержавеющая сталь 316 30 75 B96
A193 B7 Легированная сталь 1/4 – 2 1/2 (2 5/8 – 4) 105 (95) 125 (115) C35
A325 Углеродистая сталь 1 / 2-1 (1 1/8 – 1 1/2) 92 (81) 120 (105) C24-C35
A449 Углеродистая сталь 1/4 – 1 (1 1/8 – 1 1/2) 92 (81) 120 (105) C25-C34
A490 Легированная сталь 1/2 – 1 1/2 130 150–173 C33-C38

Метрическая система

Марка Материал Урожайность (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Растяжение (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Твердость
4.6 Низкоуглеродистая сталь 35 58 B67-B95
5,8 Низкоуглеродистая сталь 60 75 B82-B95
8,8 Среднеуглеродистая сталь 92 120 C22-C34
10,9 Легированная сталь 136 150 C32-C39
12.9 Легированная сталь 159 176 C39-C44

Что такое пробная нагрузка болта и чем она отличается от предела текучести?

Ваша партия SmartBolts прибыла вместе с Сертификатом соответствия, в котором перечислены ваши характеристики SmartBolt, включая размеры, марку и отделку болта, а также пробную нагрузку и другую важную информацию.

В этой статье мы объясним простым языком значение контрольной нагрузки и почему важно знать контрольную нагрузку при указании натяжения для стального болта.

Несмотря на то, что болты могут казаться совершенно жесткими, сталь является эластичным материалом . Это означает, что когда они затягиваются в болтовом соединении, они на самом деле немного растягиваются.

Болт в болтовом соединении можно рассматривать как жесткую металлическую пружину. Затягивая гайку, вы создаете натяжение, нагрузку или силу, действующую на оба конца болта. Когда вы увеличиваете натяжение, болт растягивается так, как пружина растягивается, когда вы тянете за оба конца.

Если вы ослабите гайку, болт ослабнет и вернется к своей нормальной длине так же, как пружина возвращается к своей исходной форме, когда вы ее отпускаете. Эта способность к растяжению и освобождению называется эластичностью . (Эластичность заставляет затянутые болт и гайку зажимать обе стороны соединения, удерживая их вместе).

Однако если вы растянете пружину слишком далеко, она потеряет часть своей эластичности. Когда вы отпускаете, он не отскакивает полностью, как обтягивающая игрушка, которая не возвращается к своей первоначальной форме.

Как и в случае чрезмерно растянутой обтяжки, если болт растягивается до определенной точки, он теряет часть своей эластичности и начинает необратимо деформироваться – это называется пластической деформацией .

Предел текучести болта можно определить как силу растяжения, которая вызывает определенную остаточную деформацию в конкретном креплении.

Во многих (но не во всех) ситуациях с болтовым соединением важно не натягивать болт сверх предела текучести, потому что он больше не сохраняет свой первоначальный размер и форму и, в конечном итоге, свои характеристики в болтовом соединении.В большинстве случаев, если болт был затянут с превышением предела текучести, он больше не может использоваться повторно, и в случае ослабления его придется выбросить.

Пробная нагрузка – это предел диапазона упругости болта. Использование болтов с учетом испытательной нагрузки может помочь предотвратить пластическую деформацию. Если болт никогда не будет растянут сверх указанной испытательной нагрузки, вы можете быть уверены, что он сохранил свой первоначальный размер и форму и может безопасно использоваться повторно.

Напряжение vs.Растяжка

Теперь давайте посмотрим на взаимосвязь между натяжением и растяжением болта, отображаемую на графике. На этом графике показано, что произойдет, если вы проведете эксперимент с болтом, измерив, насколько болт растягивается при затяжке.

График начинается в нижнем левом углу, в точке без напряжения и без растяжения. По мере увеличения напряжения болт растягивается на определенную величину. Каждый раз, когда вы увеличиваете натяжение и измеряете растяжение, вы можете записывать его как точку данных.Соединение множества точек данных вместе дает линейный график, который выглядит примерно так.

В первой части графика соотношение между натяжением и растяжением отображается в виде прямой диагональной линии. В любой точке этой линии вы можете ослабить гайку, и болт ослабнет до своей исходной длины (вернувшись к нулевой точке на графике).

Поскольку болт эластичный, вы можете затягивать и ослаблять болт, многократно перемещаясь вверх и вниз по прямой линии, не вызывая необратимого повреждения болта.В пределах этого лимита болт будет продолжать работать, как задумано. Хотя он может расшататься по многим причинам, например, из-за вибрации или сжатия прокладочного материала, его всегда можно безопасно подтянуть.

Но после превышения пробной нагрузки что-то меняется. За пределами этой точки материал начинает деформироваться, и болт не вернется к своей первоначальной форме и размеру при снятии напряжения.

После достижения предела текучести болт стал настолько необратимо деформированным, что принято считать, что его больше нельзя безопасно использовать повторно из-за потери пластичности (когда твердый материал деформируется под действием растягивающего напряжения без разрушения).

Зная испытательную нагрузку болта и поддерживая статическое натяжение болта на этом уровне или ниже, болт сохранит возможность повторного использования и останется надежным в болтовом соединении.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о , как работают SmartBolts и как они могут помочь поддерживать надежность болтовых соединений.

Калькулятор момента затяжки болта

– Определение правильного момента затяжки болта

Расчет правильного момента затяжки болтов

Болты и винты настолько распространены, что невозможно полностью сформулировать их важность или применение.Эти застежки буквально скрепляют мир вокруг нас. От суровых условий промышленности до грохота автомобилей, поездов и самолетов, до мебели, которая украшает наши дома и офисы, болты играют неотъемлемую роль в сборке материалов, которые структурируют нашу жизнь.

Возможно, именно из-за их повсеместности болты так недооцениваются как механический компонент. Слишком часто выбор болтов производится в спешке. Покупатель считает, что проблема сборки решена после рассмотрения всего нескольких параметров.Какой диаметр и длина хвостовика мне нужны? Метрическая или британская? Шаг резьбы?

Когда соединение, скрепленное болтами, выходит из строя, не только разрушаются детали, но покупатель не понимает, почему это соединение вышло из строя. Что еще хуже, недовольный покупатель часто перекладывает вину на неисправное оборудование или посредственного поставщика.

Но поставщик, обладающий превосходными знаниями о продуктах и ​​превосходным обслуживанием клиентов, может оказать огромное влияние на чистую прибыль вашей компании. Bayou City Bolt имеет более чем 50-летний опыт оказания помощи клиентам в поиске подходящего оборудования для любого приложения.Заказы на крепеж от Bayou City Bolt поступают вовремя; болты всегда соответствуют спецификации и доступны любой организации.

Почему имеет значение крутящий момент

Почему это соединение вышло из строя? Скорее всего, это была проблема недостаточного крутящего момента. Правильная затяжка имеет жизненно важное значение для функционирования болта и определяется несколькими, часто противоречащими друг другу факторами.

Материал правильно затянутого болта слегка растянут, но не превышает предел упругости. Материал болта, чаще всего сталь, сопротивляется этому естественному растяжению и создает усилие зажима на собранных основаниях.Точно так же материалы подложки сопротивляются сжатию, чтобы уравновесить давление зажима; это называется предварительным натягом сустава. Правильно затянутый болт распределяет предварительную нагрузку с деталями.

Болт с чрезмерной затяжкой, растянутый за пределы своего предела упругости, сильно ослаблен, что снижает его полезную нагрузочную способность. Недостаточно затянутый болт или винт допускают незначительное расстояние между деталями, что поначалу кажется тривиальным, но после постоянной динамической нагрузки или других рабочих нагрузок зазор между деталями будет увеличиваться.Зазор в соединении означает отсутствие предварительного натяга соединения. Без возвратной силы сжатых субстратов, болт используется исключительно для сборки соединения – условие, которое неизбежно приводит к разрушению соединения.

Как определить надлежащий крутящий момент к соотношению болта

Даже опытные мастера затягивают болты с недостаточным или избыточным крутящим моментом. По правде говоря, информация о продукте редко предоставляет значения крутящего момента. Общие значения крутящего момента болтов можно найти, но найти точную справочную информацию не всегда легко.Момент затяжки болта можно проверить с помощью такого инструмента, как динамометрический ключ, но без значения в качестве ориентира динамометрический ключ не дает никаких преимуществ. Чтобы получить правильное значение крутящего момента, сначала необходимо найти несколько других значений.

Два принципа влияют на правильное давление зажима для каждого болта, известное как зажимная нагрузка. Во-первых, диаметр болта. Второй – это класс болта, определяемый его прочностью на растяжение, которая, в свою очередь, определяется материалом конструкции. К счастью, организации по стандартизации объединили стандартные значения прочности на разрыв для обычных болтов в простые в использовании стандарты.SAE J429 регулирует британские размеры, а ISO 898 – метрические размеры.

SAE J429

Марка болта

Материал болта

Диаметр болта

Минимальная прочность на разрыв

2 класс

Углеродистые стали низкого и среднего класса

от 1/4 до 3/4 дюйма

> 3/4 – 1 1/2 дюйма

74000 фунтов на кв. Дюйм

60,000 фунтов на кв. Дюйм

5 класс

Среднеуглеродистые стали, подвергнутые закалке и отпуску

от 1/2 до 1 дюйма

> от 1 до 1 1/2 дюйма

120,000 фунтов на кв. Дюйм

105000 фунтов на кв. Дюйм

8 класс

Среднеуглеродистые стали, подвергнутые закалке и отпуску

от 1/4 до 1 1/2 дюйма

150 000 фунтов на кв. Дюйм

18-8 классы

Нержавеющая сталь

от 1/4 до 1 1/2 дюйма

65000 фунтов на кв. Дюйм

ISO 898

Класс болтов

Материал болта

Диаметр болта

Минимальная прочность на разрыв

Класс 8.8

Среднеуглеродистые стали, подвергнутые закалке и отпуску

<16 мм

от 16 до 72 мм

800 МПа

830 МПа

Класс 10.9

Легированные стали

, прошедшие закалку и отпуск

от 5 до 100 мм

1040 МПа

Класс 12.9

Легированные стали

, прошедшие закалку и отпуск

от 1,6 до 100 мм

1220 МПа

Класс A-2

нержавеющая сталь

Все через 20 мм

500 МПа

Для болтов с дюймовой шкалой наиболее распространены классы 5 и 8.Болты, соответствующие SAE J429, будут иметь радиальную маркировку на головке болта, которая указывает класс болта. Болт степени 2 не имеет маркировки, болт степени 5 будет иметь три маркировки, а болт степени 8 будет иметь шесть линий. Метрические болты идентифицируются проще: класс явно указан на головке болта.

Другие стандарты регулируют конкретные типы или области применения болтов, и с ними следует обращаться по мере необходимости. Примеры включают, но не ограничиваются приведенными в сопроводительной таблице.

Стандартный

Характеристики болтов

Диаметр болта

Минимальная прочность на разрыв

ASTM A325

Стандартные спецификации на конструкционные болты, сталь, термообработанные

½ до 1 дюйма

> 1–1½ дюйма

120,000 фунтов на кв. Дюйм

105000 фунтов на кв. Дюйм

ASTM A490

Стандартные спецификации на конструкционные болты из легированной стали с термообработкой

½ – 1½ дюйма

150 000 фунтов на кв. Дюйм

ASTM A193 B7

Стандартные спецификации для болтовых соединений из легированной и нержавеющей стали для работы при высоких температурах или высоком давлении и других специальных применений

До 2 ½ дюйма

> от 2½ до 4 дюймов

125000 фунтов на кв. Дюйм

115000 фунтов на кв. Дюйм

Используя информацию о классе болта, зажимную нагрузку болта можно определить с помощью следующего уравнения.

P = St x As

Где:

P: зажимная нагрузка

St: прочность на разрыв болта

As: зона растягивающего напряжения

Значение площади растягивающего напряжения можно определить по формуле:

As = π / 4 x (D – (.4 x p)) ²

Где:

D: диаметр болта

p: 1 / ниток на дюйм (TPI)

Усилие зажима обычно составляет около 75% от испытательной нагрузки болта; то есть наибольшее напряжение, которое болт может выдержать перед пластической деформацией. Сама испытательная нагрузка обычно составляет от 85% до 95% предела текучести болта, но зажимная нагрузка значительна, поскольку именно она в конечном итоге обеспечивает зажимное давление. После определения нагрузки зажима найти правильное значение крутящего момента для болта станет одним простым расчетом.

T = K x D x P

Где:

K: коэффициент трения (определяемый обработкой поверхности болта)

Значения общего коэффициента трения:

Поверхность болта

К

Без покрытия, черная отделка 0,3
оцинковка 0,2
со смазкой 0.18
с кадмиевым покрытием 0,16

В качестве примера мы можем использовать уравнение, чтобы найти правильное значение крутящего момента для оцинкованного тяжелого конструкционного болта, в данном случае принадлежащего ASTM A325 с диаметром дюйма и 10 TPI.

As = π / 4 x (3/4 дюйма – (.4 / 10)) ²

As = 0,3383 дюйма²

Используя это значение, теперь можно определить усилие зажима.

P = 85 000 x 0,3382

P = 28 747 фунтов.

И, наконец, значение крутящего момента для этого болта может быть

T = 0,2 x 3/4 x 28 747

T = 4,312 дюймов – фунт

Во многих отношениях Bayou City Bolt похожи на болты, которые мы продаем: они изготовлены с соблюдением принципов целостности, полностью надежны и являются фундаментальной частью операционной стабильности. В дополнение к непревзойденному каталогу труднодоступных крепежных изделий с минимальными затратами, Bayou City Bolt является ведущим поставщиком оборудования на юге Соединенных Штатов. Убедитесь сами в том, что наши клиенты уже знают: мельчайшие компоненты могут иметь наибольшее значение в любой отрасли.

Скачать PDF

Прочность на растяжение – обзор

8.1 ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ И УДЛИНЕНИЕ

Испытания на прочность при растяжении – это, безусловно, самый популярный метод оценки наполненных материалов. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, посвященные данной теме. 1–86 Информация в этом разделе организована таким образом, чтобы обеспечить следующую основу:

Обобщенные модели, описывающие свойства при растяжении наполненных материалов

Влияние наполнителей на свойства при растяжении

Методы улучшения свойств при растяжении

Общее уравнение описывает влияние объемной доли наполнителя на прочность на разрыв:

[8.1] σc = σp (1-aϕfb + cϕfd)

где:

σ c

Предел прочности композита

σ P

Предел прочности полимерной матрицы ϕ16

909 f

объемная доля наполнителя

a, b, c, d

константы

Без знания значений этих коэффициентов невозможно предсказать, увеличивается или уменьшается предел прочности композита на разрыв. по мере увеличения объемной доли наполнителя.Из формы уравнения также очевидно, что константы могут быть выбраны для описания определенных особенностей поведения наполнителей. Например, постоянная «а» обычно связана с концентрацией напряжений. В композитах, в которых наполнитель имеет очень плохую адгезию, a = 1,21 или a = 1,23 для несферических частиц. 1 Константе «b» обычно присваивается произвольное значение 0,67. Константы «c» и «d» относятся к влиянию размера частиц. Чем меньше размер частиц, тем больше значения этих констант.Когда значения этих четырех констант известны или приблизительны, это позволяет прогнозировать предел прочности на разрыв различных композитов. Поскольку последний член в уравнении 8.1 положителен, уменьшение размера частиц наполнителя должно привести к увеличению прочности на разрыв. Для объяснения экспериментальных данных используются многие модификации приведенного выше уравнения или его параметров (констант).

Для малых концентраций наполнителя уравнение Эйнштейна обычно соответствует экспериментальным данным:

[8.2] σc = σp (1 + aϕϕb)

В уравнении Эйнштейна b = 1 для сферических частиц при низкой концентрации, а «a» зависит от адгезии между матрицей и наполнителем. Это уравнение предсказывает, что добавление наполнителя увеличивает предел прочности на разрыв, что, как выяснилось, не всегда так, поэтому это уравнение было изменено различными исследователями. Уравнение Николаиса и Наркиса 57 – это обычная модификация, в которой a = 1,21 и b = 2/3. 3, 4, 8, 11

Модифицированная модель Нильсена 58 – еще одно часто используемое уравнение, 1, 3, 9, 10 особенно в предлагаемой форме Николай и Наркис: 57

[8.3] σc = σp1-ϕf1 + 2.5ϕfexp (Bϕf)

В этом уравнении «B» – это параметр, характеризующий взаимодействие.

Также используются некоторые другие уравнения. Одним из них является уравнение Пигготта и Лейндера: 59

[8.4] σc = λσp-χϕf

где:

λ

коэффициент концентрации напряжений

χ

константа в зависимости от адгезии частиц к матрице

, который хорошо коррелирует с экспериментальными измерениями, выполненными на полимерных композитах.

Ни одно из приведенных выше уравнений не рассматривает частицу наполнителя как потенциальную точку недели в композите. Вместо этого в приведенных выше уравнениях предполагается, что либо матрица выходит из строя, либо нарушение адгезии между наполнителем и матрицей является причиной отказа. Приведенное ниже уравнение дает баланс напряжений в композите:

[8.5] ​​ϕfkσe + (1-ϕf) 〈σm〉 = σe

, где:

k

константа пропорциональности для передачи напряжения

σ e

внешняя нагрузка

м >

среднее напряжение в матрице

ϕ f e

нагрузка, переносимая наполнителем

97

можно сравнить с напряжением, приложенным к частице наполнителя. 5 В композитах с волокнистым наполнителем уравнение Келли и Тайсона 60 можно использовать для оценки влияния свойств волокна на несущие свойства композита:

[8.6] σc = η0σfLf2Lcϕf + (1-ϕf) σp

где:

η 0
Коэффициент эффективности ориентации волокна

σ f

предел прочности волокна

σ

0 p

прочность на растяжение 9000 L f

средняя длина волокна

L c

критическая длина волокна

В этом уравнении учитываются механические свойства, длина и ориентация волокна.В композитах с волокнистым наполнителем механические свойства зависят также от близости волокна к волокну:

[8,7] N = AϕfLf / d

, где:

N

среднее количество виртуальных касаний на волокно

A
Коэффициент

(= 8 / π 2 для произвольной ориентации в плоскости)

d

диаметр волокна

Результаты испытаний на растяжение часто представлены в виде кривых напряжения-деформации или связаны модулю упругости при растяжении, который определяется уравнением:

[8.8] E = σɛ = F / A (I1-I0) / I0

где:

σ

растягивающее напряжение

ε

растягивающая деформация

F

сила растяжения

A

исходная площадь поперечного сечения

I 0

исходная длина

I 1

конечная длина

Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 8.1 показано потенциальное влияние различных наполнителей на свойства при растяжении наполненных материалов. В первом столбце приводится список пар полимер и наполнитель, данные о свойствах которых при растяжении имеются в литературе. Для каждой пары фактическая концентрация наполнителя, используемого в системе, указана в столбце 2. Приведены либо конкретные концентрации (например, 10 и 20), либо диапазон концентраций (например, 5-50), если более двух концентраций наполнителя. были протестированы. Концентрация дана в массовых процентах, если не указано иное (об.% – объемный процент).Для концентрации наполнителя, указанной во втором столбце, соответствующие изменения прочности на разрыв приведены в третьем столбце. Значения в третьем столбце представляют собой процент увеличения (знак плюс) или уменьшения (знак минус) прочности на разрыв наполненного материала по сравнению с ненаполненным полимером. В последнем столбце даются короткие комментарии, чтобы указать, что могло вызвать наблюдаемые изменения (например, взаимодействие, размер частиц, модификация и т. Д.), Или предоставить данные об относительном изменении удлинения этих образцов.

Таблица 8.1. Влияние наполнителей на свойства при растяжении наполнителей

Алюминий (хлопья) HDPE 900 34 26 -40 об% натуральный каучук
Наполнитель / полимер Конц. диапазон, мас.% Увеличение прочности на разрыв (+) уменьшение (-),% Лит. Комментарии
Твердые неорганические наполнители
Алюминосиликат
PVAc 10,5% 0 до +35 45 уменьшается с увеличением взаимодействия
10-55 от −2 до −48 71
Гидроксид алюминия
хлоропрен 10 & amp; 20 +11 & amp; +13 61
эпихлоргидрин 10 & amp; 20 −37 & amp; −41 61
эпоксидная 5-50 −15 до −36 17 Изменение удлинения: от −9 до −82
PP 20-60 −9 до −34 86 Изменение удлинения: от −84 до −99
Триоксид сурьмы
EEA 4 & amp; 8 нет эффекта 62
EVA 4 & amp; 8 нет эффекта 62
PE 4 & amp; 8 нет эффекта 62
Феррит бария
натуральный каучук 5 & amp; 10 -8 & amp; −1 40
Кальцит
PVAc 10.5% +2 до +13 45 в зависимости от размера частиц
Карбонат кальция
EPDM 20-100 +216 до +317 75 нано-карбонат кальция
PE 2-25 об.% +50 до +10 10 модифицированный фосфатом
PE 2-10 об.% −5 до – 50 10 без изменений
PVAc 5-20 +70 до +75 1 размер 3.6 мкм, удлинение уменьшается
PVAc 5-20 +50 до +58 1 размер 5,2 удлинение уменьшается
PVAc 5-20 +40 до 0 1 размер 16,8 уменьшение удлинения
PVAc 5-20 +55 до +72 1 размер 3,6 мкм, покрытие стеариновой кислотой
PP 10-40 −5 до −21 28 размер 18 мкм, удлинн.const для 10-20%
PP 5-30 об.% от −30 до −45 38 литье под давлением, без ориентации
PP 5-30 об% 0 до +20 38 литье под давлением, ориентированные частицы
PP 5-30 об.% от −30 до −40 53
Сульфат кальция
PP 5-25 −2 до −14 83
Глина
EPDM 10-35 −1 до −10 34
Медь
HDPE 10-55 +3 к −7 71
PA11 5-55 от −10 до +7
Пропиленкарбонат яичной скорлупы 1-4 + 10- + 181 87 уменьшается при более высоких нагрузках, чем 4%
Феррит Ni-ZnFe 2 O 4
натуральный каучук 40-120 +7 до −34 72
Стеклянные бусины
эпоксидная смола от −25 до −60 5 без адгезии
эпоксидная 20-40 об.% без эффекта 5 хорошая адгезия
PA 5-40 v% −15 до +22 8 увеличение только при 40 v%
POM 10-30 −15 до −40 6
POM 24 об.% от −43 до −47 4 размер частиц от 7 до 36 мкм
PP 10-50 об.% от −11 до −46 8 напряжение разрыва; без обработки
PP 5-30 от −7 до −52 85 35 мкм; обработка силаном – без изменений
PS 5-25 об.% −5 до −15 5 плохая адгезия
PS 3-10 об.% от +5 до +15 5 хорошая адгезия
Графит
PA6 5-15 -1.От 4 до −7 90
Гидроксиапатит
HDPE 20 об.% +328 биоминерализация (зародышеобразование)
полиуретан −45 / + 25 21 необработанный / обработанный изоцианатом
Illite
PVC 1-4 +2.От 7 до +8 91 более 4%, снижение прочности на разрыв
Mg карбонат
LCP 20-60 +7 до +30 29 удлинение быстро снижается
Мг гидроксид
PEK 65 −15 63
PP 10-50 −1 до −23 64
Слюда
PA66 20-40 −13 до +27 50 увеличивается при уменьшении размера частиц
PBT 15-40 +12 до +65 50 увеличивается с концентрацией
PP 5-22 v% +14 до −7 9 нет обработка поверхности, удлинн.декр.
PP 5-22 об.% +18 до +14 9 Обработка 8 мас.% Акриловой кислоты
Миконит
PP 10- 60 +100 до +150 43 гидратированный алюмосиликат K-Mg (3 мкм)
Наночастицы
CIIR 2-8 phr +44 до + 197 88 нанографит
эпоксидный 2-24 +60 до +1800 56 монтмориллонит; слоистый композит
NBR 4 +20 до 131 68 монтмориллонит; различные модификаторы
PA6 5 +27 76 монтмориллонит
PA6 1 +153 77 гибридный наполнитель нанотрубка-глина
Кремнезем, кристаллический
полиуретан 10-50 +25 до +75 84 кварц (средн.размер частиц 1,4 мкм)
Кремнезем коллоидный
хитозан 2,5-15 +31 до +53 81 нанокремнезем
PC 1 -5 +1 до +4 74 Поверхность, покрытая метильными группами
PDMS 30-50 +5 до +40 65 увеличивается по мере уменьшения размера частиц
PMMA 1-13 +34 до +216 74 с предварительной обработкой силаном
полиуретан 10-50 +12 до +275 84 макс.при 40 мас.% (размер 10-20 нм)
PP 2 + 9 / + 18 69 необработанный / обработанный силаном нанокремнезем
PS 5-15 −4 до −42 74 с предварительной обработкой силаном
PVA1 2,5-15 +18 до +33 81 нанокремнезем
PVC 1 +22 и +33 89 30 и 130 нм диоксид кремния
диоксид кремния, осажденный
EPM 50 +500 до +700 37 в зависимости от обработки поверхности
Тальк
PE 2-10 +15 до +80 19,25
PP 40 +25 до +44 33900 35 в зависимости от фосфатного покрытия
PP 5-30 об.% от −20 до −25 38 прессование, без ориентации
PP 5-30 об.% 0 до +80 38 литье под давлением, с ориентацией на наполнитель
PP 5-30 об.% −25 до −36 53
Волластонит
LCP 20-60 от +5 до +15 29 удлинение быстро снижается
PA66 15-35 от −19 до −25 13 используется в сочетании со стекловолокном
Волокнистые наполнители
Арамидное волокно
фторэластомер 10 +260 90 035 66
Углеродное волокно
PP 60 +4 до +23 31 в зависимости от обработки поверхности
PTFE 0.1-3 +8 до +83 79 углеродные нанотрубки (макс. При 1 мас.%)
Стекловолокно
ABS 30 +40 12
LCP 20,60 от +15 до +40 29 быстрое уменьшение удлинения
PA6 50 +100 12
PA66 30 +100 12
PAI 30 +54 12
PBT 30 +75 12
PE 30 +60 до +185 12
PEK 2-7 +105 23
PEK 10-22 v% +50 до +90 90 035 7 длинное стекловолокно
PEEK 30 +75 12
PES 30 +55 12
POM 10-30 +25 до +75 6
PP 2-7 +30 до +100 7 длинное стекловолокно
PP 30 +50 12
PP 30 +90 24
PSU 30 +67 12
Полиамидное волокно
5-15 от −40 до −64 15 удлинение уменьшается от −23 до −86
Organic & amp; переработанные наполнители
Технический углерод
EPDM 10-60 +60 до +370 16 Изменение удлинения: от 0 до −22
фторэластомер 20 +200 66 увеличение удлинения на 100%
натуральный каучук 20-100 +40 до +100 2 изменение удлинения: от −30 до −70 %
SBR 10-90 +41 до +142
Целлюлоза
натуральный каучук 5-25 +35 до +55 18
Зола уноса
PE 10-50 +50 to +150 35 small частицы
PE 10-40 от −15 до +20 35 крупные частицы
Лигнин
NBR 26.9 −34 82 удлинение уменьшилось на 42%
PE 22-72 об.% −60 до −93 22 удлинение также быстро уменьшается
ППУ , молотый
натуральный каучук 20-80 от −20 до +60 2,30 пик увеличения около 30 частей на 100 частей
Древесная мука
EVA 5-45 от −53 до −71 80 древесное волокно
HDPE 20-40 от −15 / -23 до −35 / -47 78 мука / волокно
PP 20-50 −2 до +10 3 удлинение быстро уменьшается

Данные в таблице 8.1 показывают, как можно улучшить (или уменьшить) прочность композита на разрыв. Следующие факторы способствуют повышению прочности на разрыв:

Размер частиц (наночастицы, включая технический углерод и коллоидный диоксид кремния, являются примерами наполнителей, которые обычно способствуют увеличению прочности на разрыв; сравните эффект размер частиц зависит от адгезионных свойств ПВА при использовании карбоната кальция разного размера)

Форма частиц (увеличение соотношения сторон в определенном диапазоне улучшает свойства при растяжении; см. примеры для волокнистых наполнителей и слюды)

Взаимодействие с матрицей (необработанный карбонат кальция в полиэтилене снижает прочность на разрыв, но после модификации фосфатом прочность на разрыв увеличивается; стеклянные шарики могут уменьшать или увеличивать прочность на разрыв в зависимости от их межфазной адгезии; слюда и тальк дают аналогичный эффект в PP; полиамидное волокно не усиливает натуральный каучук, потому что o f отсутствие взаимодействия)

Концентрация (отношение прочности на разрыв не является линейной функцией концентрации; существует определенная критическая концентрация, выше которой дальнейшее увеличение концентрации наполнителя снижает предел прочности на разрыв)

Правильный выбор пары наполнитель-матрица (должно быть взаимодействие между наполнителем и матрицей; некоторые комбинации приводят к неблагоприятным результатам результаты; есть случаи (см. алюмосиликат с PVAc), когда повышенное взаимодействие снижает предел прочности из-за увеличения жесткости материала)

Рисунок 8.1 показано влияние формы частицы на свойства при растяжении. 6 Оба отношения линейны с объемной долей наполнителя, но указывают в разных направлениях. Экспериментальные данные для стеклянных шариков соответствуют модели Эйнштейна (см. Уравнение 8.2) с a = -1,72 и b = 1. Отрицательное значение коэффициента «а» указывает на то, что наличие стеклянных шариков оказывает ослабляющее действие на композит из-за разрыва сцепления. Слабая адгезия и расслоение уменьшают объемную долю композита, которая может выдерживать приложенную нагрузку.Данные по стекловолокну соответствуют модели Келли и Тайсона (см. Уравнение 8.6). По модели было рассчитано, что коэффициент эффективности ориентации волокна равен 0,3. Этот коэффициент больше, чем значение 0,2, которое обычно используется для произвольно ориентированных волокон. Более высокое значение является результатом того, что образцы для испытаний приготовлены литьем под давлением, которое имеет тенденцию ориентировать волокна.

Рисунок 8.1. Прочность на разрыв ПОМ с наполнителем из стекловолокна и стеклянных шариков.

[Адаптировано с разрешения Hashemi, S; Гилбрайд, Массачусетс; Ходжкинсон, Дж., Дж.Мат. Sci. , 31 , 19, 5017-25, 1996.] Copyright © 1996

На рисунке 8.2 показано влияние расстояния между частицами на свойства растяжения композита, наполненного стеклянными шариками. Добавление стеклянных шариков обычно снижает прочность на разрыв композита. Увеличение расстояния между частицами способствует увеличению прочности композита на разрыв. 4

Рисунок 8.2. Влияние взаимного расстояния между частицами на прочность на разрыв ПОМ, заполненного стеклянными шариками.

[Адаптировано с разрешения Hashemi, S; Din, кДж; Низкая, П, Полим. Engng. Sci. , 36 , 13, 1807-20, 1996.] Copyright © 1996

Относительное удлинение обычно обратно пропорционально пределу прочности на разрыв, что означает, что увеличение прочности на разрыв наполненного материала обычно способствует уменьшению удлинения. В таблице 8.1 представлены два разных случая (EPDM и фторполимер, армированный углеродной сажей). В первом случае (EPDM) удлинение остается постоянным в определенном диапазоне концентраций технического углерода.Во втором случае (фторполимер) при добавлении наполнителей увеличиваются как растяжение, так и относительное удлинение. Такие свойства могут быть получены с небольшими взаимодействующими частицами, которые способствуют физическому сшиванию относительно слабой матрицы. Но в большинстве случаев уменьшение удлинения является ожидаемым результатом армирования.

A286 Болты | A-286

A286 / Alloy 660 (1.4980) для превосходной стойкости к высокотемпературному окислению

Болты A286 (1.4980), также известные как болты Alloy 660, представляют собой сплав нержавеющей стали, содержащий железо, никель и хром.Болты A286 известны своей высокой прочностью, сопротивлением ползучести и стойкостью к окислению при повышенных температурах после затвердевания. В результате болты A286 обеспечивают высокий уровень прочности от комнатной температуры до примерно 1300 ° F (700 ° C).

Болты

A286 также обладают средней устойчивостью к коррозии. Хотя их не следует использовать в сильнокислой среде, они обеспечивают отличную стойкость к окислению до 1500 ° F (815 ° C) в условиях, которые обычно встречаются в высокотемпературных выхлопных потоках.

Области применения

Благодаря свойствам сплава 660 / A286, эти болты часто используются в высокотемпературных двигателях, коллекторах, выхлопных газах и турбинах, а также в морских нефтегазовых установках. Кроме того, сплав A286 / Alloy 660 также немагнитен и находит свою нишу в немагнитном криогенном оборудовании. Extreme Bolt & Fastener также обеспечивает соответствие A286 спецификации ASTM A453 Grade 660. Эта спецификация обеспечивает точные стандарты свойств при растяжении и разрушении под напряжением, что имеет решающее значение для многих высокотемпературных применений.

Ресурсы: Характеристики крутящего момента A286

Доступные типы болтов: Болты с шестигранной головкой, болты с буртиком


ASTM A453 Grade 660

Спецификация материалов на шпильки ASTM A453 и другие болты 660 застежки. Это гарантирует, что крепежные детали соответствуют стандартам прочности для использования в высокотемпературных болтовых соединениях. ASTM A453 Grade 660 подразделяется на 4 класса свойств / термических обработок: A, B, C и D, каждый из которых имеет различные свойства при растяжении и разрушении под напряжением.Наиболее распространенными из классов ASTM 453 являются классы A или D. Марки A, B и C имеют одинаковый минимальный предел прочности на разрыв и минимальный предел текучести 130 фунтов на квадратный дюйм и 85 фунтов на квадратный дюйм соответственно. Однако марка D имеет значительно лучший выход с минимальным пределом прочности при растяжении 130 фунтов на квадратный дюйм и минимальным пределом текучести 105 фунтов на квадратный дюйм.

Дополнительные характеристики A286 / сплава 660, холодная обработка и термообработка

Термическая обработка AMS A286 / сплава 660

По номерам AMS наиболее распространенным для A286 / сплава 660 является AMS 5737 (такой же, как и класс A), а затем AMS 5732 (такой же, как Grade B).

Крепежные детали из сплава A286 / сплава 660, обработанные холодным способом

Для дополнительной прочности, A286 может быть подвергнут старению и холодной обработке для достижения минимального предела прочности на растяжение 160 фунтов на квадратный дюйм по запросу.

Дополнительные характеристики

UNS S66286, ASTM A453, AMS 5525, AMS 5726, AMS 5732, AMS 5737, AMS 5804, EN 1.4980, GE B50T1181, GE B50T12, GE B50T81, Werkstoff

801, AMS2000, ASTM

/ Химический состав сплава 660


Механические свойства

Прочность на разрыв

Механические свойства пластмасс


Что такое предел прочности на разрыв? Прочность на растяжение – это способность пластика выдерживать максимальное количество растягивающего напряжения при растяжении или растяжении без повреждений.Это момент, когда материал переходит от упругой к пластической деформации.
  • Упругая деформация – Когда напряжение снимается, материал возвращается к размеру, который был до приложения нагрузки. Действительно для небольших деформаций (кроме каучуков). Деформация обратимая, непостоянная
  • Пластическая деформация – Когда напряжение снимается, материал не возвращается к своему прежнему размеру, но происходит постоянная необратимая деформация.

Прочность на растяжение часто называют пределом прочности при растяжении и в единицах силы на площадь поперечного сечения .

Существует три типа прочности на разрыв (см. График 1 ниже):

  • Предел текучести (A) – Напряжение, которое материал может выдержать без остаточной деформации
  • Предел прочности (B) – Максимальное напряжение, которое может выдержать материал
  • Разрывная нагрузка (C) – Координата напряжения на кривой зависимости напряжения от деформации в точке разрыва

Другими словами, материалы сначала деформируются упруго – когда вы снимаете напряжение, они возвращаются к своей первоначальной форме.Затем с большей силой они деформируются пластически, это и есть текучесть – когда вы снимаете напряжение, они постоянно растягиваются и принимают новую форму. Наконец они ломаются; в конечном итоге это растягивающее напряжение или предел прочности.

»Выберите подходящий пластик с« хорошей прочностью на разрыв », отвечающий вашим требованиям

Предел прочности на разрыв (TS) при разрыве измеряет максимальное напряжение, которое пластиковый образец может выдержать при растяжении перед разрушением. Некоторые материалы могут резко сломаться (хрупкое разрушение), в то время как другие деформируются или растянутся перед разрушением.Он измеряется как растягивающая или сжимающая нагрузка, необходимая для разрушения чего-либо.

Следовательно, это одно из важных механических свойств для:

  • Оценка материала
  • Контроль качества
  • Конструкция конструкции
  • Моделирование и
  • Анализ отказов

Узнайте больше о прочности на разрыв при разрыве:

»Разница между пределом прочности на разрыв и пределом текучести
» Как измерить свойства пластмасс на растяжение?
»Значимость свойств при растяжении и факторов, влияющих на предел прочности пластмасс
» Прочность на разрыв (растяжение) – значения свойств для некоторых пластмасс

Предел текучести по сравнению сПредел прочности


Предел текучести – это напряжение, которое материал может выдержать без остаточной деформации, или точка, при которой он больше не возвращается к своим первоначальным размерам (на 0,2% по длине). Принимая во внимание, что предел прочности при растяжении – это максимальное напряжение, которое может выдержать материал при растяжении или растяжении до разрушения или разрушения.
  • Предел текучести можно увидеть на кривой напряжения-деформации как точку, в которой график больше не является линейным.
  • Поскольку довольно сложно определить точную точку, в которой линия перестает быть линейной, предел текучести обычно является точкой, где значение на кривой напряжения-деформации равно 0.2% от того, что было бы, если бы он был полностью линейным

Типичная кривая напряжения-деформации

Кривая напряжения-деформации


Когда к объекту прикладывается растягивающая сила (растягивающая сила), он расширяется, и его поведение можно получить с помощью кривой зависимости напряжения от деформации в области упругой деформации (известный закон Гука). Расширение, создаваемое силой, зависит не только от материала, но и от других факторов, таких как размеры объекта (например, длина, толщина и т. Д.).)

Напряжение определяется как сила на единицу площади пластика и имеет единицы Нм -2 или Па. Формула для расчета растягивающего напряжения:

σ (напряжение) = F / A

Где σ – напряжение (в ньютонах на квадратный метр или, что эквивалентно, в паскалях), F – сила (в ньютонах, обычно обозначаемая как N), а A – площадь поперечного сечения образца.

В то время как деформация определяется как удлинение на единицу длины. А поскольку это отношение длин, деформация не имеет единиц.

ε (деформация) = ΔL / L 0 ; ΔL = L-L 0

Где L 0 – исходная длина растягиваемого стержня, а L – его длина после растяжения. ΔL – это удлинение стержня, разница между этими двумя длинами.

Узнайте больше о других механических свойствах: Модуль Юнга , Прочность , Твердость , Удлинение при текучести , Удлинение при разрыве , Прочность при растяжении

Единицы измерения прочности на разрыв


В Международной системе единицей измерения прочности на разрыв является паскаль (Па) (или мегапаскали, МПа или даже ГПа, мегапаскали), что эквивалентно ньютонам на квадратный метр (Н / м 2 ).

В США для удобства измерения прочности на разрыв обычно используются фунты-сила на квадратный дюйм (фунт-сила / дюйм 2 или фунт / кв. Дюйм) или килограмм на квадратный дюйм (kpsi).

ПРИМЕЧАНИЕ : В инженерном деле, прочность и жесткость – понятия, которые часто путают. Чтобы узнать о правильной классификации материалов, прочтите «Жесткость » здесь.


Графики напряжения-деформации для типичного эластомера, гибкого пластика, жесткого пластика и волокна
(Источник: Принципы полимеризации, четвертое издание, Джордж Одиан)

Как измерить свойства пластмасс на растяжение?


Испытания на растяжение измеряют силу, необходимую для разрушения образца, и степень, в которой образец растягивается или удлиняется до этой точки разрыва.

В общем, «методы испытаний на растяжение» применяются для измерения свойств пластмасс на растяжение. Обычно используются следующие методы:

  • ASTM D638 – Стандартный метод испытаний свойств при растяжении пластмасс
  • ISO 527-1: 2012 – Определение свойств при растяжении. Общие принципы

Конечно, существует несколько других методов, помимо перечисленных ниже, но они здесь не обсуждаются.

Методы испытаний ASTM D638 и ISO 527 Методы испытаний
ASTM D638 и ISO 527 охватывают определение свойств растяжения пластмасс и пластиковых композитов в определенных условиях в виде стандартных образцов для испытаний в форме гантелей.Определяемые условия могут варьироваться от предварительной обработки, температуры, влажности до скорости испытательной машины.

Методы используются для исследования поведения испытуемых образцов при растяжении.

Посмотрите это интересное видео об испытании пластмасс на микропрочность на растяжение в соответствии с ASTM D638


Источник: ADMET

И, по результатам испытаний на растяжение можно сделать следующие расчеты:


Для ASTM D638 скорость испытания определяется спецификацией материала.Для ISO 527 скорость испытания обычно составляет 5 или 50 мм / мин для измерения прочности и удлинения и 1 мм / мин для измерения модуля.

Экстензометр – это устройство, которое используется для измерения изменений длины объекта. Это полезно для измерений напряжения-деформации и испытаний на растяжение.

Значение свойств при растяжении


  • Свойства при растяжении предоставляют полезные данные для инженерного проектирования пластмасс.
  • Свойства прочности на растяжение часто включаются в спецификации материалов для обеспечения качества.
  • Свойства растяжения часто измеряются при разработке новых материалов и процессов, чтобы можно было сравнивать различные материалы и процессы.
  • Наконец, свойства при растяжении часто используются для прогнозирования поведения материала при формах нагрузки, отличных от одноосного растяжения.

Факторы, влияющие на предел прочности пластмасс на растяжение


Прочность полимеров определяется их:
  • Молекулярная масса : Прочность полимера повышается с увеличением молекулярной массы и достигает уровня насыщения при некотором значении молекулярной массы.
    • При более низкой молекулярной массе – полимерные цепи слабо связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса, и цепи могут легко перемещаться, что отвечает за низкую прочность, хотя кристалличность присутствует
    • У полимера с более высокой молекулярной массой – Полимерные цепи становятся большими и, следовательно, сшиваются, придавая полимеру прочность

  • Сшивание : Сшивание ограничивает движение цепей и увеличивает прочность полимера.

  • Кристалличность : Кристаллическая фаза полимера увеличивает прочность; следовательно, межмолекулярная связь более значительна. Следовательно, деформация полимера может привести к более высокой прочности, приводящей к ориентированным цепям.

Помимо этой скорости испытания, уровень ориентации волокон, температура, содержание наполнителя и т. Д. Также влияют на значения прочности на разрыв термопластов.

Найдите коммерческие марки, соответствующие вашим целевым механическим свойствам, с помощью “ Property Search – Предел прочности при разрыве фильтра “в базе данных Omnexus Plastics:

Значения прочности на разрыв (растяжение) некоторых пластмасс


Щелкните, чтобы найти полимер, который вы ищете:
A-C | E-M | PA-PC | PE-PL | ПМ-ПП | PS-X
Название полимера Мин. Значение (МПа) Максимальное значение (МПа)
ABS – Акрилонитрилбутадиенстирол
29.8 43,0
ABS огнестойкий
30,0 50,0
ABS для высоких температур 30,0 60,0
АБС ударопрочный 30,0 45,0
Смесь АБС / ПК – Смесь акрилонитрилбутадиенстирола / поликарбоната
40,0 50,0
Смесь АБС / ПК 20% стекловолокна 75.0 80,0
ABS / PC огнестойкий
40,0 55,0
Аморфная смесь TPI, сверхвысокая температура, химическая стойкость (высокая текучесть) 105,0 105,0
Аморфная смесь TPI, сверхвысокая температура, химическая стойкость (стандартный поток) 160,0 160,0
Аморфный TPI, высокая температура нагрева, высокая текучесть, бессвинцовая пайка, 30% GF 147.0 147,0
Аморфный TPI, высокая температура, высокая текучесть, прозрачный, бессвинцовый припой (высокая текучесть) 74,0 74,0
Аморфный TPI, высокотемпературный, высокопроизводительный, прозрачный, бессвинцовый припой (стандартный поток) 70,0 70,0
Аморфный TPI, высокая температура, химическая стойкость, 260C UL RTI 119,0 119,0
Аморфный TPI, умеренный нагрев, прозрачный 78.0 78,0
Аморфный TPI, умеренное нагревание, прозрачный (одобрен для контакта с пищевыми продуктами) 78,0 78,0
Аморфный TPI, умеренное нагревание, прозрачный (степень высвобождения из пресс-формы) 78,0 78,0
Аморфный TPI, умеренное нагревание, прозрачный (в форме порошка) 78,0 78,0
ASA – Акрилонитрилстиролакрилат
47.0 56,0
Смесь ASA / PC – Смесь акрилонитрил-стиролакрилата / поликарбоната
45,0 50,0
ASA / PC огнестойкий 48,0 48,0
Смесь ASA / PVC – Смесь акрилонитрил-стиролакрилата / поливинилхлорида 45,0 50,0
CA – Ацетат целлюлозы
24,0 52,0
CAB – бутират ацетата целлюлозы
18.0 48,0
CP – пропионат целлюлозы 14,0 50,0
COC – Циклический олефиновый сополимер
46,0 63,0
ХПВХ – хлорированный поливинилхлорид
45,0 60,0
ETFE – этилентетрафторэтилен
45,0 45,0
ECTFE 45,0 54.0
EVA – этиленвинилацетат
7,0 30,0
EVOH – Этиленвиниловый спирт
30,0 205,0
FEP – фторированный этиленпропилен
19,0 21,0
HDPE – полиэтилен высокой плотности
30,0 40,0
HIPS – ударопрочный полистирол
20.0 45,0
HIPS огнестойкий V0 15,0 30,0
Иономер (сополимер этилена и метилакрилата)
11,0 37,0
LCP – Жидкокристаллический полимер
175,0 175,0
LCP Армированный углеродным волокном 190,0 240,0
LCP армированный стекловолокном 160.0 220,0
LCP Минеральное наполнение 110,0 180,0
LDPE – полиэтилен низкой плотности
10,0 20,0
ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности
25,0 45,0
PA 11 – (Полиамид 11) 30% армированный стекловолокном
80,0 136,0
PA 11, проводящий 37.0 37,0
PA 11, гибкий 43,0 59,0
PA 11, жесткий 37,0 58,0
PA 12 (Полиамид 12), проводящий 39,0
PA 12, армированный волокном 72,0 145,0
PA 12, гибкий 50,0 56,0
PA 12, со стекловолокном 37.0 50,0
PA 12, жесткий 56,0 69,0
PA 46 – Полиамид 46
65,0 85,0
PA 46, 30% стекловолокно 128,0 132,0
PA 6 – Полиамид 6
50,0 95,0
PA 6-10 – Полиамид 6-10
50,0 65,0
PA 66 – Полиамид 6-6
50.0 95,0
PA 66, 30% стекловолокно 100,0 125,0
PA 66, 30% Минеральное наполнение 45,0 200,0
PA 66, ударно-модифицированная, 15-30% стекловолокна 90,0 120,0
PA 66, модифицированный удар
40,0 50,0
Полиамид полуароматический 60,0 60.0
PAI – полиамид-имид
190,0 195,0
PAI, 30% стекловолокно 210,0 210,0
PAI, низкое трение 125,0 165,0
PAN – Полиакрилонитрил 50,0 65,0
PAR – Полиарилат
25,0 65,0
PARA (Полиариламид), 30-60% стекловолокна
190.0 280,0
PBT – полибутилентерефталат
40,0 50,0
PBT, 30% стекловолокна 135,0 140,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно 90,0 160,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно огнестойкое 90,0 140,0
ПК – поликарбонат, жаростойкий
55.0 77,0
Смесь ПК / ПБТ – смесь поликарбоната / полибутилентерефталата со стеклянным наполнением 62,0 110,0
PCTFE – Полимонохлортрифторэтилен
32,0 40,0
PE – Полиэтилен 30% стекловолокно
52,0 63,0
PEEK – Полиэфирэфиркетон
90,0 150,0
PEEK, армированный 30% углеродным волокном 200.0 220,0
PEEK, армированный стекловолокном, 30% 150,0 180,0
PEI – Полиэфиримид
90,0 100,0
PEI, 30% армированный стекловолокном 150,0 160,0
PEI, минеральное наполнение
90,0 100,0
PEKK (Полиэфиркетонекетон), с низкой степенью кристалличности
89.5 89,5
PESU – Полиэфирсульфон
70,0 90,0
PESU 10-30% стекловолокно 75,0 140,0
ПЭТ – полиэтилентерефталат
45,0 70,0
ПЭТ, 30% армированный стекловолокном 140,0 160,0
ПЭТ, 30/35% армированный стекловолокном, ударно-модифицированный 100.0 110,0
ПЭТГ – полиэтилентерефталат гликоль
40,0 40,0
PE-UHMW – полиэтилен – сверхвысокомолекулярный вес 39,0 49,0
PFA – перфторалкокси
27,0 30,0
PGA – полигликолиды 68,9 68,9
PHB – Полигидроксибутират
25.0 27,0
PHB-V (5% валерат) 35,0 37,0
PI – полиимид
72,0 120,0
PLA – полилактид
52,0 54,0
PLA – Полилактидные высокотемпературные пленки 102,2 104,2
PMMA – полиметилметакрилат / акрил
38,0 70.0
PMMA (акрил) High Heat 65,0 79,0
ПММА (акрил) с модифицированным ударным воздействием
35,0 65,0
PMP – Полиметилпентен
16,0 18,0
PMP 30% армированный стекловолокном 60,0 68,0
PMP Минеральное наполнение 17,0 18,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / углеродное волокно, длинный, 30% наполнителя по весу 290.0 290,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / углеродное волокно, длинный, 40% наполнителя по весу 305,0 305,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 40% наполнителя по весу 230,0 230,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 40% наполнителя по весу 210,0 210,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 50% наполнителя по весу 270.0 270,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 50% наполнителя по весу 230,0 230,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 60% наполнителя по весу 270,0 270,0
Полиамид 66 (нейлон 66) / стекловолокно, длинное, 60% наполнителя по весу 250,0 250,0
Гомополимер полипропилена (гомополимер ПП) / стекловолокно, длинное, 30% наполнителя по весу 120.0 120,0
Гомополимер полипропилена (гомополимер ПП) / стекловолокно, длинное, 40% наполнителя по весу 130,0 130,0
Гомополимер полипропилена (гомополимер ПП) / стекловолокно, длинное, 40% наполнителя по весу 120,0 120,0
Гомополимер полипропилена (гомополимер ПП) / стекловолокно, длинное, 50% наполнителя по весу 130.0 130,0
Гомополимер полипропилена (гомополимер ПП) / стекловолокно, длинное, 50% наполнителя по весу 130,0 130,0
ПОМ – Полиоксиметилен (Ацеталь)
60,0 70,0
ПОМ (Ацеталь) с модифицированным ударным воздействием
45,0 60,0
ПОМ (Ацеталь) Низкое трение 50,0 70,0
ПОМ (Ацеталь) Минеральное наполнение
50.0 75,0
PP – полипропилен 10-20% стекловолокно
35,0 56,0
ПП, 10-40% минерального наполнителя 18,0 24,0
ПП, 10-40% талька с наполнителем 21,0 28,0
PP, 30-40% армированного стекловолокном 42,0 70,0
Сополимер PP (полипропилен)
30.0 35,0
PP (полипропилен) гомополимер
20,0 40,0
ПП, модифицированный при ударе
23,0 35,0
PPA – полифталамид
85,0 85,0
PPA, 30% минеральное наполнение 79,0 81,0
PPA, 33% армированный стекловолокном 192,0 194.0
PPA, усиление 33% стекловолокном – высокая текучесть 162,0 163,0
PPA, 45% армированный стекловолокном 227,0 229,0
PPE – полифениленовый эфир
45,0 60,0
СИЗ, 30% армированные стекловолокном 100,0 130,0
СИЗ, огнестойкий 45,0 55.0
СИЗ, модифицированные при ударе 45,0 55,0
СИЗ с минеральным наполнителем 65,0 75,0
PPS – полифениленсульфид
50,0 80,0
PPS, армированный стекловолокном на 20-30% 130,0 150,0
PPS, армированный стекловолокном на 40% 120,0 150,0
PPS, проводящий 60.0 140,0
PPS, стекловолокно и минеральное наполнение 60,0 150,0
PPSU – полифениленсульфон
75,8 76,0
ПС (полистирол) 30% стекловолокно 70,0 70,0
ПС (Полистирол) Кристалл 35,0 60,0
PS, высокая температура 40,0 60.0
PSU – полисульфон
70,0 80,0
Блок питания, 30% армированный стекловолокном 100,0 125,0
PSU Минеральное наполнение 65,0 70,0
PTFE – политетрафторэтилен
0,0 10,0
ПТФЭ, армированный стекловолокном на 25% 15,0 20,0
ПВХ (поливинилхлорид), армированный 20% стекловолокном
60.0 90,0
ПВХ, пластифицированный
7,0 25,0
ПВХ, с пластиковым наполнением 10,0 25,0
ПВХ жесткий
35,0 60,0
ПВДХ – поливинилиденхлорид
20,0 35,0
PVDF – поливинилиденфторид
40,0 50.0
SAN – Стиролакрилонитрил
65,0 85,0
SAN, армированный стекловолокном на 20% 100,0 120,0
SMA – малеиновый ангидрид стирола
35,0 55,0
SMA, армированный стекловолокном на 20% 56,0 75,0
SMA, огнестойкий V0 20,0 25.0
SMMA – метилметакрилат стирола
30,0 60,7
SRP – Самоупрочняющийся полифенилен 159,0 207,0
TPS / PE – смесь термопластичного крахмала и полиэтилена (протестировано 30 микронных пленок) 20,0 20,0
XLPE – сшитый полиэтилен
11,0 32,0

Коммерчески доступные марки полимеров с высоким пределом прочности на разрыв

Узнайте больше о других механических свойствах: Модуль Юнга , Прочность , Твердость , Удлинение при текучести , Удлинение при разрыве , Прочность при растяжении


Микроструктуры, межфазная структура и свойства растяжения при комнатной температуре магниевых материалов, армированных субмикронным SiCp с высоким содержанием

Настоящая работа направлена ​​на исследование обработки обработки магния, армированного 1 мкм частицами карбида кремния (SiCp), с использованием литья с перемешиванием в сочетании с ультразвуковой вибрацией.Настоящие исследования были выполнены на шести различных материалах: (а) сплав AZ31B без частиц, (б) композиты SiCp / AZ31B с 5 об.%, Изготовленные с различным временем перемешивания полутвердого вещества (5 мин, 10 мин, 15 мин и 20 мин). , (в) композит с 20 об.% SiCp. Было подтверждено влияние предварительной обработки 1 мкм / SiCp и времени перемешивания на микроструктуру и межфазную смачиваемость, а также механические свойства материалов. Как короткое, так и продолжительное время перемешивания дисперсии частиц привело к агломерации частиц.Результаты исследования микроструктуры и свойств растяжения показали, что используются оптимальные параметры перемешивания 625 ° C / 1500 об / мин / 15 мин, и композит SiCp / AZ31B с 20 об.% Был изготовлен при оптимальных параметрах перемешивания. Применение оптимальных параметров перемешивания для обработки привело к однородному распределению частиц. Добавление SiCp приводит к уменьшению зерна матрицы, и композит SiCp / AZ31B с 20 об.% Показал меньший размер зерна, чем. 5 об.% Композит SiCp / AZ31B. Граница между SiCp и матрицей четкая, а межфазная смачиваемость хорошая.Результаты испытаний на растяжение показывают, что с увеличением содержания SiCp прочность увеличивается, а пластичность снижается.

1 Введение

Магниевые сплавы долгое время считались многообещающими материалами в автомобильной, аэрокосмической и 3C отраслях промышленности из-за их легкого веса, высокой удельной прочности, хорошего демпфирования, пригодности для вторичной переработки и обрабатываемости [1]. Магний с его плотностью 1,74 г / см3 составляет примерно 2/3 плотности алюминия и 1/5 плотности стали [2, 3]. Между тем, по плотности он самый легкий среди всех металлических конструкционных материалов.Однако по сравнению со сталью и алюминиевыми сплавами возможности применения магниевых сплавов в машиностроении ограничены. Это связано с его гексагональной плотноупакованной кристаллической структурой (ГПУ) и ограниченным количеством систем скольжения, эти причины приводят к низкой прочности и плохой формуемости [4]. К тому же разочаровывают жесткость, износостойкость и асимметрия текучести. Армирование композитов с магниевой матрицей (КММ) твердыми и термически стабильными частицами часто улучшает износостойкость, жесткость и прочность магниевых сплавов [5, 6].В настоящее время выполнено большое количество исследовательских работ, таких как порошковая металлургия [7], литье с перемешиванием [8], осаждение дезинтегрированного расплава [9], механическое легирование [10] и т. Д., Для получения ГМК, но литье с перемешиванием лучше среди этих методов подготовки. Причины заключаются в простоте технологического процесса, простоте эксплуатации, высоких выходах и низкой стоимости, и он считается лучшим выбором для изготовления композитов с высоким содержанием SiCp.

Хорошо известно, что многие факторы влияют на микроструктуру и механические свойства ММС, армированных частицами.Б.Н. Sahoo et al. [11] синтезировали мелкодисперсные (TiC-TiB 2 ) композиты с магниевой матрицей на месте с помощью нового процесса литья с перемешиванием. Их работы показывают, что прочность композита связана с однородным распределением гибридного армирования (TiC-TiB 2 ). G.Q. Han et al. [12] обсудили факторы, связанные с хорошей межфазной связью между УНТ и матрицей, которая важна для механических свойств композита. Более того, когда композит изготавливается методом перемешивания, параметры перемешивания также являются очень важными факторами.Следовательно, при производстве

ММС с однородным распределением частиц и замечательными механическими свойствами необходимо оптимизировать технологические параметры.

Есть исследования, посвященные MMC, изготовленным полутвердым литьем с перемешиванием в сочетании с ультразвуковой вибрацией. Однако, по сравнению с традиционной техникой литья с перемешиванием, существует ограниченное количество исследований с использованием литья с перемешиванием в сочетании с ультразвуковой вибрацией для изготовления субмикронных ММС, армированных SiCp. В этом исследовании оптимизированное время перемешивания для получения 5 об.% SiCp / AZ31B было подтверждено получение MMC с однородной микроструктурой и хорошими механическими свойствами. Основные цели в этом процессе – синтез композита с высоким содержанием SiCp и понимание влияния параметров частиц на микроструктуру и механические свойства.

2 Экспериментальная часть

В эксперименте использовался AZ31B с химическим составом 2.7Al-0.8Zn-Mg (мас.%). Армирующие элементы, SiCp 1 мкм, приобретаются в компании white Dove Co., Ltd., Чжэнчжоу, Китай.Изготовление композитов с высоким содержанием SiCp включало две части: оптимизацию параметров перемешивания 5 об.% SiCp / AZ31B композитов и заливку с перемешиванием 20 об.% SiCp / AZ31B композита. Принципиальная схема на рис. 1 иллюстрирует оборудование для изготовления композита. Сначала около 1 кг сплава AZ31B загружали в тигель из мягкой стали, выдерживали в электрической печи сопротивления в защитной атмосфере (CO 2 + SF 6 ). Температурно-временная последовательность литья с перемешиванием с помощью ультразвуковой обработки показана на рис.2. Слиток сплава сначала плавили при 720 ° C и выдерживали при этой температуре в течение 10 мин. После этого расплав охладился до ~ 625 C. На рис. 3 показана массовая доля твердое-жидкое в полутвердой суспензии. Твердые фракции увеличивали примерно до 45 мас.% (~ 625 ° C), чтобы сохранить полутвердое состояние. Предварительно нагретый (до 650 C) SiCp добавляли в вихрь расплава магния при перемешивании. Композиционную суспензию перемешивали при температурах 625 90 908 ° C со скоростью перемешивания 1500 об / мин в течение 5, 10, 15 и 20 минут соответственно.Обозначения композитов, изготовленных по четырем параметрам изготовления, перечислены в таблице 1. После перемешивания полутвердого вещества полутвердую смесь повторно нагревали до 720 ° C и обрабатывали ультразвуком при 50 Гц при мощности 500 Вт в течение 20 мин. Наконец, расплав переносили в предварительно нагретую стальную форму (450 ± ° C) и затвердевали при давлении около 100 МПа. На основе оптимизированных технологических параметров композитов 5 об.% SiCp / AZ31B был также изготовлен композит с 20 об.% SiCp / AZ31B при тех же параметрах перемешивания.

Рис. 1

Принципиальная схема изготовления MMC с использованием перемешиваемого литья. (а) перемешивающий аппарат, (б) ультразвуковой вибрационный аппарат.

Рисунок 2

Температурно-временная последовательность при изготовлении композитов методом литья с перемешиванием с помощью ультразвуковой вибрации.

Рисунок 3

Массовая доля твердого и жидкого в полутвердом шламе.

Таблица 1

Обозначения композитов

-5
скорость перемешивания (об / мин) Температура перемешивания (° C) Время перемешивания (мин) обозначение
1500 ST34 5
1500 625 10 ST-10
1500 625 15 ST-15
1500 625 20 ST-20

Микроструктуры различных материалов наблюдались с помощью оптической микроскопии (OM) и сканирующей электронной микроскопии (SEM).Для травления использовали раствор смеси 100 мл чистой воды и 4 г щавелевой кислоты. Программное обеспечение Image-Pro Plus (IPP) использовалось для выявления размеров зерна матрицы. Испытания образцов на растяжение проводились на машине для испытания материалов Instron5569 со скоростью ползуна 0,5 мм / мин при комнатной температуре.

3 Результаты и обсуждения

3.1 Оптимизация времени перемешивания

На рис. 4 показаны микрофотографии, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, композита, изготовленного с разным временем перемешивания (ST-5, ST-10, ST-15, ST-20).По сравнению с ST-5, распределение частиц ST-10 более однородное при увеличении времени перемешивания. В частности, были устранены некоторые островковые зоны распределения частиц и разорванные локальные скопления частиц. Однако некоторые богатые частицами зоны все еще появляются в композите, полученном при времени перемешивания 10 мин. По сравнению с ST-5 и ST-10, ST-15 показывает, что агломерация SiCp не превосходит

Рис. 4

СЭМ-графики композитов SiCp / AZ31B, изготовленных полутвердыми ультразвуковыми колебаниями при перемешивании с разным временем перемешивания.

ist в макроскопических областях образца ST-15. Это означает, что возможно дальнейшее увеличение времени перемешивания более 10 минут. Причина в том, что абсорбция газа и окисление приготовленных композитов не происходило в ST-15, как показано на рис. 4 (c). Следовательно, распределение SiCp может быть улучшено с увеличением времени перемешивания. Дальнейшее продолжительное время перемешивания увеличит агломерат SiCp, как показано на рис. 4 (d). Увеличение времени перемешивания, безусловно, увеличивает вязкость расплава Mg, что может заметно ослабить эффект ультразвуковой кавитации [13].Кроме того, длительное перемешивание приведет к абсорбции газа и окислению материала. Поэтому оптимизированное время перемешивания 15 минут считается хорошим для композита 5 об.% SiCp / AZ31B.

Предел прочности на разрыв композитов SiCp / AZ31B, изготовленных с помощью полутвердой ультразвуковой вибрации при перемешивании с разным временем перемешивания полутвердого вещества, показан на рис. 5. Кроме того, с увеличением времени перемешивания предел прочности на разрыв 5 об.% SiCp / AZ31B сначала увеличивается, а затем уменьшается.Для сравнения: предел прочности композитов, изготовленных при разном времени перемешивания, ST-15 на 33 МПа, 5 МПа и 21 МПа выше, чем у композитов, полученных при 5 мин, 10 мин и 20 мин, повторно

Рисунок 5

Предел прочности на разрыв композитов SiCp / AZ31B, изготовленных полутвердым перемешиванием с помощью ультразвуковой вибрации с разным временем перемешивания.

предположительно. Как и ожидалось, применение параметров перемешивания ST-15 повысило предел текучести (YS) и предел прочности при растяжении (UTS), в основном за счет равномерного распределения частиц.Кроме того, повышенная прочность композита, изготовленного на ST-15, может быть объяснена уменьшенным окислением при умеренном времени перемешивания 15 мин и контролируемыми межфазными реакциями, как показано на рис. 4 (с).

3.2 Отливка с перемешиванием из композита SiCp / AZ31B с высоким содержанием

Согласно результатам анализа, приведенным выше, используемые параметры перемешивания составляли 625 C / 1500 об / мин / 15 мин для 20 об.% SiCp / AZ31B композита, изготовленного методом литья с перемешиванием . Рис. 6а и б показаны СЭМ-изображения 20 об.% SiCp / AZ31B композит. Было обнаружено, что добавление SiCp с высоким содержанием приводит к значительному увеличению количества SiCp. Между тем, SiCp были распределены в магниевой матрице однородно, и кластеров частиц не наблюдалось. Это означает, что оптимальные параметры перемешивания были разумными и практически осуществимыми из-за хорошего распределения частиц, которое делает возможным 625 C / 1500 об / 15 мин для полутвердого процесса перемешивания композита 20 об.% SiCp / AZ31B. Микрофотография с большим увеличением 20 об.% SiCp / AZ31B показан на рис. 6б. Можно заметить, что SiCp хорошо диспергирован в металлической матрице, и между ними нет прямого контакта, что обеспечивает хорошую смачиваемость между SiCp и матрицей. Кроме того, наблюдалась сплошная граница раздела без включений. Эту причину можно объяснить химической инертностью SiCp и хорошим процессом синтеза композита, не было межфазной реакции между SiCp и магнием. Хорошая межфазная структура способствует улучшению механических свойств.

Рис. 6

СЭМ-графики композитов SiCp / AZ31B, изготовленных полутвердым ультразвуковым перемешиванием с перемешиванием и 20 об.% SiCp.

3.3 Микроструктура композита SiCp / AZ31B, армированного различным содержанием SiCp

На рис. 7 показаны оптические микрофотографии отлитого монолитного композита AZ31 и композита SiCp / AZ31, изготовленных с различным содержанием SiCp, соответственно. Можно заметить, что средний размер зерна композита значительно уменьшается по сравнению с монолитным сплавом, а средний размер зерна композита уменьшается с увеличением содержания частиц.Равномерно распределенный SiCp в поле зрения играет роль стимуляции частиц при зарождении магния. Согласно теории гетерогенного зародышеобразования [14], SiCp можно использовать в качестве эффективных гетерогенных центров зародышеобразования для образования начальных зародышей, что приводит к более тонкой микроструктуре. Более того, наблюдается, что SiCp в основном распределены по границам зерен, как сетка. Сетчатое распределение частиц определялось частицами и границей раздела твердое / жидкое Mg во время затвердевания.Частица вблизи фронта затвердевания будет либо захвачена, либо вытолкнута из-за быстрого продвижения вперед фронта раздела твердое тело / жидкость во время плавления магния, содержащего хорошо диспергированные керамические частицы [15, 16]. Следовательно, по сравнению с распределением частиц в расплаве магния, затвердевшие композиты будут иметь новые изменения. Как известно, если фронт замерзания захватывает SiCp, затвердевшие композиты могут сохранять распределение частиц в расплаве магния. Если фронт замерзания толкал частицы, частицы имели тенденцию к агрегированию в некоторых областях, особенно в последних затвердевших областях, таких как границы зерен.Исследовательская статья о взаимодействии между SiCp и границей раздела твердое тело / жидкость в матрице Mg была впервые опубликована Omenyi et al. [17]. Исследования показывают, что SiCp продвигается фронтом затвердевания во время затвердевания с низкой скоростью. В настоящей работе температура литья расплава составляла 720 ° C, а температура предварительного нагрева стальной формы составляла 450 ° C. Это указывает на то, что скорость движения границы раздела твердое тело / жидкость ниже критической скорости.В результате частицы имели тенденцию к сегрегации на границах зерен, как показано на рис. 7. Уменьшение размера зерен материала матрицы магния могло быть результатом присутствия SiCp. Между тем, измельчение зерна материала матрицы магния могло быть результатом ингибирующего действия SiCp на рост зерен матрицы магния. В заключение, SiCp не только действует как гетерогенное ядро ​​первичного магния, но также распределяется по границам зерен, чтобы сдерживать рост зерен, так что добавление SiCp может формировать однородную микроструктуру и измельченное зерно.Кроме того, стимулированное частицами зародышеобразование и эффекты ингибирования роста зерен SiCp усиливаются с увеличением содержания SiCp. Следовательно, добавление SiCp с высоким содержанием приводит к уменьшению размера зерна.

Рисунок 7

Микрофотографии ОМ композитов. (a) Сплав AZ31B, (b) 5 об.% SiCp / AZ31B, (c) 20 об.% SiCp / AZ31B

3.4 Механические свойства

На рис. 8 показаны диаграммы механических свойств полученных композитов. Как и ожидалось, введение SiCp повысило предел текучести при растяжении.По сравнению с монолитным сплавом было обнаружено увеличение на 350% (с 32 МПа до 144 МПа) и 54,8% (с 126 МПа до 195 МПа) предела текучести и предела прочности на разрыв 20 об.% SiCp соответственно. Также можно видеть, что предел прочности на разрыв увеличивается с увеличением содержания SiCp. Механические свойства, о которых сообщают другие авторы, перечислены в Таблицах 2. Комбинируя Таблицу 2 и Фиг.8, можно обнаружить, что настоящий композит имеет хороший предел текучести и предел прочности при растяжении.Это улучшение можно объяснить следующими причинами: (i) Равномерно распределенный и более твердый SiCp может играть важную роль в усилении эффекта передачи нагрузки. С увеличением содержания частиц усиливается эффект передачи нагрузки. Зависимость прочности от содержания частиц, как правило, хорошо известна, что можно описать расчетной формулой Ур. (1) для предела текучести [22].

Рисунок 8

Механические свойства литого композитного материала и монолитного сплава AZ31B.(а) кривые растяжения пятен – напряжение, (б) предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение.

Таблица 2

Сравнение свойств растяжения материалов на основе магния

Материал 0,2% YS (МПа) UTS (МПа) Удлинение (%)
AZ31B / SiCp (Настоящая работа ) 144 195 1,75
AZ91 / 10 об.% SiC [18] 135 152 0.8
Mg / 0,22B 4 C [19] 110 159 9,9
Mg / 0,66B 4 C [19] 120 164 10
Mg / 1,11B 4 C [19] 82 119 5,5
Mg / 9,3SiCp [20] 115 180 3,4
AZ91D / 15 SiCp [21] 119 193 0.9

(1) ΔσLoad = 0,5 Vpσm

В котором σ Нагрузка – предел текучести композита, σ м – предел текучести матричного сплава и V p – объемная доля частиц. Следовательно, предел текучести увеличивается с увеличением объемной доли частиц. (ii) Увеличение содержания частиц приведет к возникновению геометрически необходимых дислокаций на границе раздела из-за разницы между модулем упругости и коэффициентами теплового расширения (КТР) SiCp и магния [23].Таким образом, предел текучести композитов увеличивается при увеличении содержания частиц с 5 до 20 об.%. (iii) Размер зерна уменьшался по мере увеличения содержания частиц, как показано на рис. 7. Хорошо известное соотношение Холла – Петча Eq. (2) указывает на влияние размера зерна на прочность материала [24].

(2) σ = σ0 + K / D

, где σ – напряжение течения, σ 0 и K были постоянными, D – размер зерна. Следовательно, согласно механизму упрочнения Холла – Петча, предел текучести увеличивается с уменьшением размера зерна.В результате свойства при растяжении композитов SiCp / AZ31B повышаются с увеличением содержания SiCp. Кроме того, на рис. 8 также можно увидеть, что удлинение композита уменьшается с увеличением содержания SiCp. Из рис. 7 видно, что частицы, сегрегированные на границах зерен, могут вызывать концентрацию напряжений во время испытания на растяжение. Между тем, концентрации напряжений увеличиваются с увеличением содержания SiCp. Следовательно, с увеличением содержания SiCp удлинение композита уменьшалось.

4 Выводы

Было исследовано влияние процесса перемешивания и параметров частиц на микроструктуру и механические свойства композитов SiCp / AZ31B, и основные выводы можно сделать следующим образом:

  1. Как слишком короткое, так и слишком длительное время перемешивания для Композит SiCp / AZ31B, изготовленный методом литья с перемешиванием, привел к неоднородному распределению частиц. В соответствии с однородностью распределения частиц оптимальные параметры перемешивания 625 ° C / 1500 об / мин / 15 мин считаются лучшими для композитов, армированных высоким содержанием SiCp.

  2. Современная технология изготовления композитов значительно улучшает смачиваемость SiCp и магниевой матрицы, что помогает в достижении равномерного распределения частиц.

  3. Композиты, армированные SiCp, демонстрируют превосходный эффект измельчения зерна по сравнению с монолитным сплавом. Разумно ожидать, что с увеличением содержания SiCp уменьшается и размер зерна.

  4. По сравнению с монолитным сплавом, предел прочности и предел текучести при комнатной температуре 20 об.% SiCp / AZ31B увеличились на 54,8% и 350% соответственно.

Работа поддержана «Китайским национальным фондом естественных наук» (№ 51701108).

Ссылки

[1] Zhang L, Wang QD, Liao WJ, Guo W, Li WZ, Jiang HY, Ding WJ. Mater. Sci. Англ. A 2017, 689, 427-434.10.1016 / j.msea.2017.02.076 Поиск в Google Scholar

[2] Tunde Kingsley A, Oscar Marcelo S. Sci. Англ. Compos. Mater 2010, 17, 155-172.Искать в Google Scholar

[3] Туран М.Э., Сунь Ю.В., Акгуль Ю.С. J. Alloys Compd 2018, 740, 1149-1158.10.1016 / j.jallcom.2018.01.103 Поиск в Google Scholar

[4] Ян XL, Ван Ф, Фан З.Й. J. Alloys Compd 2017, 706, 430-437.10.1016 / j.jallcom.2017.02.246 Поиск в Google Scholar

[5] Wang QL. Sci. Англ. Compos. Mater 2014, 21, 309-314. Искать в Google Scholar

[6] Huang SJ, Ali AN, Mater. Sci. Англ. А 2018, 711, 670-682.10.1016 / j.msea.2017.11.020 Искать в Google Scholar

[7] Hassan SF, Gupta M. Mater. Sci. Англ. A 2005, 392, 163–168.10.1016 / j.msea.2004.09.047 Поиск в Google Scholar

[8] Wang SJ, Wu GQ, Ling ZH, Huang Z. Mater. Sci. Англ. A 2009, 518, 158–161.10.1016 / j.msea.2009.04.031 Поиск в Google Scholar

[9] Lim CYH, Leo DK, Ang JJS, Gupta M. Wear 2005, 259, 620–625.10 .1016 / j.wear.2005.02.006 Искать в Google Scholar

[10] Лу Л., Тонг К.К., Гупта М. Compos. Sci. Technol 2003, 63, 627-632.10.1016 / S0266-3538 (02) 00203-8 Поиск в Google Scholar

[11] Sahoo BN, Panigrahi SK. Mater. Des 2016, 109, 300-313.10.1016 / j.matdes.2016.07.024 Поиск в Google Scholar

[12] Han GQ, Wang ZH, Liu K, Li SB, Du X, Du WB. Mater. Sci. Англ. A 2015, 628, 350-357.10.1016 / j.msea.2015.01.039 Поиск в Google Scholar

[13] Lan J, Yang Y, Li XC. Mater. Sci. Англ. А 2004, 386, 284-290.10.1016 / S0921-5093 (04) 00936-0 Поиск в Google Scholar

[14] Тернбулл Д., Фишер Дж. J. Chem. Phys 1949, 17, 71–73.10.1063 / 1.1747055 Поиск в Google Scholar

[15] Шен М.Дж. Ин Т, Чен Ф.Й., Хоу Дж. М.. Inter Metalcast 2017, 11, 266-273.10.1007 / s40962-016-0050-6 Искать в Google Scholar

[16] Шен MJ, Ван XJ, Li CD, Zhang MF, Hu XS, Zheng MY, Wu K. Mater. Des 2014, 54, 436-442.10.1016 / j.matdes.2013.08.078 Искать в Google Scholar

[17] Omenyi SN. J. Appl. Phys 1976, 47, 3956-3962.10.1063 / 1.323217 Искать в Google Scholar

[18] Луо А. Металл. Матер. Пер. А 1995, 26А, 2445–2455. Искать в Google Scholar

[19] Хабиби М.К., Хамуда А.С., Гупта М. Дж. Сплавы Compd. 2013, 550, 83-93.10.1016 / j.jallcom.2012.09.128 Искать в Google Scholar

[20] Хан С.Ф., Гупта М. Дж. Сплавы Compd. 2007, 429, 176-183.10.1016 / j.jallcom.2006.04.033 Поиск в Google Scholar

[21] Poddar P, Srivastava VC, De PK, Sahoo KL.Матер. Sci. Англ. А 2007, 460-461, 357-364. Искать в Google Scholar

[22] Deng KK, Wang XJ, Gan WM, Wu YW, Nie KB, Wu K, Zheng MY, Brokmeier HG. Mater. Sci. Англ. A 2011, 528, 1707-1712.10.1016 / j.msea.2010.10.091 Поиск в Google Scholar

[23] Xiao P, Gao YM, Yang CC, Liu ZW, Li YF, Xu FX. Mater. Sci. Англ. A 2018, 710, 251-259.10.1016 / j.msea.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *