Сталь 4х5мфс характеристики применение: Сталь 4Х5МФС расшифровка, характеристики, применение, химический состав, термообработка, твердость, аналоги, заменители, механические и физические свойства

alexxlab | 08.11.1999 | 0 | Разное

Содержание

Сталь 4Х5МФС расшифровка, характеристики, применение, химический состав, термообработка, твердость, аналоги, заменители, механические и физические свойства

Расшифровка

  • Согласно ГОСТ 5950-2000 цифра перед буквенным обозначение указывает массовую долю углерода в десятых долях процента, т.е. массовая доля углерода в стали примерно равна 0,4%.
  • Буква Х в обозначении стали указывает, что сталь легирована хромом. Цифра 5 за буквой означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 5%.
  • Буква М в обозначении стали указывает, что сталь легирована молибденом. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.
  • Буква Ф в обозначении стали указывает, что сталь легирована ванадием. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.
  • Буква C в обозначении стали указывает, что сталь легирована кремнием. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.

Стали заменитель

Стали 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС.

Импортные аналоги [1]

Марка
стали
Стандарт
19552
(Чехия/Словакия)
(CSN 419552)
2343
(Великобритания)
GB-03
BH 11
(Великобритания)
B.S. 4659
39VSiMoCr52
(Румыния)
STAS 3611
4Cr5MoSiV
(Китай)
GB 1299-85
6437
(США)
AMS
h21
(США)
AISI, SAE J
4386
F.520.G
(Испания)
X37CrMoV51
(Испания)
UNE 36072
(75)
GX38CrMoV5-1
(Германия)
DIN 17350
X38CrMoV5-1
(Германия)
DIN 17350
без марки
(Финляндия)
SFS900,
SFS913
ORVAR 1
(Швеция)
S-7
SKD 6
(Япония)
JIS G 1404
VAL 104
(Италия)
I-09
VPS 1
(Бразилия)
Villares
WCL
(Польша)
PN/H 85021
X37CrMoV5-1
(Евронормы)
EN 96-79
X38CrMoV5
(Франция)
AFRON NF
NF A35-590
(92)

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 4405-75.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-73, ГОСТ 1133-71.

Характеристики [2, 3]

Сталь марки 4Х5МФС относится к легированным теплостойким инструментальным штамповым сталям деформирующим металл в горяем состоянии. Теплостойкость стали 4Х5МФС (для твердости 45 HRC) составляет 590-610 °C.

Сталь 4Х5МФС является одной из основных для разнообразных штампов деформирования стали и цветных металлов и для форм литья под давлением алюминиевых и магниевых сплавов диаметром (стороной) до 70-80 мм.

Разгаростойкость этой стали значительно лучше, чем у широко применявшейся ранее вольфрамовой стали 3Х2В8Ф. Кроме того, из за влияния повышенного содержания хрома, взаимодействие с заливаемым металлом и растворимость в нем у стали 4Х5МФС меньше, чем у более легированной стали ЗХ2В8Ф. Соответственно и стойкость форм из стали 4Х5МФС в 1,5-2 раза выше.

Сталь марки 4Х5МФС по свойствам и назначению близка к стали марки 4Х5В2ФС; однако благодаря повышенным сопротивлению хрупкому разрушению, разгаростойкости и прокаливаемости её целесообразно применять для изготовления более крупного и сложного прессового инструмента, работающего в условиях интенсивного охлаждения (пуансоны, матрицы, вставки, прессформы).

Крупные формы для литья под давлением алюминиевых и цинковых сплавов из стали 4Х5МФС закаливают от температуры на 20-30 °C ниже принятой. Рекомендуется ступенчатая закалка, охлаждение в соляной ванне в области температур максимальной устойчивости аустенита, далее на спокойном воздухе.



Применение

  • мелкие молотовые штампы,
  • крупные (толщиной или диаметром более 200 мм) молотовые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства,
  • пресс-формы литья под давлением алюминиевых, а также цинковых и магниевых сплавов.

Температура критических точек, °С [4]

Ас1Ас3 (Аcm)Ar3 (Arm)Ar1МнМк
840870810735300110

Химический состав (ГОСТ 5950-2000)

Марка сталиМассовая дата элемента. %
углеродакремниямарганцахромавольфрамаванадиямолибденаникеля
Группа II
4Х5МФС0,32-0,400,90-1,200,20-0,504,50-5,500,30-0,501,20-1,50

ПРИМЕЧАНИЕ:
Группа II — означает, что металлопродукция предназначена для изготовления инструмента, используемого в дальнейшем у потребителя для обработки металлов давлением при температурах выше 300 °С;


Температуры отжига и высокого отпуска стали 4Х5МФС [4]

ОтжигИзотермический
отжиг
Высокий
отпуск
температура
нагрева, °C
твердость HBтемпература, °Cтвердость HB,
не более
температура
нагрева, °C
твердость HB,
не более
нагреваизотермической
выдержки
830-850207-255830-850660-680241 730-760269

Режимы окончательной термической обработки (зкалка, отпуск) штампового инструмента из стали 4Х5МФС для горячего деформирования [4]

3акалкаОтпуск
температура
подогрева, °C
температура
окончательного
нагрева, °C
способ
охлаждения**
твердость
HRC
температура
нагрева, °C
твердость
диаметр
отпечатка, мм
HBHRC
840-8601000-1020I, II50-55520-550
550-570
570-590
590-620
2,6-2,70
2,7-2,85
2,85-3,00
2,95-3,15
514-545
461-514
415-461
375-429
52-55
48-52
44-48
40-45

**Способы охлаждения:

  • I — подстуживание на воздухе до 900-950 °C, затем охлаждение в масле до 200-230 °C, далее на воздухе;
  • II — подстуживание на воздухе до 900-950 °C, затем охлаждение в смеси расплавленных солей при температуре 450-500 °C с выдержкой до полного выравнивания температуры по сечению, после чего охлаждение в масле до 200-230 °C и далее на воздухе;

Температуры отжига с непрерывным охлаждением, изотермического отжига, высокого отпуска и твердость (HB) штамповой стали 4Х5МФС после этих видов термической обработки [3]

Изотермический
отжиг
Отжиг с
непрерывным
охлаждением
Высокий
отпуск
Температура, °CТвердость HBТемпература
нагрева, °C
Твердость HBТемпература
нагрева, °C
Твердость HB
нагреваизотермической
выдержки
840-860670-690197-241840-860229-241760-780241-255

Режимы закалки и отпуска деталей штампового инструмента горячего деформирования, величина зерна и твердость после окончательной термической обработки [3]

ЗакалкаБалл
зерна
Твердость HRCОтпуск
Температура, °C Температура
нагрева, °C
Твердость HRC
подогреваокончательного
нагрева
700-7501000-10201050-52530-56047-49

Режимы азотирования штампового инструмента из стали 4Х5МФС [4]

Марка сталиТемпература, °CПродолжительность, чСредаДиффузионный слой
глубина, мммикротвердость, кгс/мм2
4Х5МФС530-55012-20Аммиак (α = 30-60%)0,15-0,20960-550

Режимы цианирования штампового инструмента из стали 4Х5МФС [4]

Температура, °CПродолжительность, чДиффузионный слой
глубинамикротвердость, кгс/мм2
В расплаве 50% KCN+50% NaCN
56020,06710-600
В смеси саратовского газа и аммиака
58080,23-0,27900-660

Твердость стали после термообработки (ГОСТ 5950-73) [5]

Состояние поставкиТвердость НВ,
HRCэ
Пруток и полоса отожженные
или высокоотпущенные
До НВ 241
Образцы.
Закалка с 1000-1020 °С в масле;
отпуск при 550 °С
Св. 48
Подогрев 700-750 °С.
Закалка с 1000-1020 °С в масле;
отпуск при 530-560 °С,
отпуск при 500-520 °С
(окончательная термообработка)
49-51

Твердость в состоянии поставки металлопродукции из стали 4Х5МФС, предназначенной для холодной механической обработки (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Твердость НВ,
не более
Диаметр
отпечатка, мм,
не менее
4Х5МФС2413,9

Твердость образцов металлопродукции из стали 4Х5МФС после закалки и закалки с отпуском (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Температура, °С,
и среда закалки
образцов
Температура
отпуска, °С
Твердость
HRC
э
(HRC),
не менее
4Х5МФС1010-1030, масло55048 (47)

Твердость после закалки (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Температура, °С,
и среда закалки
образцов
Твердость
HRCэ (HRC),
не менее
4Х5МФС1000-1020, масло51 (50)

Механические свойства в зависимости от температуры испытания [5]

tисп., °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU,
Дж/см2
Твердость HRCэ
201570171012545150
3001320154012486150
4001270147012496252
5001130137010525547
550
1160129012505044

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1000 °С в масле; отпуск при 560 °С 2 ч

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [5]

tотп., °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см2Твердость HRCэ
5001420172012454950
550167010505648
6001350149013535945
650960108015607934

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1000 °С в масле; выдержка при отпуске 2 ч.

Ударная вязкость KCU

ТермообработкаKCU, Дж/см2 , при температуре, °С
+20-40-70
Закалка; отпуск при 600 °С292010

Технологические свойства [5]

Температура ковки, °С: начала 1180, конца 850. Охлаждение замедленное в колодцах.

Теплостойкость [6]

Температура, °СВремя, чТвердость HRCэ
590247

Плотность ρ

п кг/см3 при температуре испытаний, °С
Сталь20100200300400500600700800900
4Х5МФС7750772476977670764176007573754675207495

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Сталиλ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
4Х5МФС29303031333130282827

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка сталиρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
4Х5МФС480

Библиографический список

  1. Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов — 2000 г.
  2. Геллер Ю.А. Инструментальные стали — 1983 г., Гуляев А.П. Металловедение. 1986г.
  3. Лахтин Ю.М., Рахштадта А.Г. Термическая обработка в машиностроении. Справочник-1980 г.
  4. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы — 1981 г.
  5. Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. — М.: Металлургия, 1977. — 210 с.
  6. Экономнолегированные штамповые стали для формообразующих деталей пресс-форм литья под давлением цветных сплавов / ЗПКТИ. — Запорожье: ОНТЭИ, 1978. — 66 с.
  7. Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. — М.: Металлургия, 1977. — 210 с.

Характеристики, расшифровка и аналоги марки

Характеристики стали 4Х5МФС

Данный материал представляет собой инструментальную штамповую сталь. Это высококачественный сплав наиболее чистый по содержанию в своем составе фосфора, серы и различных примесей других веществ. Что делает сталь марки 4Х5МФС более устойчивой к механическим повреждениям и ударным нагрузкам.

Из этого сплава поставляют сортовой и фасонный прокат, шлифованные и калиброванные прутки, серебрянки, стальные полосы, а также кованые заготовки и поковки. Российскими аналогами данного материала являются стали 4Х5МФ1С и 4Х4ВМФС.

Изделия, в производстве которых участвует сталь 4Х5МФС, активно используют в современной промышленности. Здесь они представлены в виде:

  • пресс-форм для литья алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов;
  • крупных прессовых и молотовых вставок,
  • мелких молотовых штампов.

Точный химический состав стали марки 4Х5МФС

Эксплуатационные условия изделий из этого сплава, а также точный химический состав материала прописаны в нормативах ГОСТ 5950-2000. В состав сплава входит 10 веществ. Основными являются: хром, молибден, кремний и ванадий. К второстепенным относятся:

  • Марганец
  • Углерод
  • Никель
  • Медь
  • Сера
  • Фосфор

Точное процентное соотношение всех составляющих указано в таблице ниже и на диаграмме.

Cr

Mo

Si

V

Mn

C

Ni

Cu

S

P

от 4,5 до 5,5

от 1,2 до 1,5

0,9 – 1,2

0,3 – 0,5

от 0,2 до 0,5

0,32 – 0,4

менее 0,4

меньше 0,3

до 0,03

менее 0,03

Свойства сплава 4Х5МФС

Как и любая сталь, марка 4Х5МФС подвергается обязательной термической обработке. Эта процедура проводится для улучшения технических и механических свойств материала.

Проходит она в несколько этапов. Прежде всего, в ходе термообработки сталь закаливают при температуре +1020oC. Далее ее отпускают при +560oC, и наконец, повторный отпуск при показании термометра 520oC выше 0oC.

Начальной температурой ковки для этого сплава является +1180oC, конечной – 850oC. Затем следует замедленное охлаждение в специальных колодцах.

Температура критических точек достигается при следующих параметрах:

  • Ac1 = 840o
  • Ac3(Acm) = 870o
  • Ar3(Arcm) = 810o
  • Ar1 = 735o
  • Mn = 300o

После закалки материал приобретает повышенные показатели прочности и твердости. Твердость сплава по Бринеллю составляет 10 -1 = 241 МПа.

Показатели твердости некоторых изделий, выпущенных из стали марки 4Х5МФС

После специальной термической обработки детали из стали марки 4Х5МФС приобретают отличные показатели твердости.

Отожженные или высокоотпущенные стальные прутки и полосы приобретают твердость по Бринеллю в 240 единиц. Закаленные в масле и отпущенные образцы по этому же параметру имеют показатель в 48 МПа. В дополнительный подогрев, закалка в масле и двойной отпуск повышают эти цифры до 49-51 МПа.

Сталь 4Х5МФС – инструментальные стали простые

Инструментальная штамповая сталь 4Х5МФС


Марка 4Х5МФС – назначение

Инструментальная штамповая сталь 4Х5МФС используется для изготовления изделий – молотовые штампы (мелкие), прессовые/ молотовые вставки (крупные более 200 мм) при горячем деформировании цветных сплавов/ конструкционных сталей в условиях массового/ крупносерийного производства, пресс-формы литья под давлением магниевых/ цинковых/ алюминиевых сплавов.


Сталь 4Х5МФС – отечественные аналоги

Марка металлопроката

Заменитель

4Х5МФС

4Х4ВМФС

4Х5МФ1С


Материал 4Х5МФС – характеристики

Марка

Классификация

Вид поставки

ГОСТ

Зарубежные аналоги

4Х5МФС

Сталь инструментальная штамповая

Прутки и полосы

5950–2000

есть


Марка 4Х5МФС – технологические особенности


Термообработка

Режим

t, 0С

Закалка

1000–1020

Отпуск

530–560

Отпуск

500–520


Ковка

Вид полуфабриката

t, 0С

Охлаждение

Размер сечения

мм

Условия

Слиток

1180–850


В колодце – замедленное


Сварка

Свариваемость

для сварных конструкций не применяется


Флокеночувствительность

Мало чувствительна.


Резка

Исходные данные

Обрабатываемость резанием Ku

Состояние

HB, МПа

sB, МПа

твердый сплав

быстрорежущая сталь

отожженное

≤241


0,7

0,55


Склонность к отпускной хрупкости

Не склонна.


Сталь 4Х5МФС – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Ванадий

Кремний

Марганец

Медь

Молибден

Никель

Сера

Углерод

Фосфор

Хром

0,3–0,5

0,0–1,2

0,2–0,5

0,3

1,2–1.5

0,4

0,03

0,32–0,4

0,03

4,5–5,5


Материал 4Х5МФС – механические свойства

Сортамент

ГОСТ

Размеры – толщина, диаметр

мм

Режим термообработки

t

0С

KCU

кДж/м2

y

%

d5

%

sT

МПа

sв

МПа

Сорт


10

Закалка

1000–1020

570



1480

1750

Отпуск

530–560

Отпуск

500–520


Твердость, Мпа

ГОСТ

HB 10-1

5950–2000

241


Температура критических точек,

0С

Критические точки

Ac1

Ac3

Ar1

Ar3

Mn

Температура

840

870

735

810

300


Ударная вязкость, Дж/см

2

Режимы термообработки

t

KCU при температурах

0С

-800С

-700С

-400С

-300С

-200С

00С

+200С

Закалка

1020


10

20




29

Отпуск

600


Теплостойкость

HRC

t, 0С

Время, ч

46

590

2


Марка 4Х5МФС – физические свойства

t

r

R 109

E 10-5

l

a 106

C

0С

кг/м3

Ом·м

МПа

Вт/(м·град)

1/Град

Дж/ (кг·град)

20

7750

480


29



100

7724



30



200

7697



30



300

7670



31



400

7641



33



500

7600



31



600

7573



30



700

7546



28



800

7520



26



900

7495



27




Сталь 4Х5МФС – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Австрия

Англия

Болгария

Германия

Евросоюз

Испания

Италия

ONORM

BS

BDS

DIN, WNr

EN

UNE

UNI




1.2343

X40CrMoV5-1

Х38CrMoV5-1





Китай

Польша

Румыния

США

Франция

Чехия

Юж. Корея

Япония

GB

PN

STAS

AFNOR

CSN

KS

JIS





X37CrMoV51KU

X38CrMoV5

Z38CDV5






Материал 4Х5МФС – область применения

Сталь марки 4Х5МФС используют в машиностроении для изготовления пресс-форм, мелких штампов, крупных прессовых/ молотовых вставок.


Условные обозначения


Механические свойства

HRCэ

HB

KCU

y

d5

sT

sв


МПа

кДж / м2

%

%

МПа

МПа

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

Ударная вязкость

Относительное сужение

Относительное удлинение при разрыве

Предел текучести

Предел кратковременной прочности

Ku

s0,2

t-1

s-1

Коэффициент относительной обрабатываемости

Условный предел текучести с 0,2% допуском при нагружении на значение пластической деформации

Предел выносливости при кручении (симметричный цикл)

Предел выносливости при сжатии-растяжении (симметричный цикл)

N

число циклов деформаций/ напряжений, выдержанных объектом под нагрузкой до появления усталостного разрушения/ трещины


Свариваемость


Без ограничений

Ограниченная

Трудно свариваемая

Подогрев

нет

до 100–1200С

200–3000С

Термообработка

нет

есть

отжиг


Физические свойства

R

Ом·м

Удельное сопротивление

r

кг/м3

Плотность

C

Дж/(кг·град)

Удельная теплоемкость

l

Вт/(м·град)

Коэффициент теплопроводности

a

1/Град

Коэффициент линейного расширения

E

МПа

Модуль упругости

t

0С

Температура

Круг сталь 4Х5МФС

НазваниеОписаниеЦена
Круг стальной 10 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф10по запросу
Круг стальной 12 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф12по запросу
Круг стальной 14 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф14по запросу
Круг стальной 16 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф16по запросу
Круг стальной 18 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф18по запросу
Круг стальной 20 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф20по запросу
Круг стальной 22 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф22по запросу
Круг стальной 24 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф24по запросу
Круг стальной 25 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф25по запросу
Круг стальной 26 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф26по запросу
Круг стальной 28 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф28по запросу
Круг стальной 30 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф30по запросу
Круг стальной 32 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф32по запросу
Круг стальной 34 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф34по запросу
Круг стальной 35 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф35по запросу
Круг стальной 36 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф36по запросу
Круг стальной 38 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф38по запросу
Круг стальной 40 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф40по запросу
Круг стальной 42 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф42по запросу
Круг стальной 45 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф45по запросу
Круг стальной 48 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф48по запросу
Круг стальной 50 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф50по запросу
Круг стальной 52 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф52по запросу
Круг стальной 55 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф55по запросу
Круг стальной 56 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф56по запросу
Круг стальной 60 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф60по запросу
Круг стальной 65 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф65по запросу
Круг стальной 70 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф70по запросу
Круг стальной 75 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф75по запросу
Круг стальной 80 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф80по запросу
Круг стальной 85 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф85по запросу
Круг стальной 90 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф90по запросу
Круг стальной 95 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф95по запросу
Круг стальной 100 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф100по запросу
Круг стальной 105 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф105по запросу
Круг стальной 110 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф110по запросу
Круг стальной 115 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф115по запросу
Круг стальной 120 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф120по запросу
Круг стальной 130 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф130по запросу
Круг стальной 140 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф140по запросу
Круг стальной 150 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф150по запросу
Круг стальной 160 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф160по запросу
Круг стальной 170 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф170по запросу
Круг стальной 180 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф180по запросу
Круг стальной 190 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф190по запросу
Круг стальной 200 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф200по запросу
Круг стальной 210 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф210по запросу
Круг стальной 220 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф220по запросу
Круг стальной 230 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф230по запросу
Круг стальной 240 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф240по запросу
Круг стальной 250 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф250по запросу
Круг стальной 260 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф260по запросу
Круг стальной 270 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф270по запросу
Круг стальной 280 мм
Сталь 4Х5МФС
Круг горячекатаный ст 4Х5МФС, ГОСТ 2590, Н/Д, ф280по запросу

Сталь 4Х5МФ1С (ЭП572) / Auremo

Обозначения

НазваниеЗначение
Обозначение ГОСТ кириллица4Х5МФ1С
Обозначение ГОСТ латиница4X5MF1C
Транслит4H5MF1S
По химическим элементам4Cr5MoV1С
НазваниеЗначение
Обозначение ГОСТ кириллицаЭП572
Обозначение ГОСТ латиницаEP572
ТранслитEhP572
По химическим элементам

Описание

Сталь 4Х5МФ1С применяется: для изготовления поковок различных деталей общего машиностроения; пресс-форм литья под давлением цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов; молотовых и прессовых вставок (толщиной или диаметром от 200 до 250 мм) при горячем деформировании конструкционных сталей; инструмента для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтально-ковочных машинах.

Стандарты

НазваниеКодСтандарты
Сортовой и фасонный прокатВ22ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006
Листы и полосыВ33ГОСТ 4405-75, TУ 14-131-971-2001
Сортовой и фасонный прокатВ32ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, TУ 14-11-245-88, TУ 14-1-1271-75
Болванки. Заготовки. СлябыВ31ОСТ 24.952.01-89
Обработка металлов давлением. ПоковкиВ03TУ 14-1-1530-75, TУ 14-1-1828-76, TУ 108.11.917-87

Химический состав

СтандартCSPMnCrSiNiFeCuVTiMoW
ГОСТ 5950-20000.37-0.44≤0.03≤0.030.2-0.54.5-5.50.9-1.2≤0.4Остаток≤0.30.8-1.1≤0.031.2-1.5≤0.2
TУ 108.11.917-870.3-0.38≤0.025≤0.025≤0.64.5-5.50.7-1.2≤0.5Остаток≤0.40.8-1.21-1.5

Fe – основа.
По ГОСТ 5950-2000 химический состав приведен для стали марки 4Х5МФ1С.
По ТУ 108.11.917-87 химический состав приведен для стали марки 4Х5МФ1СА.

Механические характеристики

t отпуска, °CsТ|s0,2, МПаσB, МПаd5, %y, %кДж/м2, кДж/м2HRC
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск (выдержка 2 ч)
300≥1490≥1860≥9≥28≥490≥52
Поковки. Закалка в масло с 1020 °C + Отпуск при 580 °C (выдержка 2ч)
≥1470≥1670≥10≥40≥390
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск при 580 °С (выдержка 2ч)
≥1470≥1670≥10≥40≥390
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск (выдержка 2 ч)
400≥8≥24≥410≥54
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск при 580 °С (выдержка 2ч)
≥1340≥1620≥11≥48≥540
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск (выдержка 2 ч)
500≥1490≥8≥25≥200≥55
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск при 580 °С (выдержка 2ч)
≥1320≥1490≥11≥46≥510
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск (выдержка 2 ч)
600≥1470≥1620≥10≥46≥440≥50
Поковки (образцы). Закалка в масло с 1020 °С + Отпуск при 580 °С (выдержка 2ч)
≥1270≥1420≥11≥46≥490
≥1170≥1320≥11≥46≥410

Описание механических обозначений

НазваниеОписание
sТ|s0,2Предел текучести или предел пропорциональности с допуском на остаточную деформацию – 0,2%
σBПредел кратковременной прочности
d5Относительное удлинение после разрыва
yОтносительное сужение
кДж/м2Ударная вязкость
HRCТвёрдость по Роквеллу (индентор алмазный, сфероконический)

Физические характеристики

ТемператураЕ, ГПаr, кг/м3l, Вт/(м · °С)R, НОм · м
0207771622553
20207771622553
300187762729715
600160752331970
100769225591
200766027649
400759330798
500755931879
7007490311077
8007459311189
9007438321229

Описание физических обозначений

НазваниеОписание
GМодуль упругости при сдвиге кручением
rПлотность
lКоэффициент теплопроводности
RУд. электросопротивление

Технологические свойства

НазваниеЗначение
Температура ковкиНачала – 1180 °C, конца – 850 °C. Охлаждение замедленное в колодцах.

Характеристика стали 4Х5МФС, ГОСТ 5950-2000 

 

 383878998

 Владимир

 

+7 (343) 380-20-60

+7 (343) 380-22-18

+7 (343) 380-22-16

 

 

Сталь марки 4Х5МФС

 

Марка : 4Х5МФС
Классификация: Сталь инструментальная штамповая
Заменитель :

4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС

ГОСТы:ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 4405-75
Применение: мелкие молотовые штампы, крупные (сечением более 200 мм) молотовые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства, пресс-формы литья под давлением алюминиевых, а также цинковых и магниевых сплавов.

Подробнее о применении 4Х5МФС здесь >>

 

 

 

 

 

Химический состав в % материала 4Х5МФС

C Si Mn NiSPCrMoVCu
0.32 – 0.40.9 – 1.20.2 – 0.5до   0.35до   0.03до   0.034.5 – 5.51.2 – 1.50.3 – 0.5до   0.3


Температура критических точек материала 4Х5МФС.

Ac1 = 840 ,      Ac3(Acm) = 870 ,       Ar3(Arcm) = 810 ,       Ar1 = 735 ,       Mn = 300


Механические свойства при Т=20oС материала 4Х5МФС .

СортаментРазмерНапр.sвsTd5yKCU Термообр.
мм МПа МПа % % кДж / м2
Сорт10 1750 1480  570Закалка 1000 – 1020oC,Отпуск 530 – 560oC,Отпуск 500 – 520oC,
    Твердость материала   4Х5МФС   после отжига ,       HB 10 -1 = 241   МПа


Физические свойства материала 4Х5МФС .

TE 10– 5a 10 6lrCR 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
20     29 7750   480
100     30 7724    
200     30 7697    
300     31 7670    
400     33 7641    
500     31 7600    
600     30 7573    
700     28 7546    
800     26 7520    
900     27 7495    
TE 10– 5a 10 6lrCR 10 9

Остатки металла сталь 4Х5МФС на декабрь-январь 2021-2022г.

Наименованиемаркаразмеростатокцена
Полоса4Х5МФС100×400мм0,206390000
Полоса4Х5МФС100×460мм0,376390000
Полоса4Х5МФС100×500мм0,814390000
Квадрат4Х5МФС100мм0,584390000
Круг4Х5МФС10мм2,193280000
Полоса4Х5МФС110×460мм0,238390000
Полоса4Х5МФС110×610мм2,106390000
Полоса4Х5МФС110×670мм0,544390000
Квадрат4Х5МФС115мм0,685320000
Круг4Х5МФС115мм0,65280000
Полоса4Х5МФС120×520мм1,528390000
Полоса4Х5МФС120×610мм0,434390000
Полоса4Х5МФС120мм2,702280000
Полоса4Х5МФС125×470мм0,226390000
Круг4Х5МФС125мм0,3280000
Полоса4Х5МФС130×610мм2,44390000
Полоса4Х5МФС130×630мм0,446390000
Полоса4Х5МФС140×580мм0,644390000
Лист4Х5МФС140мм1,632280000
Круг4Х5МФС14мм0,489280000
Полоса4Х5МФС150×610мм2,86390000
Полоса4Х5МФС150мм2,546280000
Полоса4Х5МФС160×385мм0,294390000
Круг4Х5МФС160мм0,535280000
Круг4Х5МФС16мм1,95280000
Поковка круглая4Х5МФС170мм3,845390000
Полоса4Х5МФС170мм0,68390000
Полоса4Х5МФС180×520мм2,044390000
Полоса4Х5МФС180×610мм2,242390000
Поковка круглая4Х5МФС180мм3,246320000
Круг4Х5МФС18мм0,395280000
Поковка круглая4Х5МФС190мм1,35320000
Круг4Х5МФС195мм0,197280000
Поковка круглая4Х5МФС195мм0,657280000
Полоса4Х5МФС200×465мм0,386390000
Квадрат4Х5МФС200мм1,764310000
Поковка круглая4Х5МФС200мм2,12390000
Полоса4Х5МФС200мм2,576390000
Круг4Х5МФС205мм0,525280000
Круг4Х5МФС20мм2,03280000
Полоса4Х5МФС20мм1,439390000
Поковка круглая4Х5МФС210×320мм0,454390000
Поковка круглая4Х5МФС210мм0,812325000
Полоса4Х5МФС220×610мм1,16325000
Полоса4Х5МФС220мм4,406325000
Поковка круглая4Х5МФС230мм2,21325000
Круг4Х5МФС240мм1,26280000
Круг4Х5МФС250мм1,299280000
Поковка круглая4Х5МФС250мм6,879315000
Полоса4Х5МФС250мм4,432390000
Круг4Х5МФС25мм1,203280000
Круг4Х5МФС260мм0,307280000
Поковка круглая4Х5МФС260мм3,375325000
Поковка круглая4Х5МФС262×275мм1,314325000
Круг4Х5МФС270мм1,496280000
Круг4Х5МФС280мм1,666280000
Поковка круглая4Х5МФС280мм1,515325000
Круг4Х5МФС300мм0,506280000
Поковка круглая4Х5МФС300мм1,512325000
Полоса4Х5МФС30×150мм1,024390000
Полоса4Х5МФС30мм0,379390000
Поковка круглая4Х5МФС320мм2,616325000
Круг4Х5МФС32мм0,592280000
Поковка круглая4Х5МФС330мм2,391325000
Поковка круглая4Х5МФС334мм1,153325000
Круг4Х5МФС340мм1280000
Поковка круглая4Х5МФС340мм1,24325000
Круг4Х5МФС35,5мм0,299280000
Круг4Х5МФС350мм1280000
Поковка круглая4Х5МФС350мм2,181325000
Круг4Х5МФС360мм0,97280000
Поковка круглая4Х5МФС360мм1,783325000
Поковка круглая4Х5МФС378мм2,004325000
Круг4Х5МФС380мм8,444280000
Поковка круглая4Х5МФС380мм1,83325000
Квадрат4Х5МФС390мм2,055340000
Круг4Х5МФС400мм11,32280000
Поковка круглая4Х5МФС400мм4,609325000
Полоса4Х5МФС40×200мм1,176390000
Поковка круглая4Х5МФС410×50мм0,843325000
Поковка круглая4Х5МФС425мм2,161325000
Поковка круглая4Х5МФС430мм3,56325000
Поковка круглая4Х5МФС445мм0,554325000
Круг4Х5МФС450мм5,57315000
Поковка круглая4Х5МФС450мм1,064325000
Поковка круглая4Х5МФС455мм0,986390000
Полоса4Х5МФС45×130мм0,284390000
Полоса4Х5МФС45×510мм1,076390000
Полоса4Х5МФС45×610мм0,301390000
Круг4Х5МФС460мм7,904325000
Поковка круглая4Х5МФС480мм0,92325000
Круг4Х5МФС500мм0,504310000
Поковка круглая4Х5МФС500мм6,18325000
Полоса4Х5МФС50×500мм0,874390000
Полоса4Х5МФС50×605мм0,956390000
Полоса4Х5МФС50×610мм4,87390000
Лист4Х5МФС50мм2,009390000
Поковка круглая4Х5МФС510мм0,572310000
Круг4Х5МФС52мм0,466280000
Полоса4Х5МФС53×610мм0,627325000
Полоса4Х5МФС55×605мм0,828325000
Полоса4Х5МФС55×610мм0,748325000
Круг4Х5МФС560мм8,045310000
Поковка круглая4Х5МФС565мм0,423325000
Круг4Х5МФС56мм1,105280000
Круг4Х5МФС570мм3,84310000
Полоса4Х5МФС60×300мм0,466325000
Полоса4Х5МФС60×380мм0,218390000
Полоса4Х5МФС60×500мм0,752390000
Полоса4Х5МФС65×610мм1,072390000
Полоса4Х5МФС70×500мм0,85390000
Полоса4Х5МФС70×610мм1,348390000
Полоса4Х5МФС70мм0,25390000
Полоса4Х5МФС75×610мм1,974390000
Полоса4Х5МФС80×500мм0,678390000
Полоса4Х5МФС80×610мм1,978390000
Полоса4Х5МФС85×610мм1,962390000
Полоса4Х5МФС90×500мм1,094390000
Полоса4Х5МФС90×610мм1,918390000
Круг4Х5МФС90мм0,479325000
Круг4Х5МФС95мм0,27325000

Сталь 4Х5МФС / Ауремо

Сталь 4Х5МФС

Сталь 4X5MFS : марка сталей и сплавов. Ниже представлена ​​систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах припасов, заменителях, температуре критических точек, физико-механических, технологических и литейных свойствах для марки — Сталь 4Х5МФС.

Общие сведения о стали 4Х5МФС

Марка-заменитель
стали: 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС.
Вид поставки
Круг 4х5мф, лист 4х5мф, сортовой, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Пруток калиброванный ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Пруток полированный и серебряный ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 4405-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-74, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78.
Применение
Молотковые штампы малые, крупные (сечением более 200 мм) молотковые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного производства, формы для литья алюминия, а также цинковых и магниевых сплавов.

Химический состав стали 4Х5МФС

Химический элемент %
Ванадий (V) 0,30−0,50
Кремний (Si) 0,90−1,20
Марганец (Mn) 0,20−0,50
Медь (Cu), не более 0,30
Молибден (Mo) 1,20−1,50
Никель (Ni), не более 0.35
Сера (S), не более 0,030
Углерод (С) 0,32−0,40
Фосфор (P), не более 0,030
Хром (Cr) 4,50−5,50

Механические свойства стали 4Х5МФС

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска, °С σ 0,2 , МПа σ B , МПа δ 5 ,% ψ, % ККУ, Дж/м 2 HRC e
Закалка 1000°С, масло.Выдержка в отпуске 2 ч.
500 1420 1720 12 45 49 50
550   1670 десять 50 56 48
600 1350 1490 тринадцать 53 59 45
650 960 1080 пятнадцать 60 79 34
Механические свойства в зависимости от температуры испытания
t испытания, °С о 0.2 , МПа σ B , МПа δ 5 ,% ψ, % ККУ, Дж/м 2 HRC e
Закалка 1000°С, масло. Отпуск 560°С, 2ч.
20 1570 1710 12 54 51 50
300 1320 1540 12 48 61 50
400 1270 1470 12 49 62 52
500 1130 1370 десять 52 55 47
550 1160 1290 12 50 50 44

Технологические свойства стали 4Х5МФС

Температура ковки
Начало 1180, конец 850.Медленное охлаждение в колодцах.

Температура критических точек стали 4Х5МФС

Критическая точка °С
Ас1 840
Ас3 870
Ar3 810
Ар1 735
Мн 300

Ударная вязкость стали 4X5MFS

Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2

Состояние поставки, термическая обработка +20 -40 -70
Закалка, отпуск 600 С. 29 20 тен

Твердость стали 4Х5МФС

Состояние поставки, режим термообработки HRC e поверхность HB
Отожженные или высокоотпущенные прутки и полосы   241
Образцы. Закалка 1000-1020 С, масло. Отпуск 550 С. ул. 48  
Нагрев 700-750 С.Закалка 1000-1020 С, масло. Отпуск 530-560 С. Отпуск 500-520 С (окончательный режим термообработки) 49−51  

Физические свойства стали 4X5МФС

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Плотность стали, pn, кг/м 3 7750 7724 7697 7670 7641 7600 7573 7546 7520 7495
Коэффициент теплопроводности Вт/(м°С) 29 тридцать тридцать 31 33 31 тридцать 28 26 27
Уд.электрическое сопротивление (p, ном. м) 480                  

Жаростойкость, краснота стали 4X5МФС

Термостойкость
Температура, °С Время, ч Твердость, HRC e
590 2 47

Источник: Марка сталей и сплавов

Источник: www.manual-steel.ru/4H5MFS.html

Лазерное упрочнение штампов в условиях крупной машиностроительной компании

[1] СРЕДНИЙ. Шапарев, Исследование влияния содержания кислорода во вспомогательном технологическом газе на качество и скорость лазерной резки стальных листов, Явления твердого тела.299 (2020) 457-461.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.299.457

[2] Р.В. Гавариев и И.А. Савин, Исследование механизма разрушения пресс-форм для литья под давлением цветных сплавов, Явления твердого тела. 284 (2018) 326-331.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.284.326

[3] Р.В. Гавариев, И.А. Савин, И.О. Леушин, К вопросу о литье сплавов цветных металлов в кокиль, Материаловедческий форум. 946 (2019) 631-635.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.946.631

[4] Д.Л. Панкратов, Р.В. Гавариев, Повышение качества отливок из сплавов цветных металлов при литье в металлические формы, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 570(1) (2019) 012072.

DOI: 10.1088/1757-899x/570/1/012072

[5] В.Ю. Панченко (ред.), Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок, Фисматлит, Москва (2009).

[6] Н.Н. Сафронов, Л.Б. Мингалеева и И.А. Савин А. В. Оптимизация состава шихты в процессе СШ с получением ферросилида из газообразных отходов металлургического производства // Черные металлы. 2 (2018) 53-59.

[7] Я.А. Савин, М. Ахмедеев, Соединение стальных труб, имеющих полимерное покрытие на внутренней и внешней поверхностях, Явления твердого тела. 299 (2020) 766-771.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.299.766

[8] Р.В. Гавариев, К.Н. Гавариева, К вопросу о тепловом балансе пресс-форм для литья под давлением сплавов цветных металлов, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 969(1) (2020) 012069.

DOI: 10.1088/1757-899x/969/1/012069

[9] А.В. Шапарев и И.А. Савин, Влияние состояния контактных поверхностей на формирование соединения стали и латуни при холодной наплавке, Явления твердого тела. 284 (2018) 319-325.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.284.319

[10] Я.П. Балабанов, Л.А. Симонова, О.Н. Балабанова, Систематизация дисперсии показателей точности при моделировании процесса формообразования наружного цилиндрического точения, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 86(1) (2015) 012010.

DOI: 10.1088/1757-899x/86/1/012010

[11] К.Н. Гавариева, Л.А. Симонова, Д.Л. Панкратов, Р.В. Гавариев, Разработка экспертных систем для моделирования технологического процесса литья под давлением на основе искусственного интеллекта, Серия конференций ИОП «Материаловедение и инженерия». 240 (2017) 012019.

DOI: 10.1088/1757-899x/240/1/012019

[12] Р.В. Гавариев, И.А. Савин, Е.Н. Солдаткина, Выбор защитного покрытия металлических форм для литья цветных сплавов, Явления твердого тела. 299 (2020) 867-871.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.299.867

[13] В.Н. Гилман, И.П. Балабанова и А.И. Фасхутдинов, Повышение эффективности бритья за счет использования износостойких покрытий, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 570 (2019) 012024.

DOI: 10.1088/1757-899x/570/1/012024

[14] Я.П. Балабанов, В.Н. Гилман, Т.С. Тимофеева, А.И. Фасхутдинов, Моделирование влияния скругления режущей кромки на стойкость инструмента при обработке зубчатого колеса методом силовой шлифовки, Международный журнал техники и технологий (ОАЭ). 7(4) (2018) 71-73.

DOI: 10.14419/ijet.v7i4.7.20386

[15] Д.Л. Панкратов, Р.В. Гавариев, К.Н. Гавариева, Влияние многослойных покрытий на стабильность работы пресс-форм для литья под давлением, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 134(1) (2016) 012031.

DOI: 10.1088/1757-899x/134/1/012031

[16] Р.В. Гавариев, К.Н. Гавариева, Е.Н. Солдаткина, Особенности проектирования кокилей для литья цветных металлов, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 969(1) (2020) 012068.

DOI: 10.1088/1757-899x/969/1/012068

[17] ЧАС.Бикас, П. Ставропулос, Г. Криссолурис, Методы аддитивного производства и подходы к моделированию: критический обзор, Международный журнал передовых производственных технологий. 83(1-4) (2016) 389-405.

DOI: 10.1007/s00170-015-7576-2

[18] Т.Дж. Хорн, Л. А. Гарриссон, Обзор современных технологий аддитивного производства и отдельных приложений, Science Progress. 95(3) (2012) 255-282.

DOI: 10.3184/003685012×134203047

[19] А.В. Шапарев, И.А. Савин, Применение полимерного материала РИМАМИД для изготовления деталей машин, Серия конференций ИОП: Материаловедение и инженерия. 969(1) (2020) 012021.

DOI: 10.1088/1757-899x/969/1/012021

[20] Л.Мэн, В. Чжан, Д. Цюань, Г. Ши, Л. Тан, Ю. Хоу, П. Брайткопф, Т. Гао, От проектирования с оптимизацией топологии к аддитивному производству: сегодняшний успех и планы на будущее, Архивы вычислительных методов в инженерии . 27 (2020) 805-830.

DOI: 10.1007/s11831-019-09331-1

[21] Р.М. Хусаинов, А.Н. Головко, С.М. Петров, С.Ю. Юрасов, И.П. Балабанов, В.А. Гречишников, В.Б. Романов, П.М. Пивкин, Выбор оптимального режущего инструмента для токарных станков, Российские инженерные исследования. 37(4) (2017) 351-353.

DOI: 10.3103/s1068798x17040128

Модуль деформации стали и ее упругость.Расчетные сопротивления и модули упругости строительных материалов Модуль упругости алюминия кг см2

При расчете строительных конструкций необходимо знать расчетное сопротивление и модуль упругости для конкретного материала. Вот данные по основным строительным материалам.

Таблица 1. Модуль упругости основных строительных материалов

Материал
Модуль упругости
E, МПа
Чугун белый, серый (1.15…1,60) 10 5
Ковкий чугун 1,55 10 5
Углеродистая сталь (2,0…2,1) 10 5
Легированная сталь (2.1…2.2) 10 5
Прокат медный 1,1 10 5
Холоднотянутая медь 1,3 10 3
Литая медь 0,84 10 5
Бронза фосфористая катаная 1,15 10 5
Бронза марганцевая катаная 1.1 10 5
Алюминиевое литье из бронзы 1,05 10 5
Латунь, холоднотянутая (0,91…0,99) 10 5
Прокат латунный судовой 1,0 10 5
Алюминиевый прокат 0,69 10 5
Тянутая алюминиевая проволока 0,7 10 5
Дюралюминиевый прокат 0,71 10 5
Цинк прокат 0,84 10 5
Свинец 0.17 10 5
Лед 0,1 10 5
Стекло 0,56 10 5
Гранит 0,49 10 5
Лайм 0,42 10 5
Мрамор 0,56 10 5
Песчаник 0,18 10 5
Гранитная кладка (0,09…0,1) 10 5
Кирпичная кладка (0,027…0,030) 10 5
Бетон (см. таблицу 2)
Древесина вдоль волокон (0,1…0,12) 10 5
Древесина поперек волокон (0,005…0,01) 10 5
Резина 0,00008 10 5
Текстолит (0,06…0,1) 10 5
Гетинакс (0,1…0,17) 10 5
Бакелит (2…3) 10 3
Целлулоид (14.3…27,5) 10 2
Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций

Таблица 2. Модуль упругости бетона (по СП 52-101-2003)

Таблица 2.1 Модуль упругости бетона по СНиП 2.03.01-84*(1996)

Примечания:
1. Значения указаны над чертой в МПа, под чертой – в кгс/см2.
2. Для легких, ячеистых и пористых бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают методом линейной интерполяции.
3. Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения значения Е б принимают как для бетонов автоклавного твердения, умноженные на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Е б принимают как для тяжелого бетона, умноженные на коэффициент
а = 0,56 + 0,006В.

Таблица 3 Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (по СП 52-101-2003)

Таблица 4.1 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию по СНиП 2.03.01-84*(1996)

Таблица 5 Расчетные значения прочности бетона на растяжение (по СП 52-101-2003)

Таблица 6 Нормативные сопротивления арматуры (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 6.1 Нормативные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 6.2 Нормативные сопротивления арматуры классов Б и К по СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7 Расчетное сопротивление арматуры (по СП 52-101-2003)

Таблица 7.1 Расчетные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7.2 Расчетные сопротивления арматуры классов В и К по СНиП 2.03.01-84* (1996)

Нормативные данные для расчетов металлоконструкций

Таблица 8 Нормативные и расчетные сопротивления на растяжение, сжатие и изгиб (по СНиП II-23-81 (1990)) листовой, широкополосной универсальной и фасонной стали по ГОСТ 27772-88 для металлоконструкций зданий и сооружений

Примечания:
1.Толщину полки следует принимать за толщину фасонного проката (минимальная ее толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление принимают нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получают делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности материала, округленные до 5 МПа (50 кгс/см2).

Таблица 9 Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (по СНиП II-23-81 (1990))

Примечания:
1.Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 соответственно по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73* .
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 на стали, поставляемые по другим ГОСТам и ТУ, не предусмотрена.

Расчетные сопротивления стали, используемой для производства профилированного листа, здесь не показаны.

Одной из основных задач инженерного проектирования является выбор конструкционного материала и оптимального сечения профиля. Необходимо найти размер, который при минимально возможной массе обеспечит сохранение формы системы под действием нагрузки.

Например, какой номер стальной двутавровой балки следует использовать в качестве пролетной балки конструкции? Если мы возьмем профиль с размерами ниже требуемого, то гарантированно получим разрушение конструкции.Если больше, то это приводит к нерациональному использованию металла, а, следовательно, к утяжелению конструкции, усложнению монтажа, увеличению финансовых затрат. Знание такого понятия, как модуль упругости стали, даст ответ на поставленный вопрос, и позволит избежать появления этих проблем на самой ранней стадии производства.

Общая концепция

Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) — один из показателей механических свойств материала, характеризующий его сопротивление деформации растяжением.Другими словами, его значение указывает на пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем меньше будет растягиваться любой стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь сечения и т. д.).

В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е. Является составной частью закона Гука (закона деформации упругих тел). Он связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

Согласно международной стандартной системе единиц измеряется в МПа.Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

Определение модуля упругости проводится опытным путем в научных лабораториях. Суть этого метода заключается в разрыве образцов материала гантелеобразной формы на специальном оборудовании. Узнав напряжение и удлинение, при которых образец разрушился, эти переменные делят друг на друга, получая тем самым модуль Юнга.

Сразу отметим, что этим методом определяются модули упругости пластических материалов: стали, меди и т.д.Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимаются до появления трещин.

Дополнительные характеристики механических свойств

Модуль упругости позволяет прогнозировать поведение материала только при работе на сжатие или растяжение. При наличии таких видов нагрузок, как сдавливание, срез, изгиб и др., потребуется ввести дополнительные параметры:

  • Жесткость является произведением модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля.По величине жесткости можно судить о пластичности не материала, а сборки конструкции в целом. Измеряется в килограммах силы.
  • Относительное продольное удлинение показывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца. Например, к стержню длиной 100 мм приложена определенная сила. В результате он уменьшился в размерах на 5 мм. Разделив его удлинение (5 мм) на первоначальную длину (100 мм), получим относительное удлинение 0.05. Переменная – безразмерная величина. В некоторых случаях для удобства восприятия его переводят в проценты.
  • Относительное поперечное удлинение рассчитывается аналогично предыдущему пункту, но вместо длины здесь учитывается диаметр стержня. Опыты показывают, что у большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше продольного.
  • Коэффициент продавливания представляет собой отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации.Этот параметр позволяет полностью описать изменение формы под действием нагрузки.
  • Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т. е. в случае, когда вектор силы направлен под углом 90 градусов к поверхности тела. Примерами таких нагрузок являются работа заклепок при сдвиге, гвоздей при смятии и т. д. По большому счету модуль сдвига связан с таким понятием, как вязкость материала.
  • Модуль объемной упругости характеризуется изменением объема материала для равномерного, разностороннего приложения нагрузки.Это отношение объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы является опущенный в воду образец, на который действует давление жидкости по всей его площади.

В дополнение к вышесказанному следует отметить, что некоторые виды материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные. Яркими примерами являются дерево, слоистые пластики, некоторые виды камня, ткани и так далее.

Изотропные материалы имеют одинаковые механические свойства и упругую деформацию в любом направлении. К ним относятся металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и др.), неслоистые пластики, природные камни, бетон, резина.

Значение модуля упругости

Следует отметить, что модуль Юнга не является постоянной величиной. Даже для одного и того же материала она может колебаться в зависимости от точек приложения силы.

Некоторые упругопластические материалы имеют более или менее постоянный модуль упругости при работе как на сжатие, так и на растяжение: медь, алюминий, сталь.В других случаях эластичность может варьироваться в зависимости от формы профиля.

Вот примеры значений модуля Юнга (в миллионах кгс/см2) для некоторых материалов:

  • Латунь – 1.01.
  • Бронза – 1,00.
  • Кладка кирпичная – 0,03.
  • Кладка гранитная – 0,09.
  • Бетон – 0,02.
  • Древесина вдоль волокон – 0,1.
  • Древесина поперек волокон – 0,005.
  • Алюминий – 0,7.

Учитывать разницу в показаниях модулей упругости сталей в зависимости от марки.

Развитие металлургии и других смежных направлений по изготовлению металлических предметов обусловлено созданием оружия. Сначала научились плавить цветные металлы, но прочность изделий была сравнительно невысокой. Только с появлением железа и его сплавов началось изучение их свойств.

Первые мечи для придания им твердости и прочности были довольно тяжелыми. Воинам приходилось брать их обеими руками, чтобы управлять ими. Со временем появлялись новые сплавы, развивались технологии производства.На смену тяжелому оружию пришли легкие сабли и шпаги. Параллельно создавались инструменты. С повышением прочностных характеристик совершенствовались инструменты и способы производства.

Виды нагрузок

При использовании металлов применяются различные статические и динамические нагрузки. В теории прочности принято определять нагружение следующих видов.

  • Сжатие – действующая сила сжимает объект, вызывая уменьшение длины вдоль направления приложения нагрузки.Такую деформацию ощущают станины, опорные поверхности, стеллажи и ряд других конструкций, выдерживающих определенный вес. Мосты и переезды, рамы автомобилей и тракторов, фундаменты и арматура – ​​все эти конструктивные элементы находятся в постоянном сжатии.
  • Растяжение – нагрузка стремится удлинить тело в определенном направлении. Подъемно-транспортные машины и механизмы испытывают одинаковые нагрузки при подъеме и переноске грузов.

  • Сдвиг и сдвиг – такое нагружение наблюдается в случае действия сил, направленных по одной оси навстречу друг другу.Соединительные элементы (болты, винты, заклепки и другие метизы) испытывают этот вид нагрузки. В конструкции корпусов, металлических каркасов, коробок передач и других узлов механизмов и машин обязательно присутствуют соединительные детали. Производительность устройств зависит от их прочности.

  • Кручение – если на объект действует пара сил, действующих на определенном расстоянии друг от друга, то возникает крутящий момент. Эти силы имеют тенденцию вызывать деформацию кручения.Аналогичные нагрузки наблюдаются и в редукторах, именно такую ​​нагрузку испытывают валы. Чаще всего несовместимы по стоимости. С течением времени величина действующих сил меняется.

  • Изгиб – нагрузка, изменяющая кривизну предметов, считается изгибом. Аналогичным нагрузкам подвергаются мосты, ригели, консоли, подъемно-транспортные механизмы и другие детали.

Понятие о модуле упругости

В середине XVII века исследования материалов начались одновременно в нескольких странах.Для определения прочностных характеристик были предложены различные методы. Английский исследователь Роберт Гук (1660) сформулировал основные положения закона об удлинении упругих тел в результате приложения нагрузки (закон Гука). Введены понятия:

  1. Напряжение σ, которое в механике измеряется как нагрузка, приложенная к определенной площади (кгс/см², Н/м², Па).
  2. Модуль упругости Е, определяющий способность твердого тела деформироваться под действием нагрузки (приложения силы в заданном направлении).Единицы измерения также определены в кгс/см² (Н/м², Па).

Формула закона Гука записывается как ε = σz/E, где:

  • ε – относительное удлинение;
  • σz — нормальное напряжение.

Демонстрация закона Гука для упругих тел:

Из приведенной выше зависимости значение E для определенного материала находится эмпирически, E = σz/ε.

Модуль упругости – постоянная величина, характеризующая сопротивление тела и его конструкционного материала при нормальном растягивающем или сжимающем нагружении.

В теории прочности принято понятие модуля упругости Юнга. Этот английский исследователь дал более конкретное описание того, как изменяются прочностные характеристики при нормальной нагрузке.

Значения модуля упругости для некоторых материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1: Модуль упругости для металлов и сплавов

Модуль упругости для различных марок стали

Металлурги разработали несколько сотен марок стали.Они имеют разные значения прочности. В таблице 2 приведены характеристики наиболее распространенных сталей.

Таблица 2: Эластичность сталей

Наименование стали Значение модуля упругости, 10¹² Па
Низкоуглеродистая сталь 165…180
Сталь 3 179…189
Сталь 30 194…205
Сталь 45 211…223
Сталь 40X 240…260
65G 235…275
х22МФ 310…320
9HS, HVG 275…302
4X5MFS 305…315
3X3M3F 285…310
Р6М5 305…320
R9 320…330
R18 325…340
R12MF5 297…310
У7, У8 302…315
У9, У10 320…330
У11 325…340
У12, У13 310…315

Видео: Закон Гука, модуль упругости.

Модули прочности

Помимо обычного нагружения, существуют и другие силовые воздействия на материалы.

Модуль сдвига G определяет жесткость. Эта характеристика показывает предельное значение нагрузки для изменения формы объекта.

Объемный модуль K определяет упругие свойства материала при изменении объема. При любой деформации происходит изменение формы предмета.

Коэффициент Пуассона μ определяет изменение отношения относительного сжатия к растяжению.Это значение зависит только от свойств материала.

Для разных сталей значения этих модулей приведены в таблице 3.

Таблица 3: Модули прочности для сталей

Наименование стали Модуль упругости Юнга, 10¹² Па Модуль сдвига G, 10¹² Па Объемный модуль, 10¹² Па Коэффициент Пуассона, 10¹² Па
Низкоуглеродистая сталь 165…180 87…91 45…49 154…168
Сталь 3 179…189 93…102 49…52 164…172
Сталь 30 194…205 105…108 72…77 182…184
Сталь 45 211…223 115…130 76…81 192…197
Сталь 40X 240…260 118…125 84…87 210…218
65G 235…275 112…124 81…85 208…214
х22МФ 310…320 143…150 94…98 285…290
9HS, HVG 275…302 135…145 87…92 264…270
4X5MFS 305…315 147…160 96…100 291…295
3X3M3F 285…310 135…150 92…97 268…273
Р6М5 305…320 147…151 98…102 294…300
R9 320…330 155…162 104…110 301…312
R18 325…340 140…149 105…108 308…318
R12MF5 297…310 147…152 98…102 276…280
У7, У8 302…315 154…160 100…106 286…294
У9, У10 320…330 160…165 104…112 305…311
У11 325…340 162…170 98…104 306…314
У12, У13 310…315 155…160 99…106 298…304

Для остальных материалов значения прочностных характеристик указаны в специальной литературе.Однако в ряде случаев проводятся индивидуальные исследования. Такие исследования особенно актуальны для строительных материалов. На предприятиях, где производятся железобетонные изделия, регулярно проводятся испытания по определению предельных значений.

Прежде чем использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками, чтобы знать, как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него допустимо и так далее. Одной из важных характеристик, на которую часто обращают внимание, является модуль упругости.

Ниже рассмотрим само понятие, а также это значение применительно к одному из самых популярных материалов в строительстве и ремонтных работах – стали. Эти показатели также будут учитываться для других материалов, для примера.

Модуль упругости – что это такое?

Модуль упругости материала называется совокупностью физических величин , характеризующих способность твердого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы.Обозначается буквой Е. Так будет упоминаться во всех таблицах, которые будут идти дальше в статье.

Нельзя утверждать, что существует только один способ определения значения эластичности. Разные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже приведены три основных способа расчета показателей этой характеристики для разных материалов:

Таблица показателей упругости материалов

Прежде чем перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим сначала, в качестве примера и дополнительной информации, таблицу содержащие данные об этом значении по отношению к другим материалам. Данные измерены в МПа .

Модуль упругости различных материалов

Как видно из таблицы выше, это значение различно для разных материалов, более того, показатели отличаются, если учитывать тот или иной вариант расчета этого показателя. Каждый волен выбрать именно тот вариант изучения индикаторов, который ему больше всего подходит. Возможно, предпочтительнее учитывать модуль Юнга, поскольку он чаще используется специально для характеристики конкретного материала в этом отношении.2.

  • И, наконец, коэффициент Пуассона для стали равен 0,3
  • Это общие данные для типов стали и изделий из стали. Каждое значение рассчитано по всем физическим правилам и с учетом всех доступных соотношений, которые используются для получения значений этой характеристики.

    Вся общая информация об этой характеристике стали будет дана ниже. Значения будут приведены как n о модуле Юнга , так и по модулю сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

    Сталь и несколько разных марок

    Значения индексов эластичности стали различаются, так как имеется несколько модулей , которые рассчитываются и рассчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе показатели мало различаются, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов. Но углубляться во все расчеты, формулы и значения не стоит, так как достаточно выбрать определенное значение эластичности, чтобы ориентироваться на него в дальнейшем.2 .

    Данная информация поможет вам разобраться в самом понятии модуля упругости, а также ознакомиться с основными значениями этой характеристики для стали, изделий из стали, а также для ряда других материалов.

    Следует помнить, что показатели модуля упругости различны для разных стальных сплавов и для разных стальных конструкций, содержащих в своем составе другие соединения. Но даже в таких условиях можно заметить тот факт, что показатели не сильно отличаются.Значение модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также содержание углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

    станок.гуру

    Расчетные сопротивления и модули упругости тяжелого бетона, МПа

    таблица 2

    Характеристики

    БЕТОН КЛАСС

    В7.5

    В 10 ЧАСОВ

    В15

    В 20

    В25

    В30

    В35

    В40

    Для
    предельных состояний
    1-я
    группы

    Осевое сжатие

    (призматическая прочность
    ) R б

    Осевое натяжение

    R бт

    Для
    предельных состояний
    2-я группа

    Компрессионный
    Осевой

    Р б ,
    сер

    Осевое натяжение

    R бт ,
    сер

    Элементарная
    обычная закалка E b

    Элементарный
    модуль упругости тяжелого бетона
    подвергнутый термической обработке
    атмосферное давление

    Примечание.
    Расчетное сопротивление бетона
    по предельным состояниям
    2-й группы равны нормативным:
    Р б , сер
    = Р б , n ;
    Р бт , сер
    = Р
    бт , n .

    Расчетные сопротивления и модули эластичности некоторых армирующих сталей, MPA

    Таблица
    3

    Класс

    . Укрепление

    .

    Расчетное сопротивление

    Модуль
    эластичность

    E с

    для расчета по

    предельные
    состояния
    1-я группа

    для
    расчет предельного состояния
    2 группа

    R с , сер

    растяжение

    Р пк

    Р с

    Р ПО

    А240С

    А300С

    А400С

    6…8 мм

    А400С

    10…40 мм

    А600С

    Б р я

    3 мм

    Б р я

    4 мм

    Б р я

    5 мм

    Примечание.
    Расчетная стойкость стали
    по предельным состояниям
    2-й группы равны
    нормативным: Р с , сер
    = Р с , n .

    studfiles.net

    Пример 3.5. Проверка сечения колонны двутавра на сжатие

    Необходимо проверить сечение колонны из двутавра 20К1 по СТО АСЧМ 20-93 из стали С235.

    Сила сжатия: Н=600 кН.

    Высота колонны: L=4,5м.

    Фактор эффективной длины: мкм x =1,0; мк = 1,0.

    Решение.
    Расчетное сопротивление стали С235: R y = 230Н/мм 2 = 23,0 кН/см 2 .
    Модуль упругости стали С235: Е = 2,06×10 5 Н/мм 2 . условия работы колонн общественных зданий при постоянной нагрузке γ c = 0.95.
    Площадь сечения элемента находят по сортаменту для двутавра 20К1: А = 52,69 см 2 .
    Радиус инерции сечения относительно оси абсцисс, также по ассортимент: i х = 4,99 см.
    Радиус инерции сечения относительно оси у, также по ассортименту: i у = 8,54 см.
    Расчетная длина колонны определяется по формуле:
    l эф,x = µ x l x = 1,0 * 4,5 = 4.5 м;
    l эф,y = µ y l y = 1,0 * 4,5 = 4,5 м.
    Гибкость сечения относительно оси абсцисс: λ х = l х / i х = 450 / 4,99 = 90,18.
    Гибкость сечения относительно оси y: λ y = l y /i y = 450 / 8,54 = 52,69.
    Предельно допустимая гибкость для сжатых элементов (пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции: пространственные конструкции из одинарных уголков, пространственные конструкции из труб и парных уголков свыше 50м) λu = 120.
    Условия проверки : x
    90,18 – условия выполнены.
    Стабильность секции проверяется на наибольшую гибкость. В этом примере λ max = 90,18.
    Условия податливости элемента определяются по формуле:
    λ’ = λ√(R y /E) = 90,18√(230/2,06*10 5) = 3,01.
    Коэффициент α и β принимают по типу сечения, для двутавра α = 0,04; β = 0,09.
    Коэффициент δ = 9.87 (1-α + β * λ’) + λ’ 2 = 9,87 (1-0,04 + 0,09 * 3,01) + 3,01 2 = 21,2.
    Коэффициент устойчивости определяется по формуле:
    φ = 0,5 (δ-√(δ 2 -39,48λ’ 2)/λ’ 2 = 0,5 (21,2-√(21,2 2 -39,48*3,01 2) / 3 ,01 2 = 0,643
    Коэффициент φ также можно взять из таблицы в зависимости от типа сечения и λ’
    Проверка состояния: N/φAR y γ c ≤ 1 ,
    600,0/(0,643*52,69*23,0*0,95) = 0,81 ≤ 1.
    Поскольку расчет был сделан для максимальной гибкости относительно оси x, нет необходимости проверять ось y.

    Примеры:

    spravkidoc.ru

    Модуль упругости стали в кгс\см2, примеры

    Одной из основных задач инженерного проектирования является выбор конструкционного материала и оптимального сечения профиля. Необходимо найти размер, который при минимально возможной массе обеспечит сохранение формы системы под действием нагрузки.

    Например, какое количество стальных двутавровых балок следует использовать в качестве пролетной балки конструкции? Если мы возьмем профиль с размерами ниже требуемого, то гарантированно получим разрушение конструкции. Если больше, то это приводит к нерациональному использованию металла, а, следовательно, к утяжелению конструкции, усложнению монтажа, увеличению финансовых затрат. Знание такого понятия, как модуль упругости стали, даст ответ на поставленный вопрос, и позволит избежать появления этих проблем на самой ранней стадии производства.

    Общее понятие

    Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) — один из показателей механических свойств материала, характеризующий его сопротивление деформации растяжением. Другими словами, его значение указывает на пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем меньше будет растягиваться любой стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь сечения и т. д.).

    В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е.Он является составной частью закона Гука (закон о деформации упругих тел). Он связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

    Согласно международной стандартной системе единиц измеряется в МПа. Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

    Определение модуля упругости проводится опытным путем в научных лабораториях. Суть этого метода заключается в разрыве образцов материала гантелеобразной формы на специальном оборудовании.Узнав напряжение и удлинение, при которых образец разрушился, эти переменные делят друг на друга, получая тем самым модуль Юнга.

    Сразу отметим, что этим методом определяются модули упругости пластических материалов: стали, меди и т.д. Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимаются до появления трещин.

    Дополнительные характеристики механических свойств

    Модуль упругости позволяет прогнозировать поведение материала только при работе на сжатие или растяжение.При наличии таких видов нагрузок, как сдавливание, срез, изгиб и др., потребуется ввести дополнительные параметры:

    • Жесткость – произведение модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля. По величине жесткости можно судить о пластичности не материала, а сборки конструкции в целом. Измеряется в килограммах силы.
    • Относительное продольное удлинение показывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца.Например, к стержню длиной 100 мм приложена определенная сила. В результате он уменьшился в размерах на 5 мм. Разделив его удлинение (5 мм) на исходную длину (100 мм), получим относительное удлинение 0,05. Переменная является безразмерной величиной. В некоторых случаях для удобства восприятия его переводят в проценты.
    • Относительное поперечное удлинение рассчитывается аналогично предыдущему пункту, но вместо длины здесь учитывается диаметр стержня.Опыты показывают, что у большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше продольного.
    • Коэффициент выдавливания представляет собой отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации. Этот параметр позволяет полностью описать изменение формы под действием нагрузки.
    • Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т. е. в случае, когда вектор силы направлен под углом 90 градусов к поверхности тела.Примерами таких нагрузок являются работа заклепок при сдвиге, гвоздей при смятии и т. д. По большому счету модуль сдвига связан с таким понятием, как вязкость материала.
    • Модуль объемной упругости характеризуется изменением объема материала для равномерного, разностороннего приложения нагрузки. Это отношение объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы является опущенный в воду образец, на который действует давление жидкости по всей его площади.

    В дополнение к вышесказанному следует отметить, что некоторые виды материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные. Яркими примерами являются дерево, слоистые пластики, некоторые виды камня, ткани и так далее.

    Изотропные материалы имеют одинаковые механические свойства и упругую деформацию в любом направлении. К ним относятся металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и др.), неслоистые пластики, природные камни, бетон, резина.

    Значение модуля упругости

    Следует отметить, что модуль Юнга не является постоянной величиной. Даже для одного и того же материала она может колебаться в зависимости от точек приложения силы.

    Некоторые упругопластические материалы имеют более или менее постоянный модуль упругости при работе как на сжатие, так и на растяжение: медь, алюминий, сталь. В других случаях эластичность может варьироваться в зависимости от формы профиля.

    Вот примеры значений модуля Юнга (в миллионах кгс/см2) для некоторых материалов:

    • Чугун белый – 1.15.
    • Чугун серый -1,16.
    • Латунь – 1.01.
    • Бронза – 1,00.
    • Кладка кирпичная – 0,03.
    • Кладка гранитная – 0,09.
    • Бетон – 0,02.
    • Древесина вдоль волокон – 0,1.
    • Древесина поперек волокон – 0,005.
    • Алюминий – 0,7.

    Учитывать разницу в показаниях модулей упругости для сталей в зависимости от марки:

    • Стали конструкционные качественные (20, 45) – 2.01.
    • Сталь обыкновенного качества (ст. 3, ст. 6) – 2,00.
    • Стали низколегированные (30ХГСА, 40Х) – 2,05.
    • Сталь нержавеющая (12Х18х20Т) – 2.1.
    • Стали штамповые (9ХМФ) – 2.03.
    • Сталь рессорная (60С2) – 2.03.
    • Стали подшипниковые (ШХ15) – 2.1.

    Также значение модуля упругости для сталей различается в зависимости от вида проката:

    • Проволока высокопрочная – 2.1.
    • Канат плетеный – 1,9.
    • Трос с металлическим сердечником – 1.95.

    Как видим, отклонения между сталями по значениям модулей упругой деформации небольшие. Поэтому в большинстве инженерных расчетов ошибками можно пренебречь и принять значение Е = 2,0.

    prompriem.ru

    Модули упругости и коэффициенты Пуассона для некоторых материалов 013


    Материал

    модуль упругости, МПа

    Коэффициент

    Пуассона


    Модуль Юнга
    E

    Модуль сдвига
    G

    Чугун белый, серый

    Ковкий чугун


    (1.15…1,60) 10 5

    1,55 10 5


    4,5 10 4

    0,23…0,27

    Углеродистая сталь

    Легированная сталь


    (2,0…2,1) 10 5

    (2,1…2,2) 10 5


    (8,0…8,1) 10 4

    (8,0…8,1) 10 4


    0,24…0,28

    0,25…0,30


    Медный прокат

    Холоднотянутая медь

    Литая медь


    1,1 10 5

    0.84 10 5


    4,0 10 4

    0,31…0,34

    Бронза фосфористая прокатная

    Бронза марганцевая прокатная

    Бронза алюминиевая литая


    1,15 10 5

    1,05 10 5


    4,2 10 4

    4,2 10 4


    0,32…0,35

    Латунь холоднотянутая

    Латунь корабельная


    (0,91…0,99) 10 5

    1,0 10 5


    (3.5…3.7) 10 4

    0,32…0,42

    Алюминиевый прокат

    Тянутая алюминиевая проволока

    Дюралюминиевый прокат


    0,69 10 5

    0,71 10 5


    (2,6…2,7) 10 4

    2,7 10 4


    0,32…0,36

    Цинк катаный

    0,84 10 5

    3,2 10 4

    0,27

    Свинец

    0.17 10 5

    0,7 10 4

    0,42

    Лед

    0,1 10 5

    (0,28…0,3) 10 4


    Стекло

    0,56 10 5

    0,22 10 4

    0,25

    Гранит

    0,49 10 5



    Известняк

    0.42 10 5



    Мрамор

    0,56 10 5



    Песчаник

    0,18 10 5



    Гранитная кладка

    Известняковая кладка

    Кирпичная кладка


    (0,09…0,1) 10 5

    (0,027…0,030) 10 5




    Бетон при растяжении, МПа:

    (0.146…0,196) 10 5

    (0,164…0,214) 10 5

    (0,182…0,232) 10 5

    0,16…0,18

    0,16…0,18


    Древесина вдоль волокон

    Древесина поперек волокон


    (0,1…0,12) 10 5

    (0,005…0,01) 10 5


    0,055 10 4


    Резина

    0,00008 10 5


    0,47

    Текстолит

    (0.06…0,1) 10 5



    Гетинакс

    (0,1…0,17) 10 5



    Бакелит

    (2…3) 10 3


    0,36

    Вишомлит (ИМ-44)

    (4,0…4,2) 10 3


    0,37

    Целлулоид

    (1.43…2,75) 10 3


    0,33…0,38

    www.sopromat.info

    Индекс предельной нагрузки на сталь – модуль Юнга

    Прежде чем брать в работу какой-либо строительный материал, необходимо изучить его прочностные данные и возможное взаимодействие с другими веществами и материалами, их совместимость с точки зрения адекватной поведение при одинаковых нагрузках на конструкцию. Решающая роль для решения этой задачи отводится модулю упругости — его также называют модулем Юнга.

    Высокая прочность стали позволяет использовать ее при строительстве высотных зданий и ажурных конструкций стадионов и мостов. Добавки к стали некоторых веществ, влияющих на ее качество, называют легированием , и эти добавки позволяют удвоить прочность стали. Модуль упругости легированной стали намного выше, чем у обычной стали. Прочность в конструкции, как правило, достигается подбором площади поперечного сечения профиля из экономических соображений: высоколегированные стали имеют более высокую стоимость.

    физический смысл

    Обозначение модуля упругости как физической величины (Е), этот показатель характеризует упругое сопротивление материала изделия приложенным к нему деформирующим нагрузкам:

    • продольные – растягивающие и сжимающие ;
    • поперечные – гнутые или выполненные в виде сдвига;
    • объемный – скручивание.

    Чем выше значение (Е), тем выше , тем прочнее будет изделие из этого материала и тем выше будет предел разрушения.Например, для алюминия это значение составляет 70 ГПа, для чугуна — 120, для железа — 190, а для стали до 220 ГПа.

    Определение

    Модуль упругости – обобщающий термин, вобравший в себя другие физические показатели упругих свойств твердых материалов – под действием силы изменяться и приобретать прежнюю форму после ее прекращения, то есть упруго деформироваться. Это отношение напряжения в изделии – давления силы, приходящейся на единицу площади, к упругой деформации (безразмерная величина, определяемая отношением размера изделия к его первоначальному размеру).Отсюда его размерность, как и у напряжения – отношение силы к единице площади. Так как напряжение в метрической СИ принято измерять в Паскалях, то и силовой показатель тоже.

    Есть и другое, не очень правильное определение: модуль упругости это давление , способное удвоить произведение. Но предел текучести большого количества материалов значительно ниже приложенного давления.

    Модули упругости, их виды

    Способов изменения условий приложения силы и возникающих при этом деформаций много, а это также подразумевает большое количество типов модулей упругости, но на практике в соответствии с деформирующими нагрузками существует можно выделить три основных:

    Эти показатели характеристик упругости не исчерпываются, есть и другие, которые несут другую информацию, имеют другую размерность и значение .Это также широко известные среди специалистов индекс эластичности Ламе и коэффициент Пуассона.

    Как определить модуль упругости стали

    Для определения параметров различных марок стали существуют специальные таблицы в составе нормативных документов в области строительства – в строительных нормах и правилах (СНиП) и государственных стандартах (ГОСТ ). Так, модуль упругости (Е) или Юнга , для белого и серого чугуна от 115 до 160 ГПа, ковкого – 155.Что касается стали, то модуль упругости углеродистой стали С245 имеет значения от 200 до 210 ГПа. Легированная сталь имеет несколько более высокие показатели – от 210 до 220 ГПа.

    Аналогичная характеристика для стали обыкновенной марок Ст.3 и Ст.5 имеет одинаковое значение – 210 ГПа, а для стали Ст.45, 25Г2С и 30ХГС – 200 ГПа. Как видим, вариабельность (Е) для разных марок стали незначительна, но в изделиях, например, в канатах, картина иная:

    • для прядей и прядей из высокопрочной проволоки 200 ГПа;
    • тросы стальные с металлическим сердечником 150 ГПа;
    • Канаты стальные с органическим сердечником 130 ГПа.

    Как видите, разница существенная.

    Значения модуля сдвига или жесткости (G) можно увидеть в этих же таблицах, они имеют меньшие значения, для стального проката – 84 ГПа , углеродистого и легированного – от 80 до 81 гПа, а для сталей Ст.3 и Ст.45–80 ГПа. Причиной различия значений параметра эластичности является одновременное действие сразу трех основных модулей, рассчитанных по разным методикам. Однако разница между ними невелика, что свидетельствует о достаточной точности исследования упругости.Поэтому не стоит зацикливаться на расчетах и ​​формулах, а следует взять конкретное значение эластичности и использовать его как константу. Если не производить расчеты по отдельным модулям, а делать комплексный расчет, значение (Е) будет равно 200 ГПа.

    Необходимо понимать, что эти значения различаются для сталей с разными добавками и изделий из стали, в состав которых входят детали из других веществ, но эти значения различаются незначительно. Основное влияние на показатель упругости оказывает содержание углерода, а способ обработки стали — горячая прокатка или холодная штамповка, существенного влияния не оказывает.

    При выборе металлопродукции также используют еще один показатель, который регламентируется так же, как и модуль упругости в таблицах ГОСТ и публикации СНиП – расчетное сопротивление нагрузкам на растяжение, сжатие и изгиб. Размерность этого показателя такая же, как у модуля упругости, но значения на три порядка меньше. Этот показатель имеет два назначения: нормативное и расчетное сопротивление, названия говорят сами за себя – расчетное сопротивление используется при выполнении расчетов прочности конструкции.Так, расчетное сопротивление стали С255 при толщине проката от 10 до 20 мм составляет 240 МПа, при нормативном 245 МПа. Расчетное сопротивление проката от 20 до 30 мм несколько ниже и составляет 230 МПа.

    инструмент.гуру

    | мир сварки

    Модуль упругости

    Модуль упругости (модуль Юнга) E – характеризует сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации или свойство объекта деформироваться вдоль оси при приложении силы вдоль этой оси; определяется как отношение напряжения к удлинению.Модуль Юнга часто называют просто модулем упругости.

    1 кгс/мм 2 = 10 -6 кгс/м 2 = 9,8 10 6 Н/м 2 = 9,8 10 7 дин/см 2 = 9,81 10 6 Па = 9,81 МПа

    Модуль упругости ( модуль Юнга)-215800-206000-215800-137300
    Материал E
    кгс/мм 2 10 7 Н/м 2 МПа
    Металлы
    Алюминий 6300-7500 6180-7360 61800-73600
    Отожженный алюминий 6980 6850 68500
    Бериллий 30050 29500 2
    Бронза 10600 10400 104000
    Алюминиевая бронза, литье 10500 10300 103000
    Бронза фосфористая катаная 11520 11300 113000
    Ванадий 13500 13250 132500
    Отожженный ванадий 15080 14800 148000
    Висмут 3200 3140 31400
    Литой висмут 3250 3190 31900
    Вольфрам 38100 37400 374000
    Вольфрам отожженный 38800-40800 34200-40000 342000-400000
    Гафний 14150 13900 139000
    Дюралюминий 7000 6870 68700
    Дюралюминиевый прокат 7140 7000 70000
    Кованое железо 20000-22000 19620-21580 1
    чугун 10200-13250 10000-13000-130000
    Золото 7000-8500 6870-8340 68700-83400
    Отожженное золото 8200 8060 80600
    Инвар 14000 13730 137300
    Индий 5300 5200 52000
    Иридий 5300 5200 52000
    Кадмий 5300 5200 52000
    Кадмий литой 5090 4990 49900
    Кобальт отожженный 19980-21000 19600-20600 1
    Константан 16600 16300 163000
    Латунь 8000-10000 7850-9810 78500-
    Судовой прокат латунный 10000 9800

    Латунь, холоднотянутая 9100-9890 8900-9700 89000-
    Магний 4360 4280 42800
    Манганин 12600 12360 123600
    Медь 13120 12870 128700
    Медь деформированная 11420 11200 112000
    Литая медь 8360 8200 82000
    Медный прокат 11000 10800 108000
    Холоднотянутая медь 12950 12700 127000
    Молибден 29150 28600 286000
    Нейзильбер 11000 10790 107900
    Никель 20000-22000 19620-21580 1
    Никель отожженный 20600 20200 202000
    Ниобий 9080 8910 89100
    Олово 4000-5400 3920-5300 39200-53000
    Оловянное литье 4140-5980 4060-5860 40600-58600
    Осмий 56570 55500 555000
    Палладий 10000-14000 9810-13730
    Палладиевое литье 11520 11300 113000
    Платина 17230 16900 169000
    Отожженная платина 14980 14700 147000
    Отожженный родий 28030 27500 275000
    Отожженный рутений 43000 42200 422000
    Свинец 1600 1570 15700
    Свинцовое литье 1650 1620 16200
    Серебро 8430 8270 82700
    Отожженное серебро 8200 8050 80500
    Инструментальная сталь 21000-22000 20600-21580 206000-215800
    Легированная сталь 21000 20600 206000
    Специальная сталь 22000-24000 21580-23540 215800-235400
    Углеродистая сталь 19880-20900 19500-20500 1-205000
    Стальное литье 17330 17000 170000
    Тантал 19000 18640 186400
    Отожженный тантал 18960 18600 186000
    Титан 11000 10800 108000
    Хром 25000 24500 245000
    Цинк 8000-10000 7850-9810 78500-
    Цинк прокат 8360 8200 82000
    Цинковое литье 12950 12700 127000
    Цирконий 8950 8780 87800
    Чугун 7500-8500 7360-8340 73600-83400
    Чугун белый, серый 11520-11830 11300-11600 113000-116000
    Ковкий чугун 15290 15000 150000
    пластик
    Оргстекло 535 525 5250
    Целлулоид 173-194 170-190 17:00-19:00
    Стекло органическое 300 295 2950
    резина
    Резина 0,80 0,79 7,9
    Резина мягкая вулканизированная 0,15-0,51 0,15-0,50 1,5-5,0
    Дерево
    Бамбук 2000 1960 19600
    Береза ​​ 1500 1470 14700
    Бук 1600 1630 16300
    Дуб 1600 1630 16300
    Ель 900 880 8800
    железное дерево 2400 2350 32500
    Сосна 900 880 8800
    Минералы
    Кварц 6800 6670 66700
    Различные материалы
    Бетон 1530-4100 1500-4000 15000-40000
    Гранит 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Известняк плотный 3570 3500 35000
    Кварцевая нить (плавкая) 7440 7300 73000
    Кетгут 300 295 2950
    Лед (при -2 °C) 300 295 2950
    Мрамор 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Стекло 5000-7950 4900-7800 49000-78000
    стекло короны 7200 7060 70600
    бесцветное стекло 5500 5400 70600
    Литература
    1. Краткий физико-технический справочник.Т.1/ Под общ. изд. К.П. Яковлев. Москва: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.
    2. Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев: Наукова думка. 1981. 680 с.
    3. Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
    4. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоин. М., Атомиздат. 1976. 1008 с.

    Прежде чем использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками, чтобы знать, как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него допустимо и так далее.Одной из важных характеристик, на которую часто обращают внимание, является модуль упругости.

    Ниже рассмотрим само понятие, а также это значение применительно к одному из самых популярных материалов в строительстве и ремонтных работах – стали. Эти показатели также будут учитываться для других материалов, для примера.

    Модуль упругости – что это такое?

    Модуль упругости материала называется совокупностью физических величин , характеризующих способность твердого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы.Обозначается буквой Е. Так будет упоминаться во всех таблицах, которые будут идти дальше в статье.

    Нельзя утверждать, что существует только один способ определения значения эластичности. Разные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже приведены три основных способа расчета показателей этой характеристики для разных материалов:

    Таблица показателей упругости материалов

    Прежде чем перейти непосредственно к данной характеристике стали, рассмотрим сначала в качестве примера и дополнительной информации таблицу, содержащую данные на это значение по отношению к другим материалам. Данные измерены в МПа .

    Как видно из таблицы выше, это значение различно для разных материалов, более того, показатели отличаются, если учитывать тот или иной вариант расчета этого показателя. Каждый волен выбрать именно тот вариант изучения индикаторов, который ему больше всего подходит. Возможно, предпочтительнее учитывать модуль Юнга, поскольку он чаще используется специально для характеристики конкретного материала в этом отношении.

    После того, как мы вкратце ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдем непосредственно к характеристике стали отдельно.2.

  • И, наконец, коэффициент Пуассона для стали равен 0,3
  • Это общие данные для типов стали и изделий из стали. Каждое значение рассчитано по всем физическим правилам и с учетом всех доступных соотношений, которые используются для получения значений этой характеристики.

    Вся общая информация об этой характеристике стали будет дана ниже. Значения будут приведены как n о модуле Юнга , так и по модулю сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

    Сталь и несколько разных марок

    Значения индексов эластичности стали различаются, так как имеется несколько модулей , которые рассчитываются и рассчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе показатели мало различаются, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов. Но углубляться во все расчеты, формулы и значения не стоит, так как достаточно выбрать определенное значение эластичности, чтобы ориентироваться на него в дальнейшем.2 .

    Данная информация поможет вам разобраться в самом понятии модуля упругости, а также ознакомиться с основными значениями этой характеристики для стали, изделий из стали, а также для ряда других материалов.

    Следует помнить, что показатели модуля упругости различны для разных стальных сплавов и для разных стальных конструкций, содержащих в своем составе другие соединения. Но даже в таких условиях можно заметить тот факт, что показатели не сильно отличаются.Значение модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также содержание углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

    Модуль упругости алюминия кг см2. Методы определения и контроля показателей прочности металлов

    Перед применением любого материала в строительных работах следует ознакомиться с его физическими характеристиками, чтобы знать, как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него допустимо и т.д.Одной из важных характеристик, на которую очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

    Ниже мы рассмотрим само понятие, а также это значение применительно к одному из самых популярных материалов в строительстве и ремонтных работах – стали. Эти показатели также будут учитываться для других материалов, для примера.

    Модуль упругости любого материала называется совокупностью физических величин , характеризующих способность любого твердого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы.Обозначается буквой Е. Так будет упоминаться во всех таблицах, которые будут идти дальше в статье.

    Нельзя утверждать, что существует только один способ определить значение эластичности. Различные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько различных подходов. Ниже приведены три основные методики расчета показателей этой характеристики для разных материалов:

    Прежде чем перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим сначала в качестве примера и дополнительной информации таблицу, содержащую данные об этой величине по отношению к другим материалы. Данные измерены в МПа .

    Как видно из таблицы выше, это значение различно для разных материалов, более того, показатель отличается, если учитывать тот или иной вариант расчета этого показателя. Каждый волен выбрать именно тот вариант изучения индикаторов, который ему больше всего подходит. Возможно, предпочтительнее рассматривать модуль Юнга, так как он чаще используется для характеристики конкретного материала в этом отношении.

    После того, как мы вкратце ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдем непосредственно к характеристике отдельной стали.

    Для начала обратимся к сухим числам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и металлоконструкций:

    Это общие данные по видам стали и металлопродукции. Каждое значение рассчитывалось по всем физическим правилам и с учетом всех существующих соотношений, которые используются для получения значений этой характеристики.

    Вся общая информация об этой характеристике стали будет дана ниже.Значения будут приведены как n о модуль Юнга , так и модуль сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

    Значения показателей эластичности стали различаются, так как сразу несколько модулей , которые рассчитываются и рассчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе показатели не сильно различаются, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов.2 .

    Данная информация поможет вам разобраться в самом понятии модуля упругости, а также ознакомиться с основными значениями этой характеристики для стали, изделий из стали, а также для ряда других материалов.

    Следует помнить, что модуль упругости различен для разных стальных сплавов и для разных стальных конструкций, содержащих другие соединения. Но даже в таких условиях можно заметить тот факт, что показатели не сильно отличаются.Величина модуля упругости стали практически зависит от конструкции. а также по содержанию углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

    Выполните поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите ваш запрос:

    Дополнительная информация из Технического справочника ДПВА, а именно другие подразделы этого раздела:

    Одной из основных задач инженерного проектирования является выбор материала конструкции и оптимального сечения профиля.Необходимо найти такой размер, который при минимально возможной массе обеспечит сохранение формы системы под действием нагрузки.

    Например, какой номер стальной двутавровой балки следует использовать в качестве пролета конструкции? Если мы возьмем профиль с размерами ниже требуемого, то гарантированно получим разрушение конструкции. Если больше, то это приводит к нерациональному использованию металла, а, следовательно, утяжелению конструкции, усложнению монтажа, увеличению финансовых затрат.Знание такого понятия, как модуль упругости стали, даст ответ на поставленный вопрос и позволит избежать появления этих проблем на самом раннем этапе производства.

    Общая концепция

    Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) — это одна из мер механических свойств материала, характеризующая его устойчивость к деформации растяжением. Другими словами, его значение указывает на пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем меньше растянется любой стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь поперечного сечения и т.).

    В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е. Он является составной частью закона Гука (закон деформации упругих тел). Связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

    Измеряется в МПа в соответствии с Международной стандартной системой единиц. Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

    Определение модуля упругости проводится опытным путем в научных лабораториях.Суть этого метода заключается в разрушении образцов материала гантелеобразной формы на специальном оборудовании. Узнав напряжение и удлинение, при которых образец разрушился, они делят эти переменные друг на друга, получая таким образом модуль Юнга.

    Сразу отметим, что этим методом определяют модули упругости пластичных материалов: стали, меди и др. Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимают до появления трещин.

    Дополнительные характеристики механических свойств

    Модуль упругости позволяет прогнозировать поведение материала только при работе на сжатие или растяжение.При наличии таких видов нагрузок, как сдавливание, срез, изгиб и т.п. потребуются дополнительные параметры:

    • Жесткость – это произведение модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля. По величине жесткости можно судить о пластичности не материала, а конструктивной единицы в целом. Измеряется в килограммах силы.
    • Продольное удлинение указывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца.Например, к стержню длиной 100 мм приложили некоторую силу. В результате он уменьшился в размерах на 5 мм. Разделив его удлинение (5 мм) на исходную длину (100 мм), получим относительное удлинение 0,05. Переменная безразмерна. В некоторых случаях для простоты восприятия его переводят в проценты.
    • Удлинение при сдвиге рассчитывается аналогично предыдущему пункту, но вместо длины здесь учитывается диаметр стержня. Опыты показывают, что у большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше продольного.
    • Коэффициент выдавливания представляет собой отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации. Этот параметр позволяет полностью описать изменение формы под действием нагрузки.
    • Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т.е. в случае, когда вектор силы направлен под углом 90 градусов к поверхности тела. Примерами таких нагрузок являются работа заклепок на сдвиг, гвоздей на раздавливание и т. д. По большому счету модуль сдвига связан с таким понятием, как вязкость материала.
    • Объемный модуль характеризуется изменением объема материала для равномерного и универсального приложения нагрузки. Отношение объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы является погруженный в воду образец, на который действует давление жидкости по всей его площади.

    В дополнение к вышесказанному следует отметить, что некоторые виды материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные.Яркими примерами являются дерево, многослойный пластик, некоторые виды камня, ткани и многое другое.

    Изотропные материалы имеют одинаковые механические свойства и упругую деформацию в любом направлении. К ним относятся металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и др.), неламинированные пластики, натуральные камни, бетон, резина.

    Значение модуля упругости

    Следует отметить, что модуль Юнга непостоянен. Даже для одного и того же материала она может колебаться в зависимости от точек приложения силы.

    Некоторые упругопластические материалы имеют более или менее постоянный модуль упругости при работе как на сжатие, так и на растяжение: медь, алюминий, сталь. В других случаях упругость может варьироваться в зависимости от формы профиля.

    Вот примеры значений модуля Юнга (в млн кгс/см2) некоторых материалов:

    • Латунь – 1.01.
    • Бронза – 1,00.
    • Кладка кирпичная – 0,03.
    • Кладка гранитная – 0,09.
    • Бетон – 0.02.
    • Древесина вдоль волокон – 0,1.
    • Древесина поперек волокон – 0,005.
    • Алюминий – 0,7.

    Учитывать разницу в показаниях модулей упругости сталей в зависимости от марки.

    Развитие металлургии и других смежных направлений по изготовлению металлических предметов обязывает к созданию оружия. Сначала научились плавить цветные металлы, но прочность изделий была сравнительно невысокой. Только с появлением железа и его сплавов началось изучение их свойств.

    Первые мечи были достаточно тяжелыми, чтобы придать им твердость и прочность. Воинам приходилось брать их обеими руками, чтобы управлять ими. Со временем появлялись новые сплавы, развивались технологии производства. На смену тяжелому оружию пришли легкие сабли и шпаги. В то же время создавались орудия труда. С повышением прочностных характеристик совершенствовались инструменты и способы производства.

    Виды нагрузок

    При использовании металлов применяются различные статические и динамические нагрузки.В теории прочности принято определять следующие виды нагружения.

    • Сжатие – действующая сила сжимает объект, вызывая уменьшение длины вдоль направления приложения нагрузки. Такую деформацию ощущают станины, опорные поверхности, стойки и ряд других конструкций, выдерживающих определенный вес. Мосты и паромы, рамы автомобилей и тракторов, фундаменты и арматура – ​​все эти конструктивные элементы находятся в постоянном сжатии.
    • Растяжка – нагрузка стремится удлинить тело в определенном направлении.Подъемно-транспортные машины и механизмы испытывают одинаковые нагрузки при подъеме и переноске грузов.

    • Сдвиг и сдвиг – такое нагружение наблюдается в случае действия сил, направленных по одной оси навстречу друг другу. Соединительные элементы (болты, винты, заклепки и другие метизы) испытывают аналогичные нагрузки. В конструкции корпусов, металлических каркасов, коробок передач и других узлов механизмов и машин всегда присутствуют соединительные детали.Производительность устройств зависит от их прочности.

    • Кручение – если на объект действует пара сил, находящихся на определенном расстоянии друг от друга, то возникает крутящий момент. Эти усилия имеют тенденцию вызывать деформацию при кручении. Аналогичные нагрузки наблюдаются в редукторах; валы подвергаются именно такой нагрузке. Чаще всего имеет переменную стоимость. С течением времени величина действующих сил меняется.

    • Изгиб – Изгибом считается нагрузка, изменяющая кривизну объектов.Аналогичным нагрузкам подвергаются мосты, перекладины, консоли, подъемники и другие детали.

    Понятие о модуле упругости

    В середине XVII века исследования материалов начались одновременно в нескольких странах. Для определения прочностных характеристик были предложены различные методы. Английский исследователь Роберт Гук (1660) сформулировал основные положения закона удлинения упругих тел в результате приложения нагрузки (закон Гука).Вводятся также понятия:

    1. Напряжение σ, которое измеряется в механике как нагрузка, приложенная к определенной площади (кгс/см², Н/м², Па).
    2. Модуль упругости Е, определяющий способность твердого тела деформироваться под действием нагрузки (приложения силы в заданном направлении). Единицы измерения также определены в кгс/см² (Н/м², Па).

    Формула по закону Гука записывается в виде ε = σz/E, где:

    • ε – относительное удлинение;
    • σz — нормальное напряжение.

    Демонстрация закона Гука для упругих тел:

    Из приведенной зависимости значение Е для определенного материала выводится опытным путем, Е = σz/ε.

    Модуль упругости – постоянная величина, характеризующая сопротивление тела и его конструкционного материала при нормальных растягивающих или сжимающих нагрузках.

    В теории прочности принято понятие модуля упругости Юнга. Этот английский исследователь дал более конкретное описание способов изменения силовых показателей при нормальной нагрузке.

    Значения модуля упругости для некоторых материалов приведены в таблице 1.

    Таблица 1: Модуль упругости металлов и сплавов

    Модуль упругости для различных марок стали

    Металлурги разработали несколько сотен марок стали. Они имеют разные значения прочности. В таблице 2 приведены характеристики наиболее распространенных сталей.

    Таблица 2: Эластичность сталей

    Наименование стали Значение модуля упругости, 10¹²·Па
    Низкоуглеродистая сталь 165…180
    Сталь 3 179…189
    Сталь 30 194…205
    Сталь 45 211…223
    Сталь 40X 240…260
    65G 235…275
    X12MF 310…320
    9ХС, ХВГ 275…302
    4X5MFS 305…315
    3X3M3F 285…310
    Р6М5 305…320
    Р9 320…330
    Р18 325…340
    R12MF5 297…310
    У7, У8 302…315
    У9, У10 320…330
    У11 325…340
    У12, У13 310…315

    Видео: Закон Гука, модуль упругости.

    Модули прочности

    Помимо обычного нагружения, существуют и другие силовые воздействия на материалы.

    Модуль сдвига G определяет жесткость. Эта характеристика показывает предельное значение нагрузки, изменяющей форму объекта.

    Объемный модуль K определяет упругие свойства материала по изменению его объема. При любой деформации форма предмета меняется.

    Коэффициент Пуассона μ определяет изменение отношения относительного сжатия к растяжению.Это значение зависит только от свойств материала.

    Для разных сталей значения указанных модулей приведены в таблице 3.

    Таблица 3: Модуль прочности для сталей

    Наименование стали Модуль упругости Юнга, 10¹² · Па Модуль сдвига G, 10¹² Па Объемный модуль, 10¹² · Па Коэффициент Пуассона, 10¹² · Па
    Низкоуглеродистая сталь 165…180 87…91 45…49 154…168
    Сталь 3 179…189 93…102 49…52 164…172
    Сталь 30 194…205 105…108 72…77 182…184
    Сталь 45 211…223 115…130 76…81 192…197
    Сталь 40X 240…260 118…125 84…87 210…218
    65G 235…275 112…124 81…85 208…214
    X12MF 310…320 143…150 94…98 285…290
    9ХС, ХВГ 275…302 135…145 87…92 264…270
    4X5MFS 305…315 147…160 96…100 291…295
    3X3M3F 285…310 135…150 92…97 268…273
    Р6М5 305…320 147…151 98…102 294…300
    Р9 320…330 155…162 104…110 301…312
    Р18 325…340 140…149 105…108 308…318
    R12MF5 297…310 147…152 98…102 276…280
    У7, У8 302…315 154…160 100…106 286…294
    У9, У10 320…330 160…165 104…112 305…311
    У11 325…340 162…170 98…104 306…314
    У12, У13 310…315 155…160 99…106 298…304

    Для остальных материалов значения прочностных характеристик указаны в специальной литературе.Однако в ряде случаев проводятся индивидуальные исследования. Такие исследования особенно актуальны для строительных материалов. На предприятиях, где производятся железобетонные изделия, регулярно проводятся испытания по определению предельных значений.

    Модуль упругости стали и других материалов

    Перед применением любого материала в строительных работах следует ознакомиться с его физическими характеристиками, чтобы знать, как с ним обращаться, какие механические нагрузки будут для него допустимы и т.д.Одной из важных характеристик, на которую очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

    Ниже мы рассмотрим само понятие, а также это значение применительно к одному из самых популярных материалов в строительстве и ремонтных работах – стали. Эти показатели также будут учитываться для других материалов, для примера.

    Модуль упругости – что это такое?

    Модуль упругости материала – совокупность физических величин, характеризующих способность твердого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы.Обозначается буквой Е. Так будет упоминаться во всех таблицах, которые будут идти дальше в статье.

    Нельзя утверждать, что существует только один способ определить значение эластичности. Различные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько различных подходов. Ниже приведены три основных метода расчета показателей этой характеристики для разных материалов:

    • Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации.Вариант Юнга определяется отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно его просто называют модулем упругости.
    • Модуль сдвига (G), также называемый модулем жесткости. Этот метод выявляет способность материала сопротивляться любому изменению формы, но при условии сохранения ее нормы. Модуль сдвига выражается как отношение напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется как изменение прямого угла между доступными плоскостями, подвергаемыми напряжению сдвига. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
    • Объемный модуль (K), также называемый объемным модулем. Этот вариант обозначает способность предмета из любого материала изменять свой объем в случае действия на него всестороннего нормального напряжения, одинакового во всех его направлениях. Этот параметр выражается отношением величины объемного напряжения к величине относительного объемного сжатия.
    • Существуют и другие показатели эластичности, которые измеряются в других величинах и выражаются в других соотношениях.Другими все еще очень известными и популярными вариантами показателей эластичности являются параметры Ламе или коэффициент Пуассона.

    Таблица показателей упругости материалов

    Прежде чем перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим сначала в качестве примера и дополнительной информации таблицу, содержащую данные об этом значении по отношению к другим материалам. Данные измеряются в МПа.

    Модуль упругости различных материалов

    Как видно из таблицы выше, это значение различно для разных материалов, более того, показатель отличается, если учитывать тот или иной вариант расчета этого показателя.Каждый волен выбрать именно тот вариант изучения индикаторов, который ему больше всего подходит. Возможно, предпочтительнее рассматривать модуль Юнга, так как он чаще используется для характеристики конкретного материала в этом отношении.

    После того, как мы вкратце ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдем непосредственно к характеристике отдельной стали.

    Для начала обратимся к сухим цифрам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и металлоконструкций:

    • Модуль упругости (Е) для литья горячекатаной арматуры из сталей марок, относящихся к ст.3 и ст.2.
    • И, наконец, коэффициент Пуассона для стали равен 0,3

    Это общие данные для типов стали и изделий из стали. Каждое значение рассчитывалось по всем физическим правилам и с учетом всех существующих соотношений, которые используются для получения значений этой характеристики.

    Вся общая информация об этой характеристике стали будет дана ниже. Значения будут приведены как в модуле Юнга, так и в модуле сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

    Сталь и несколько ее разных марок

    Значения показателей упругости стали различаются, так как имеется сразу несколько модулей, которые рассчитываются и рассчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе показатели не сильно различаются, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов. Но не стоит углубляться во все расчеты, формулы и значения, так как достаточно выбрать определенное значение эластичности, чтобы в дальнейшем ориентироваться на него.2.

    Данная информация поможет вам разобраться в самом понятии модуля упругости, а также ознакомиться с основными значениями этой характеристики для стали, металлопродукции, а также для ряда других материалов.

    Следует помнить, что модуль упругости различен для разных стальных сплавов и для разных стальных конструкций, содержащих другие соединения. Но даже в таких условиях можно заметить тот факт, что показатели не сильно отличаются.Величина модуля упругости стали практически зависит от конструкции. а также по содержанию углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

    станок.гуру

    Стол. Значения модуля продольной упругости Е, модуля сдвига G и коэффициента Пуассона µ (при температуре 20оС).

    Материал

    Модули, МПа

    Коэффициент Пуассона

    Сталь (1.86 ÷ 2.1) * 105 (7,8 ÷ 8,3) * 104 0,25-0,33
    Серый чугун (0,78 ÷ 1,47) * 105 4,4*104 0,23-0,27
    Чугун серый модифицированный (1,2 ÷ 1,6) * 105 (5 ÷ 6,9) * 104
    Медь техническая (1,08 ÷ 1,3) * 105 4,8*104
    Оловянная бронза (0.74 ÷ 1,22) * 105 0,32-0,35
    Безоловянная бронза (1,02 ÷ 1,2) * 105
    Алюминиевая латунь (0,98 ÷ 1,08) * 105 (3,6 ÷ 3,9) * 104 0,32-0,34
    Алюминиевые сплавы (0,69 ÷ 0,705) * 105 2,6*104 0,33
    Магниевые сплавы (0,4 ÷ 0.44) *105 0,34
    Никель технический 2,5*105 7,35*104 0,33
    Технический руководитель (0,15 ÷ 0,2) * 105 0,7*104 0,42
    Цинк технический 0,78*105 3,2*104 0,27
    Кирпичная кладка (0,24 ÷ 0,3) * 104
    Бетон (с временным сопротивлением) (1-2 МПа) (1.48 ÷ 2,25) * 104 0,16-0,18
    Обычный железобетон: сжатые элементы (1,8 ÷ 4,2) * 104
    Обычный железобетон: гибочные элементы (1,07 ÷ 2,64) * 104
    Все породы древесины: вдоль волокон (8,8 ÷ 15,7) * 104 (4,4 ÷ 6,4) * 102
    Все виды древесины: поперек волокна (3.9 ÷ 9,8) * 104 (4,4 ÷ 6,4) * 102
    Фанера авиационная 1 сорт: вдоль волокон 12,7*103
    Фанера авиационная 1 сорта: поперек волокон 6,4*103
    Текстолит (ПТ, ПТК, ПТ-1) (5,9 ÷ 9,8) * 103
    Гетинакс (9.8 ÷ 17.1) * 103
    Винипласт лист 3,9*103
    Стекло (4,9 ÷ 5,9) * 104 (2,05 ÷ 2,25) * 103 0,24-0,27
    Органическое стекло (2,8 ÷ 4,9) * 103 0,35-0,38
    Бакелит без наполнителей (1,96 ÷ 5,9) * 103 (6.86 ÷ 20,5) * 102 0,35-0,38
    Целлулоид (1,47 ÷ 2,45) * 103 (6,86 ÷ 9,8) * 102 0,4
    Резина 0,07*104 2*103
    Стекловолокно 3,4*104 (3,5 ÷ 3,9) * 103
    Нейлон (1,37 ÷ 1,96) * 103
    Фторопласт F-4 (4.6 ÷ 8,3) * 102

    tehtab.ru

    Модуль упругости Юнга и сдвиг, значения коэффициента Пуассона (таблица)

    Упругие свойства тел

    Справочные таблицы общеупотребительных констант приведены ниже; если известны два из них, то этого вполне достаточно для определения упругих свойств однородного изотропного твердого тела.

    Модуль Юнга или модуль продольной упругости, дин/см2.

    Модуль сдвига или модуль кручения G в дин/см2.

    Модуль сжатия или объемный модуль К, дин/см2.

    Объем сжимаемости k = 1 / K /.

    Коэффициент Пуассона µ равен отношению поперечного относительного сжатия к продольному относительному растяжению.

    Для однородного изотропного твердого материала имеют место следующие соотношения между этими константами:

    К = Е/3 (1 – 2мк) – (с)

    Коэффициент Пуассона имеет положительный знак, и его значение обычно заключено в пределах от 0.25 до 0,5, но в некоторых случаях может выходить за указанные пределы. Степень совпадения наблюдаемых значений µ и рассчитанных по формуле (б) является показателем изотропности материала.

    Таблицы модуля упругости Юнга, модуля сдвига и коэффициента Пуассона

    Значения, рассчитанные по соотношениям (а), (б), (в) выделены курсивом.

    Материал при 18°C ​​

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Коэффициент Пуассона µ

    Алюминий

    Сталь (1% С) 1)

    Константан 2)

    Манганин

    1) Известно, что для стали, содержащей около 1% С, константы упругости изменяются при термообработке.

    2) 60 % Cu, 40 % Ni.

    Приведенные ниже экспериментальные результаты относятся к обычным лабораторным материалам, в основном к проводам.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Модуль сдвига G, 1011 дин/см2.

    Коэффициент Пуассона µ

    Объемный модуль К, 1011 дин/см2.

    Бронза (66% Cu)

    Нейзильбер1)

    Стекло Джен Кроун

    Джен бесцветное стекло

    Сварочный аппарат

    Фосфористая бронза2)

    Платиноид3)

    Кварцевые нити (поплавок.)

    Мягкая вулканизированная резина

    1) 60 % Cu, 15 % Ni, 25 % Zn

    2) 92,5 % Cu, 7 % Sn, 0,5 % P

    3) Нейзильбер с небольшим количеством вольфрама.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Цинк (чистый)

    Красное дерево

    Цирконий

    Сплав 90 % Pt, 10 % Ir

    Дюралюминий

    Шелковые нити1

    Тик

    Пластик:

    Термопласт

    Термореактивный

    Вольфрам

    1) Быстро уменьшается с ростом нагрузки

    2) Проявляет заметную упругую усталость

    Температурный коэффициент (при 150С)

    Et = E11 (1-ɑ (t-15)), Gt = G11 (1-ɑ (t-15))

    Сжимаемость k, бар-1 (при 7-110С)

    Алюминий

    Алюминий

    Бесцветное стекло

    Немецкое стекло

    Нейзильбер

    Фосфористая бронза

    Кварцевые нити

    информационные таблицы.ru

    Модуль упругости (модуль Юнга) | Мир сварки

    Модуль упругости

    Модуль упругости (модуль Юнга) Е – характеризует сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации, или свойство объекта деформироваться вдоль оси при воздействии силы по этой ось; определяется как отношение напряжения к удлинению. Модуль Юнга часто называют просто модулем упругости.

    1 кгс/мм2 = 10-6 кгс/м2 = 9.8 106 Н/м2 = 9,8 107 дин/см2 = 9,81 106 Па = 9,81 МПа

    Модуль упругости (модуль Юнга) Материал Е кгс/мм2 107 Н/м2 МПа-215800-206000-215800-137300
    Металлы
    Алюминий 6300-7500 6180-7360 61800-73600
    Отожженный алюминий 6980 6850 68500
    Бериллий 30050 29500 2
    Бронза 10600 10400 104000
    Алюминиевая бронза, литье 10500 10300 103000
    Бронза прокатная фосфористая 11520 11300 113000
    Ванадий 13500 13250 132500
    Ванадий отожженный 15080 14800 148000
    Висмут 3200 3140 31400
    Литой висмут 3250 3190 31900
    Вольфрам 38100 37400 374000
    Отожженный вольфрам 38800-40800 34200-40000 342000-400000
    Гафний 14150 13900 139000
    Дюралюминий 7000 6870 68700
    Дюралюминевый прокат 7140 7000 70000
    Кованое железо 20000-22000 19620-21580 1
    Чугун 10200-13250 10000-13000-130000
    Золото 7000-8500 6870-8340 68700-83400
    Отожженное золото 8200 8060 80600
    Инвар 14000 13730 137300
    Индий 5300 5200 52000
    Иридий 5300 5200 52000
    Кадмий 5300 5200 52000
    Кадмий литой 5090 4990 49900
    Отожженный кобальт 19980-21000 19600-20600 1
    Константан 16600 16300 163000
    Латунь 8000-10000 7850-9810 78500-
    Латунь корабельная катаная 10000 9800

    Холоднотянутая латунь 9100-9890 8900-9700 89000-
    Магний 4360 4280 42800
    Манганин 12600 12360 123600
    Медь 13120 12870 128700
    Медь деформированная 11420 11200 112000
    Литая медь 8360 8200 82000
    Многослойная медь 11000 10800 108000
    Холоднотянутая медь 12950 12700 127000
    Молибден 29150 28600 286000
    Нейзильбер 11000 10790 107900
    Никель 20000-22000 19620-21580 1
    Никель отожженный 20600 20200 202000
    Ниобий 9080 8910 89100
    Олово 4000-5400 3920-5300 39200-53000
    Оловянное литье 4140-5980 4060-5860 40600-58600
    Осмий 56570 55500 555000
    Палладий 10000-14000 9810-13730
    Палладиевое литье 11520 11300 113000
    Платина 17230 16900 169000
    Отожженная платина 14980 14700 147000
    Отожженный родий 28030 27500 275000
    Отожженный рутений 43000 42200 422000
    Свинец 1600 1570 15700
    Свинцовое литье 1650 1620 16200
    Серебро 8430 8270 82700
    Отожженное серебро 8200 8050 80500
    Инструментальная сталь 21000-22000 20600-21580 206000-215800
    Легированная сталь 21000 20600 206000
    Специальная сталь 22000-24000 21580-23540 215800-235400
    Углеродистая сталь 19880-20900 19500-20500 1-205000
    Стальное литье 17330 17000 170000
    Тантал 19000 18640 186400
    Отожженный тантал 18960 18600 186000
    Титан 11000 10800 108000
    Хром 25000 24500 245000
    Цинк 8000-10000 7850-9810 78500-
    Цинковой прокат 8360 8200 82000
    Цинковое литье 12950 12700 127000
    Цирконий 8950 8780 87800
    Чугун 7500-8500 7360-8340 73600-83400
    Чугун белый, серый 11520-11830 11300-11600 113000-116000
    Ковкий чугун 15290 15000 150000
    Пластик
    Оргстекло 535 525 5250
    Целлулоид 173-194 170-190 17:00-19:00
    Органическое стекло 300 295 2950
    Резина
    Резина 0,80 0,79 7,9
    Мягкая вулканизированная резина 0,15-0,51 0,15-0,50 1,5-5,0
    Дерево
    Бамбук 2000 1960 19600
    Береза ​​ 1500 1470 14700
    Бук 1600 1630 16300
    Дуб 1600 1630 16300
    Ель 900 880 8800
    Железное дерево 2400 2350 32500
    Сосна 900 880 8800
    Минералы
    Кварц 6800 6670 66700
    Различные материалы
    Бетон 1530-4100 1500-4000 15000-40000
    Гранит 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Плотный известняк 3570 3500 35000
    Кварцевая резьба (плавкая) 7440 7300 73000
    Кетгут 300 295 2950
    Лед (при -2 °С) 300 295 2950
    Мрамор 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Стекло 5000-7950 4900-7800 49000-78000
    Стеклянные коронки 7200 7060 70600
    Бесцветное стекло 5500 5400 70600
    Литература
    1. Краткий физико-технический справочник.Т.1/ Под общ. изд. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. — 446 с.
    2. Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1981.680 с.
    3. Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976.256 с.
    4. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. М., Атомиздат. 1976. 1008 с.

    weldworld.ru

    МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ | Энциклопедия Вокруг Света

    Содержание статьи

    МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ.Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это изменением своей формы (деформацией). Различные характеристики, определяющие поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и интенсивности сил, называются механическими свойствами металла.

    Интенсивность силы, действующей на образец, называется напряжением и измеряется как общая сила по отношению к площади, на которую она действует. Деформация относится к относительному изменению размеров образца, вызванному приложенными напряжениями.

    УПРУГАЯ И ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, РАЗРУШЕНИЕ

    Если напряжение, приложенное к металлическому образцу, не слишком велико, то его деформация оказывается упругой – как только снимается напряжение, его форма восстанавливается. Некоторые металлические конструкции намеренно рассчитаны на упругую деформацию. Так, пружины обычно требуют достаточно большой упругой деформации. В остальных случаях упругая деформация сводится к минимуму. Мосты, балки, механизмы, устройства делают максимально жесткими. Упругая деформация металлического образца пропорциональна силе или сумме сил, действующих на него.Это выражается законом Гука, согласно которому напряжение равно упругой деформации, умноженной на постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости: s = eY, где s — напряжение, e — упругая деформация, Y — модуль упругости (модуль Юнга ). Модули упругости ряда металлов представлены в табл. один.

    Используя данные этой таблицы, можно рассчитать, например, усилие, необходимое для растяжения стального стержня квадратного сечения со стороной 1 см на 0.1 % его длины:

    F = YґAґDL / L = 200 000 МПа ґ 1 см2ґ 0,001 = 20 000 Н (= 20 кН)

    При приложении к металлическому образцу напряжений, превышающих его предел упругости, они вызывают пластическую (необратимую ) деформация, приводящая к необратимому изменению ее формы. Более высокие напряжения могут вызвать разрушение материала.

    Важнейшим критерием при выборе металлического материала, от которого требуется высокая эластичность, является предел текучести. Лучшие пружинные стали имеют практически такой же модуль упругости, как и самые дешевые конструкционные стали, но пружинные стали способны выдерживать гораздо более высокие напряжения и, следовательно, гораздо большие упругие деформации без пластической деформации, так как имеют более высокий предел текучести.

    Пластические свойства металлического материала (в отличие от эластичного) можно изменить путем плавления и термической обработки. Так, предел текучести железа подобными методами можно повысить в 50 раз. Чистое железо переходит в состояние текучести уже при напряжениях порядка 40 МПа, тогда как предел текучести сталей, содержащих 0,5% углерода и несколько процентов хрома и никеля, после нагрева до 950°С и закалки может достигать 2000 МПа. .

    Когда металлический материал нагружен сверх предела текучести, он продолжает пластически деформироваться, но во время деформации становится более твердым, поэтому для дальнейшего увеличения деформации требуется большее напряжение.Это явление называется деформацией или механическим упрочнением (также как наклепом). Это можно продемонстрировать, скручивая или многократно сгибая металлическую проволоку. Деформационное упрочнение металлических изделий часто осуществляется на заводах. Листы латуни, медная проволока, алюминиевые стержни могут быть холоднокатаны или холоднотянуты до твердости, необходимой для конечного продукта.

    Растяжка.

    Взаимосвязь между напряжением и деформацией для материалов часто исследуют, проводя испытания на растяжение, и таким образом получают диаграмму растяжения – график, по горизонтальной оси которого откладывается деформация, а по вертикальной – напряжение (рис.1). Хотя поперечное сечение образца при растяжении уменьшается (а длина увеличивается), напряжение обычно рассчитывают, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет особого значения, но при больших деформациях может привести к заметной разнице. На рис. 1 представлены кривые деформации для двух материалов с неодинаковой пластичностью. (Пластичность — это способность материала удлиняться, не ломаясь, но и не возвращаясь к своей первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок обеих кривых заканчивается в точке предела текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка на диаграмме его предела прочности при растяжении соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности достигается, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформации становится больше, чем скорость наклепа. На этом этапе при испытании начинается образование шейки (локальное ускоренное уменьшение сечения). Хотя несущая способность образца уменьшается, материал в шейке продолжает твердеть.Испытание заканчивается разрывом шейки.

    Типовые значения величин, характеризующих предел прочности при растяжении ряда металлов и сплавов, представлены в табл. 2. Нетрудно заметить, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки.

    стол 2
    стол 2
    Металлы и сплавы Состояние Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение, %
    Мягкая сталь (0.2% C) Горячекатаный 300 450 35
    Среднеуглеродистая сталь (0,4 % C, 0,5 % Mn) Закаленная и отпущенная 450 700 21
    Высокопрочная сталь (0,4 % C, 1,0 % Mn, 1,5 % Si, 2,0 % Cr, 0,5 % Mo) Закаленная и отпущенная 1750 2300 11
    Серый чугун После заливки 175–300 0,4
    Алюминий технически чистый Отожженный 35 90 45
    Алюминий технически чистый Нагартованный 150 170 15
    Алюминиевый сплав (4.5 % Cu, 1,5 % Mg, 0,6 % Mn) Упрочнение старением 360 500 13
    Полностью отожженный 80 300 66
    Листовая латунь (70 % Cu, 30 % Zn) Упрочненная 500 530 8
    Вольфрам, проволока Диаметр 0,63 мм 2200 2300 2,5
    Свинец После литья 0,006 12 30

    Сжатие.

    Упругие и пластические свойства при сжатии обычно очень похожи на наблюдаемые при растяжении (рис. 2). Кривая зависимости условного напряжения от условной деформации при сжатии находится выше соответствующей кривой при растяжении только потому, что поперечное сечение образца при сжатии не уменьшается, а увеличивается. Если по осям графика отложить истинное напряжение и истинную деформацию, то кривые практически совпадают, хотя при растяжении разрушение наступает раньше.

    Твердость.

    Твердость материала – это его способность сопротивляться пластической деформации. Поскольку испытания на растяжение дороги и требуют много времени, часто используются более простые испытания на твердость. При испытании по методам Бринелля и Роквелла в поверхность металла при заданной нагрузке и скорости нагружения вдавливается «индентор» (наконечник в виде шара или пирамиды). Затем измеряется размер отпечатка (часто это делается автоматически) и по нему определяется индекс (число) твердости.Чем меньше отпечаток, тем выше твердость. Твердость и предел текучести являются в чем-то сопоставимыми характеристиками: обычно при увеличении одной из них увеличивается и другая.

    Может показаться, что для металлических материалов всегда желательны максимальный предел текучести и твердость. На самом деле это не так, и не только по экономическим причинам (процессы закалки требуют дополнительных затрат).

    Во-первых, материалы необходимо формовать в различные изделия, и это обычно делается с помощью процессов (прокатка, штамповка, прессование), в которых важную роль играет пластическая деформация.Даже при обработке на металлорежущем станке пластическая деформация весьма значительна. Если твердость материала слишком высока, то для его придания формы требуется слишком большое усилие, в результате чего режущие инструменты быстро изнашиваются. Такую трудность можно облегчить, обрабатывая металлы при повышенных температурах, поскольку они становятся мягче. Если горячая обработка невозможна, то применяют отжиг металла (медленный нагрев и охлаждение).

    Во-вторых, когда металлический материал становится тверже, он обычно теряет свою пластичность.Другими словами, материал становится хрупким, если его предел текучести настолько велик, что пластическая деформация не возникает вплоть до тех напряжений, которые непосредственно вызывают разрушение. Конструктору обычно приходится выбирать какие-то промежуточные уровни твердости и пластичности.

    Ударная вязкость и хрупкость.

    Вязкость противоположна хрупкости. Это способность материала сопротивляться разрушению за счет поглощения энергии удара. Например, стекло хрупкое, потому что оно не может поглощать энергию за счет пластической деформации.При столь же резком ударе по листу мягкого алюминия больших напряжений не возникает, так как алюминий способен к пластической деформации, поглощая энергию удара.

    Существует множество различных методов испытания металлов на ударную вязкость. При использовании метода Шарпи призматический образец металла с надрезом подвергается воздействию втянутого маятника. Работа, затрачиваемая на разрушение образца, определяется расстоянием, на которое отклоняется маятник после удара. Такие испытания показывают, что стали и многие металлы ведут себя как хрупкие при низких температурах, но как пластичные при более высоких температурах.Переход от хрупкого к вязкому поведению часто происходит в довольно узком интервале температур, середина которого называется температурой хрупкопластического перехода. Другие испытания на удар также указывают на этот переход, но измеренная температура перехода варьируется от испытания к испытанию в зависимости от глубины надреза, размера и формы образца, а также метода и скорости ударного нагружения. Поскольку ни один из типов испытаний не воспроизводит полный диапазон рабочих условий, испытания на удар имеют ценность только потому, что они позволяют сравнивать различные материалы.Тем не менее они дали много важной информации о влиянии плавления, технологии изготовления и термической обработки на склонность к хрупкому разрушению. Температура перехода для сталей, измеренная методом Шарпи с V-образным надрезом, может достигать +90°С, но при соответствующих легирующих добавках и термической обработке ее можно снизить до -130°С.

    Хрупкое разрушение явилось причиной многочисленных несчастные случаи, такие как неожиданные разрывы трубопроводов, взрывы сосудов под давлением и резервуаров для хранения, а также обрушение мостов.Среди самых известных примеров — большое количество морских судов типа «Либерти», корпуса которых во время плавания неожиданно расходились. Расследование показало, что выход из строя кораблей «Либерти» был вызван, в частности, неправильной технологией сварки, оставившей внутренние напряжения, плохим контролем состава сварного шва и конструктивными дефектами. Информация, полученная в результате лабораторных испытаний, позволила значительно снизить вероятность таких аварий.Температура хрупкопластического перехода некоторых материалов, таких как вольфрам, кремний и хром, при нормальных условиях значительно выше комнатной температуры. Такие материалы обычно считаются хрупкими и могут быть сформированы только путем пластической деформации при нагревании. В то же время медь, алюминий, свинец, никель, некоторые марки нержавеющих сталей и другие металлы и сплавы вообще не становятся хрупкими при понижении температуры. Хотя о хрупком разрушении известно уже много, это явление еще нельзя считать полностью изученным.

    Усталость.

    Усталость – это разрушение конструкции при циклических нагрузках. При изгибе детали в ту или иную сторону ее поверхности попеременно подвергаются сжатию и растяжению. При достаточно большом числе циклов нагружения разрушение может вызвать напряжения, значительно меньшие, чем те, при которых происходит разрушение в случае однократного нагружения. Переменные напряжения вызывают локальную пластическую деформацию и деформационное упрочнение материала, что со временем приводит к образованию небольших трещин.Концентрация напряжений вблизи концов таких трещин вызывает их рост. Трещины сначала растут медленно, но по мере уменьшения сечения нагружения напряжения на концах трещин увеличиваются. В этом случае трещины растут все быстрее и, наконец, мгновенно распространяются по всему сечению детали. См. также МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ.

    Усталость на сегодняшний день является наиболее распространенной причиной разрушения конструкции в условиях эксплуатации. Особенно этому подвержены детали машин, работающие при циклических нагрузках.В авиационной промышленности усталость является очень важной проблемой из-за вибрации. Во избежание усталостного разрушения детали самолетов и вертолетов необходимо часто проверять и заменять.

    Ползучесть.

    Ползучесть (или ползучесть) — медленное нарастание пластической деформации металла под действием постоянной нагрузки. С появлением реактивных двигателей, газовых турбин и ракет свойства материалов при повышенных температурах приобретают все большее значение. Во многих областях техники дальнейшее развитие сдерживается ограничениями, связанными с высокотемпературными механическими свойствами материалов.

    При нормальных температурах пластическая деформация начинается почти мгновенно, как только приложено соответствующее напряжение, и в дальнейшем мало увеличивается. При повышенных температурах металлы не только становятся мягче, но и деформируются так, что деформация со временем продолжает нарастать. Эта зависящая от времени деформация или ползучесть может ограничивать срок службы конструкций, которые должны работать при повышенных температурах в течение продолжительных периодов времени.

    Чем выше напряжение и температура, тем выше скорость ползучести.Типичные кривые ползучести представлены на рис. 3. После начальной стадии быстрой (нестационарной) ползучести эта скорость уменьшается и становится практически постоянной. Перед разрушением скорость крипа снова увеличивается. Температура, при которой ползучесть становится критической, неодинакова для разных металлов. Телефонные компании обеспокоены расползанием воздушных кабелей со свинцовой оболочкой, работающих при нормальной температуре окружающей среды; однако некоторые специальные сплавы могут работать при 800°С, не проявляя чрезмерной ползучести.

    Срок службы деталей в условиях ползучести может определяться либо максимально допустимой деформацией, либо разрушением, и конструктор всегда должен помнить об этих двух параметрах.Пригодность материалов для изготовления изделий, рассчитанных на длительную работу при повышенных температурах, например лопаток турбин, заранее оценить сложно. Испытание на время, равное ожидаемому сроку службы, часто практически невозможно, а результаты кратковременных (ускоренных) испытаний нелегко экстраполировать на более длительные периоды, так как характер разрушения может измениться. Хотя механические свойства суперсплавов постоянно улучшаются, физики-металловеды и материаловеды всегда будут сталкиваться с проблемой создания материалов, способных выдерживать еще более высокие температуры.См. также ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТАЛЛЫ.

    КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА

    Выше мы рассмотрели общие закономерности поведения металлов под действием механических нагрузок. Чтобы лучше понять соответствующие явления, необходимо рассмотреть атомную структуру металлов. Все твердые металлы являются кристаллическими веществами. Они состоят из кристаллов, или зерен, расположение атомов в которых соответствует правильной трехмерной решетке. Кристаллическую структуру металла можно представить как состоящую из атомных плоскостей или слоев.При приложении напряжения сдвига (силы, заставляющей две соседние плоскости металлического образца скользить друг относительно друга в противоположных направлениях) один слой атомов может перемещаться на межатомное расстояние. Этот сдвиг повлияет на форму поверхности, но не на кристаллическую структуру. Если один слой сместить на много межатомных расстояний, то на поверхности образуется «ступенька». Хотя отдельные атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть под микроскопом, ступени, образованные скольжением, хорошо видны под микроскопом и называются линиями скольжения.

    Обычные металлические предметы, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, являются поликристаллическими, т.е. состоят из большого количества кристаллов, каждый из которых имеет свою ориентацию атомных плоскостей. Деформация обычного поликристаллического металла имеет нечто общее с деформацией монокристалла тем, что она происходит за счет скольжения по атомным плоскостям в каждом кристалле. Заметное скольжение целых кристаллов по их границам наблюдается только в условиях ползучести при повышенных температурах.Средний размер одного кристалла, или зерна, может колебаться от нескольких тысячных до нескольких десятых долей сантиметра. Желательно иметь более мелкое зерно, поскольку механические характеристики мелкого зерна лучше, чем у крупнозернистого. Кроме того, мелкозернистые металлы менее хрупкие.

    Скольжение и дислокация.

    Более детально процессы скольжения изучены на монокристаллах металлов, выращенных в лаборатории. В то же время стало ясно не только то, что скольжение происходит в определенных направлениях и обычно по вполне определенным плоскостям, но и то, что монокристаллы деформируются при очень малых напряжениях.Переход монокристаллов в состояние текучести начинается для алюминия при 1, а для железа при 15–25 МПа. Однако теоретически этот переход в обоих случаях должен происходить при напряжениях ок. 10 000 МПа. Это несоответствие между экспериментальными данными и теоретическими расчетами остается важной проблемой на протяжении многих лет. В 1934 году Тейлор, Поланьи и Орован предложили объяснение, основанное на концепции кристаллических дефектов. Они предположили, что при скольжении сначала происходит смещение в какой-то точке атомной плоскости, которое затем распространяется по кристаллу.Границей между смещенной и несмещенной областями (рис. 4) является линейный дефект кристаллической структуры, называемый дислокацией (на рисунке эта линия уходит в кристалл перпендикулярно плоскости рисунка). При приложении к кристаллу напряжения сдвига дислокация перемещается, заставляя ее скользить вдоль плоскости, в которой она расположена. После образования дислокации очень легко перемещаются по кристаллу, чем и объясняется «мягкость» монокристаллов.

    В кристаллах металлов обычно много дислокаций (суммарная длина дислокаций в одном кубическом сантиметре отожженного кристалла металла может быть более 10 км).Но в 1952 году ученые из лабораторий Bell Telephone Corporation, испытывая очень тонкие усы из олова на изгиб, к своему удивлению, обнаружили, что прочность таких кристаллов на изгиб близка к теоретическому значению для идеальных кристаллов. Позже были обнаружены чрезвычайно прочные усы и многие другие металлы. Предполагается, что такая высокая прочность связана с тем, что в таких кристаллах дислокации либо отсутствуют вовсе, либо имеется одна дислокация по всей длине кристалла.

    Влияние температуры.

    Влияние повышенных температур можно объяснить, исходя из представлений о дислокациях и структуре зерен. Многочисленные дислокации в кристаллах наклепанного металла искажают кристаллическую решетку и увеличивают энергию кристалла. При нагревании металла атомы становятся подвижными и перестраиваются в новые, более совершенные кристаллы, содержащие меньше дислокаций. Эта рекристаллизация связана с разупрочнением, которое наблюдается при отжиге металлов.

    www.krugosvet.ru

    Таблица модуля Юнга. Модуль упругости. Определение модуля Юнга.

    ПРОБЛЕМА ONL @ YN БИБЛИОТЕКА 1 БИБЛИОТЕКА 2

    Примечание. Значение модуля упругости зависит от структуры, химического состава и способа обработки материала. Поэтому значения E могут отличаться от средних значений, указанных в таблице.

    Таблица модуля Юнга. Модуль упругости. Определение модуля Юнга.Коэффициент безопасности.

    Таблица модуля Юнга

    Материал

    Материал

    Алюминий 70 7000 Легированные стали 210-220 21000-22000
    Бетон 3000 Углеродистые стали 200-210 20000-2100
    Древесина (вдоль волокон) 10-12 1000-1200 Стекло 56 5600
    Древесина (поперек волокон) 0,5-1,0 50-100 Органическое стекло 2,9 290
    Железо 200 2000 Титан 112 11200
    Золото 79 7900 Хром 240-250 24000-25000
    Магний 44 4400 Цинк 80 8000
    Медь 110 11000 Серый чугун 115-150 11500-15000
    Свинец 17 1700
    Прочность материала на растяжение
    Допустимое механическое напряжение в некоторых материалах (на растяжение)
    Коэффициент безопасности

    Продолжение следует…

    www.kilomol.ru

    Модули упругости и коэффициенты Пуассона для некоторых материалов 013

    Мобильный бетонный завод на шасси

    На какую глубину заливать фундамент под дом

    Материал Модули упругости, МПа Коэффициент Пуассона
    Модуль Юнга E Модуль сдвига G
    Белый, серый чугун Ковкий чугун (1,15…1,60) 105 1,55 105 4,5 · 104 – 0,23…0,27 –
    Углеродистая сталь Легированная сталь (2.0…2,1) 105 (2,1…2,2) 105 (8,0…8,1) · 104 (8,0…8,1) · 104 0,24…0,28 0,25…0,30
    Медный прокат Холоднотянутая медь Литая медь 1,1 105 1,3 105 0,84 105 4,0 104 4,9 104 – 0,31…0,34 – –
    Катаная фосфористая бронза Марганцевая катаная бронза Литая алюминиевая бронза 1,15 105 1,1 105 1,05 105 4.2104 4.0104 4.2104 0,32…0,35 0,35 –
    Холоднотянутая латунь Корабельная латунь (0,91…0,99) 105 1,0 105 (3,5…3,7) 104 – 0,32…0,42 0,36
    Алюминиевый прокат Проволочно-тянутый алюминий Дюралюминиевый прокат 0,69 105 0,7 105 0,71 105 (2,6…2,7) 104 – 2,7 104 0,32…0,36 – –
    Прокат цинковый 0,84 105 3.2104 0,27
    Свинец 0.17 105 0,7104 0,42
    Лед 0,1 105 (0,28…0,3) 104
    Стекло 0,56 105 0,22104 0,25
    Гранит 0,49 105
    Известняк 0,42 105
    Мрамор 0.56 105
    Песчаник 0,18 105
    Кладка из гранита Кладка из известняка Кладочный кирпич (0,09…0,1) 105 0,06 105 (0,027…0,030) 105 – – – – – –
    Бетон на пределе прочности, МПа: 10 15 20 (0,146…0,196) 105 (0,164…0,214) 105 (0,182…0,232) 105 – – – 0,16…0,18 0,16…0,18 0,16…0,18
    Древесина поперек волокон Древесина поперек волокон

    Перевести единицы измерения модуля упругости, модуля Юнга (Е), прочности на растяжение, прочности на сдвиг модуль (G), предел текучести. Методы определения и контроля показателей прочности металлов Нормативные данные для расчета металлоконструкций

    Модуль упругости для стали, а также для других материалов

    Перед применением любого материала в строительных работах следует ознакомиться с его физическими характеристиками, чтобы знать, как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него допустимо и т.д. на.Одной из важных характеристик, на которую часто обращают внимание, является модуль упругости.

    Ниже мы рассмотрим само понятие, а также это значение применительно к одному из самых популярных в строительстве и ремонте материалу – стали. Эти показатели также будут учитываться для других материалов, для примера.

    Модуль упругости – что это такое?

    Модуль упругости материала – совокупность физических величин, характеризующих способность твердого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы.Обозначается буквой Е. Так будет упоминаться во всех таблицах, которые будут идти дальше в статье.

    Нельзя утверждать, что существует только один способ определения значения эластичности. Разные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже приведены три основных способа расчета показателей этой характеристики для разных материалов:

    • Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации.Вариант Юнга определяется отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно его называют просто модулем упругости.
    • Модуль сдвига (G), также называемый модулем жесткости. Этот метод выявляет способность материала сопротивляться любому изменению формы, но при условии сохранения ее нормы. Модуль сдвига выражается как отношение напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется как изменение прямого угла между доступными плоскостями, подверженными сдвиговым напряжениям.Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
    • Объемный модуль (K), также называемый объемным модулем. Этот вариант обозначает способность предмета из любого материала изменять свой объем в случае всестороннего воздействия на него. нормальное напряжение, одинаковое во всех направлениях. Этот вариант выражается отношением объемного напряжения к относительному объемному сжатию.
    • Существуют и другие показатели эластичности, которые измеряются в других величинах и выражаются в других соотношениях.Другими все еще очень известными и популярными вариантами показателей эластичности являются параметры Ламе или коэффициент Пуассона.

    Таблица показателей упругости материалов

    Прежде чем перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим сначала в качестве примера и дополнительной информации таблицу, содержащую данные об этом значении по отношению к другим материалам. Данные измеряются в МПа.

    Модуль упругости различных материалов

    Как видно из таблицы выше, это значение различно для разных материалов, более того, показатели отличаются, если учитывать тот или иной вариант расчета этого показателя.Каждый волен выбрать именно тот вариант изучения индикаторов, который ему больше всего подходит. Возможно, предпочтительнее учитывать модуль Юнга, поскольку он чаще используется специально для характеристики конкретного материала в этом отношении.

    После того, как мы вкратце ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдем непосредственно к характеристике стали отдельно.

    Для начала обратимся к сухим цифрам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и металлоконструкций:

    • Модуль упругости (Е) для литья горячекатаной арматуры из сталей марок St.2.
    • И, наконец, коэффициент Пуассона для стали равен 0,3

    Это общие данные для типов стали и изделий из стали. Каждое значение рассчитано по всем физическим правилам и с учетом всех доступных соотношений, которые используются для получения значений этой характеристики.

    Ниже будет вся общая информация об этой характеристике стали. Значения будут приведены как в модуле Юнга, так и в модуле сдвига, как в одной единице измерения (МПа), так и в другой (кг/см2, ньютон*м2).

    Сталь и несколько разных марок

    Значения показателей упругости стали разнятся, так как сразу несколько модулей, которые рассчитываются и рассчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе показатели не сильно различаются, что свидетельствует в пользу разных исследований эластичности. различные материалы. Но углубляться во все расчеты, формулы и значения не стоит, так как достаточно выбрать определенное значение эластичности, чтобы ориентироваться на него в дальнейшем.2.

    Данная информация поможет вам разобраться в самом понятии модуля упругости, а также ознакомиться с основными значениями этой характеристики для стали, изделий из стали, а также для ряда других материалов.

    Следует помнить, что показатели модуля упругости различны для разных стальных сплавов и для разных стальных конструкций, содержащих в своем составе другие соединения. Но даже в таких условиях можно заметить тот факт, что показатели не сильно отличаются.Значение модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также содержание углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

    станок.гуру

    Стол. Значения модулей продольной упругости Е, модулей сдвига G и коэффициентов Пуассона µ (при 20оС).

    Материал

    Модули, МПа

    Коэффициент Пуассона

    Сталь (1.86÷2.1)*105 (7,8÷8,3)*104 0,25-0,33
    Серый чугун (0,78÷1,47)*105 4,4*104 0,23-0,27
    Чугун серый модифицированный (1,2÷1,6)*105 (5÷6,9)*104
    Медь техническая (1,08÷1,3)*105 4,8*104
    Оловянная бронза (0,74÷1,22)*105 0,32-0,35
    Безоловянная бронза (1.02÷1.2)*105
    Алюминий латунь (0,98÷1,08)*105 (3,6÷3,9)*104 0,32-0,34
    сплавы алюминия (0,69÷0,705)*105 2,6*104 0,33
    Магниевые сплавы (0,4÷0,44)*105 0,34
    Никель технический 2,5*105 7,35*104 0,33
    Свинец технический (0.15÷0,2)*105 0,7*104 0,42
    Цинк технический 0,78*105 3,2*104 0,27
    кирпичная кладка (0,24÷0,3)*104
    Бетон (с пределом прочности) (1-2 МПа) (1,48÷2,25)*104 0,16-0,18
    Железобетон обычный: сжатые элементы (1.8÷4.2)*104
    Железобетон обычный: гибочные элементы (1,07÷2,64)*104
    Древесина всех пород: вдоль волокон (8,8÷15,7)*104 (4,4÷6,4)*102
    Древесина всех пород: поперек волокон (3,9÷9,8)*104 (4,4÷6,4)*102
    Фанера авиационная 1 сорт: вдоль волокон 12,7*103
    Фанера авиационная 1 сорт: поперек волокон 6,4*103
    Текстолит (ПТ, ПТК, ПТ-1) (5.9÷9.8)*103
    Гетинакс (9,8÷17,1)*103
    Винипласт лист 3,9*103
    Стекло (4,9÷5,9)*104 (2,05÷2,25)*103 0,24-0,27
    Органическое стекло (2,8÷4,9)*103 0,35-0,38
    Бакелит без наполнителей (1.96÷5.9)*103 (6,86÷20,5)*102 0,35-0,38
    Целлулоид (1,47÷2,45)*103 (6,86÷9,8)*102 0,4
    Резина 0,07*104 2*103
    стекловолокно 3,4*104 (3,5÷3,9)*103
    Капрон (1,37÷1,96)*103
    Фторопласт F-4 (4.6÷8.3)*102

    tehtab.ru

    Значения модуля Юнга и сдвига, коэффициента Пуассона (таблица)

    Упругие свойства тел

    Ниже приведены справочные таблицы для часто используемых констант; если известны два из них, то этого вполне достаточно для определения упругих свойств однородного изотропного твердого тела.

    Модуль Юнга или модуль упругости в дин/см2.

    Модуль сдвига или модуль кручения G, дин/см2.

    Модуль сжатия или объемный модуль K, дин/см2.

    Объем сжимаемости k=1/K/.

    Коэффициент Пуассона µ равен отношению поперечного относительного сжатия к продольному относительному растяжению.

    Для однородного изотропного твердого материала имеют место следующие соотношения между этими константами:

    K = E / 3(1 – 2µ) – (c)

    Коэффициент Пуассона имеет положительный знак, и его значение обычно находится в пределах от 0.25 до 0,5, но в некоторых случаях может выходить за указанные пределы. Степень совпадения наблюдаемых значений µ и рассчитанных по формуле (б) является показателем изотропности материала.

    Таблицы значений модуля Юнга, модуля сдвига и коэффициента Пуассона

    Значения, рассчитанные по соотношениям (а), (б), (в), выделены курсивом.

    Материал при 18°C ​​

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Коэффициент Пуассона µ

    Алюминий

    Сталь (1% С) 1)

    Константан 2)

    Манганин

    1) Известно, что для стали, содержащей около 1% С, константы упругости изменяются при термообработке.

    2) 60 % Cu, 40 % Ni.

    Приведенные ниже экспериментальные результаты относятся к обычным лабораторным материалам, в основном к проводам.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Модуль сдвига G, 1011 дин/см2.

    Коэффициент Пуассона µ

    Объемный модуль К, 1011 дин/см2.

    Бронза (66% Cu)

    Нейзильбер1)

    Стеклянная коронка Jena

    Йена бесцветное стекло

    Сварочный аппарат

    Фосфористая бронза2)

    Платиноид3)

    Кварцевые нити (расплав)

    Резина мягкая вулканизированная

    1) 60 % Cu, 15 % Ni, 25 % Zn

    2) 92.5% Cu, 7% Sn, 0,5% P

    3) Нейзильбер с небольшим количеством вольфрама.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Вещество

    Модуль Юнга E, 1011 дин/см2.

    Цинк (чистый)

    Красное дерево

    Цирконий

    Сплав 90 % Pt, 10 % Ir

    Дюралюминий

    Шелковые нити1

    Тик

    Пластик:

    термопласт

    реактопласт

    Вольфрам

    1) Быстро уменьшается с ростом нагрузки

    2) Обнаруживает заметную упругую усталость

    Температурный коэффициент (при 150С)

    Et=E11 (1-ɑ (t-15)), Gt=G11 (1-ɑ (t-15))

    Сжимаемость k, бар-1 (при 7-110С)

    Алюминий

    Алюминий

    бесцветное стекло

    Немецкое стекло

    Нейзильбер

    Фосфористая бронза

    Кварцевые нити

    информационные таблицы.ru

    Модуль упругости (модуль Юнга) | мир сварки

    Модуль упругости

    Модуль упругости (модуль Юнга) Е – характеризует сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации, или свойство объекта деформироваться вдоль оси при приложении силы вдоль этой ось; определяется как отношение напряжения к удлинению. Модуль Юнга часто называют просто модулем упругости.

    1 кгс/мм2 = 10-6 кгс/м2 = 9.8 106 Н/м2 = 9,8 107 дин/см2 = 9,81 106 Па = 9,81 МПа

    Модуль упругости (модуль Юнга) Материал E кгс/мм2 107 Н/м2 МПа Металлы-215800-206000-215800-137300
    Алюминий 6300-7500 6180-7360 61800-73600
    Отожженный алюминий 6980 6850 68500
    Бериллий 30050 29500 2
    Бронза 10600 10400 104000
    Алюминиевая бронза, литье 10500 10300 103000
    Бронза фосфористая катаная 11520 11300 113000
    Ванадий 13500 13250 132500
    Отожженный ванадий 15080 14800 148000
    Висмут 3200 3140 31400
    Литой висмут 3250 3190 31900
    Вольфрам 38100 37400 374000
    Вольфрам отожженный 38800-40800 34200-40000 342000-400000
    Гафний 14150 13900 139000
    Дюралюминий 7000 6870 68700
    Дюралюминиевый прокат 7140 7000 70000
    Кованое железо 20000-22000 19620-21580 1
    чугун 10200-13250 10000-13000-130000
    Золото 7000-8500 6870-8340 68700-83400
    Отожженное золото 8200 8060 80600
    Инвар 14000 13730 137300
    Индий 5300 5200 52000
    Иридий 5300 5200 52000
    Кадмий 5300 5200 52000
    Кадмий литой 5090 4990 49900
    Кобальт отожженный 19980-21000 19600-20600 1
    Константан 16600 16300 163000
    Латунь 8000-10000 7850-9810 78500-
    Судовой прокат латунный 10000 9800

    Латунь, холоднотянутая 9100-9890 8900-9700 89000-
    Магний 4360 4280 42800
    Манганин 12600 12360 123600
    Медь 13120 12870 128700
    Медь деформированная 11420 11200 112000
    Литая медь 8360 8200 82000
    Медный прокат 11000 10800 108000
    Холоднотянутая медь 12950 12700 127000
    Молибден 29150 28600 286000
    Нейзильбер 11000 10790 107900
    Никель 20000-22000 19620-21580 1
    Никель отожженный 20600 20200 202000
    Ниобий 9080 8910 89100
    Олово 4000-5400 3920-5300 39200-53000
    Оловянное литье 4140-5980 4060-5860 40600-58600
    Осмий 56570 55500 555000
    Палладий 10000-14000 9810-13730
    Палладиевое литье 11520 11300 113000
    Платина 17230 16900 169000
    Отожженная платина 14980 14700 147000
    Отожженный родий 28030 27500 275000
    Отожженный рутений 43000 42200 422000
    Свинец 1600 1570 15700
    Свинцовое литье 1650 1620 16200
    Серебро 8430 8270 82700
    Отожженное серебро 8200 8050 80500
    Инструментальная сталь 21000-22000 20600-21580 206000-215800
    Легированная сталь 21000 20600 206000
    Специальная сталь 22000-24000 21580-23540 215800-235400
    Углеродистая сталь 19880-20900 19500-20500 1-205000
    Стальное литье 17330 17000 170000
    Тантал 19000 18640 186400
    Отожженный тантал 18960 18600 186000
    Титан 11000 10800 108000
    Хром 25000 24500 245000
    Цинк 8000-10000 7850-9810 78500-
    Цинк прокат 8360 8200 82000
    Цинковое литье 12950 12700 127000
    Цирконий 8950 8780 87800
    Чугун 7500-8500 7360-8340 73600-83400
    Чугун белый, серый 11520-11830 11300-11600 113000-116000
    Ковкий чугун 15290 15000 150000
    пластик
    Оргстекло 535 525 5250
    Целлулоид 173-194 170-190 17:00-19:00
    Стекло органическое 300 295 2950
    резина
    Резина 0,80 0,79 7,9
    Резина мягкая вулканизированная 0,15-0,51 0,15-0,50 1,5-5,0
    Дерево
    Бамбук 2000 1960 19600
    Береза ​​ 1500 1470 14700
    Бук 1600 1630 16300
    Дуб 1600 1630 16300
    Ель 900 880 8800
    железное дерево 2400 2350 32500
    Сосна 900 880 8800
    Минералы
    Кварц 6800 6670 66700
    Различные материалы
    Бетон 1530-4100 1500-4000 15000-40000
    Гранит 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Известняк плотный 3570 3500 35000
    Кварцевая нить (плавкая) 7440 7300 73000
    Кетгут 300 295 2950
    Лед (при -2 °C) 300 295 2950
    Мрамор 3570-5100 3500-5000 35000-50000
    Стекло 5000-7950 4900-7800 49000-78000
    стекло короны 7200 7060 70600
    бесцветное стекло 5500 5400 70600
    Литература
    1. Краткий физико-технический справочник.Т.1/ Под общ. изд. К.П. Яковлев. Москва: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.
    2. Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев: Наукова думка. 1981. 680 с.
    3. Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
    4. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоин. М., Атомиздат. 1976. 1008 с.

    weldworld.com

    МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА | Энциклопедия Вокруг Света

    Содержание статьи

    МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ.Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это изменением своей формы (деформируется). Различные характеристики, определяющие поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и интенсивности усилий, называются механическими свойствами металла.

    Интенсивность силы, действующей на образец, называется напряжением и измеряется как общая сила, деленная на площадь, на которую она действует. Под деформацией понимают относительное изменение размеров образца, вызванное приложенными напряжениями.

    УПРУГАЯ И ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, РАЗРУШЕНИЕ

    Если напряжение, приложенное к металлическому образцу, не слишком велико, то его деформация оказывается упругой – как только снимается напряжение, его форма восстанавливается. Некоторые металлические конструкции намеренно рассчитаны на упругую деформацию. Так, пружины обычно требуют достаточно большой упругой деформации. В остальных случаях упругая деформация сводится к минимуму. Мосты, балки, механизмы, устройства делают максимально жесткими. Упругая деформация металлического образца пропорциональна силе или сумме сил, действующих на него.Это выражается законом Гука, согласно которому напряжение равно упругой деформации, умноженной на постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости: s = eY, где s — напряжение, e — упругая деформация, Y — модуль упругости (модуль Юнга). Модули упругости ряда металлов представлены в табл. один.

    Используя данные этой таблицы, можно рассчитать, например, усилие, необходимое для растяжения стального стержня квадратного сечения со стороной 1 см на 0.1 % его длины:

    F = YґAґDL/L = 200 000 МПа ґ 1 см2ґ0,001 = 20 000 Н (= 20 кН)

    При приложении к металлическому образцу напряжений, превышающих его предел упругости, они вызывают пластическую (необратимую ) деформация, приводящая к необратимому изменению ее формы. Более высокие напряжения могут привести к разрушению материала.

    Важнейшим критерием при выборе металлического материала, требующего высокой эластичности, является предел текучести. Лучшие пружинные стали имеют почти такой же модуль упругости, как и самые дешевые строительные стали, но пружинные стали способны выдерживать гораздо большие напряжения, а следовательно, и гораздо большие упругие деформации без пластической деформации, так как обладают более высоким пределом текучести.

    Пластические свойства металлического материала (в отличие от эластичного) можно изменить путем плавления и термической обработки. Таким образом, предел текучести железа аналогичными методами можно увеличить в 50 раз. Чистое железо переходит в состояние текучести уже при напряжениях порядка 40 МПа, тогда как предел текучести сталей, содержащих 0,5% углерода и несколько процентов хрома и никеля, после нагрева до 950°С и закалки может достигать 2000 МПа.

    При нагружении металлического материала сверх предела текучести он продолжает пластически деформироваться, но в процессе деформации становится более твердым, так что дальнейшее увеличение деформации требует все больших и больших напряжений.Это явление называется деформацией или механическим упрочнением (и упрочнением). Это можно продемонстрировать, скручивая или многократно сгибая металлическую проволоку. Деформационное упрочнение металлических изделий часто осуществляется на заводах. листовая латунь, медная проволока, алюминиевые стержни могут быть холоднокатаны или холоднотянуты до уровня твердости, необходимого для конечного продукта.

    Растяжка.

    Взаимосвязь между напряжением и деформацией для материалов часто исследуется путем проведения испытаний на растяжение, и при этом получается диаграмма деформации — график с деформацией, отложенной по горизонтальной оси, и напряжением, отложенной по вертикальной оси (рис.1). Хотя поперечное сечение образца уменьшается (а длина увеличивается) при растяжении, напряжение обычно рассчитывают, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет большого значения, но при больших деформациях может привести к заметной разнице. На рис. На рис. 1 представлены кривые деформации для двух материалов с разной пластичностью. (Пластичность — это способность материала удлиняться, не ломаясь, но и не возвращаясь к своей первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок обеих кривых заканчивается в точке текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка на диаграмме, его предел прочности при растяжении, соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности при растяжении достигается, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформации становится больше, чем скорость деформационного упрочнения. На этом этапе в процессе испытания начинается образование «шейки» (локальное ускоренное уменьшение сечения).Хотя несущая способность образца снижается, материал в шейке продолжает твердеть. Испытание заканчивается разрывом шейки.

    Типовые значения величин, характеризующих предел прочности при растяжении ряда металлов и сплавов, представлены в табл. 2. Нетрудно заметить, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки.

    стол 2
    стол 2
    Металлы и сплавы Состояние Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение, %
    Мягкая сталь (0.2% C) горячекатаный 300 450 35
    Среднеуглеродистая сталь (0,4 % C, 0,5 % Mn) закаленная и отпущенная 450 700 21
    Высокопрочная сталь (0,4 % C, 1,0 % Mn, 1,5 % Si, 2,0 % Cr, 0,5 % Mo) закаленная и отпущенная 1750 2300 11
    Серый чугун После заливки 175–300 0,4
    Алюминий технически чистый Отожженный 35 90 45
    Алюминий технически чистый Деформационно-упрочненный 150 170 15
    Алюминиевый сплав (4.5 % Cu, 1,5 % Mg, 0,6 % Mn) Упрочненные старением 360 500 13
    Полностью отожженный 80 300 66
    Листовая латунь (70 % Cu, 30 % Zn) Деформационно-упрочненная 500 530 8
    Вольфрам, проволока Волоченая до диаметра 0,63 мм 2200 2300 2,5
    Свинец После литья 0,006 12 30

    Сжатие.

    Упругие и пластические свойства при сжатии обычно очень похожи на наблюдаемые при растяжении (рис. 2). Кривая зависимости номинального напряжения от номинальной деформации при сжатии проходит выше соответствующей кривой при растяжении только потому, что поперечное сечение образца при сжатии не уменьшается, а увеличивается. Если по осям графика отложить истинное напряжение и истинную деформацию, то кривые практически совпадают, хотя при растяжении разрушение происходит раньше.

    Твердость.

    Твердость материала – это его способность сопротивляться пластической деформации. Поскольку для испытаний на растяжение требуется дорогостоящее оборудование и много времени, часто прибегают к более простым испытаниям на твердость. При испытании по методам Бринелля и Роквелла в поверхность металла при заданной нагрузке и скорости нагружения вдавливается «индентор» (наконечник, имеющий форму шара или пирамиды). Затем измеряется размер отпечатка (часто это делается автоматически) и по нему определяется индекс твердости (число).Чем меньше отпечаток, тем выше твердость. Твердость и предел текучести являются в какой-то степени сопоставимыми характеристиками: обычно при увеличении одной из них увеличивается и другая.

    Может сложиться впечатление, что для металлических материалов всегда желательны максимальный предел текучести и твердость. На самом деле это не так, и не только по экономическим причинам (процессы закалки требуют дополнительных затрат).

    Во-первых, материалы необходимо формовать в различные изделия, и это обычно делается с помощью процессов (прокатка, штамповка, прессование), в которых важную роль играет пластическая деформация.Даже при обработке металла отрезным станком значительные пластические деформации. Если твердость материала слишком велика, то для придания ему нужной формы требуется слишком большое усилие, в результате чего режущие инструменты быстро изнашиваются. Трудности такого рода можно уменьшить, обрабатывая металлы при повышенных температурах, когда они становятся мягче. Если горячая обработка невозможна, то применяют отжиг металла (медленный нагрев и охлаждение).

    Во-вторых, по мере упрочнения металлического материала он обычно теряет свою пластичность.Другими словами, материал становится хрупким, если его предел текучести настолько велик, что пластическая деформация не возникает вплоть до тех напряжений, которые сразу вызывают разрушение. Конструктору обычно приходится выбирать какие-то промежуточные уровни твердости и пластичности.

    Ударная вязкость и хрупкость.

    Прочность противоположна хрупкости. Это способность материала сопротивляться разрушению за счет поглощения энергии удара. Например, стекло хрупкое, потому что не может поглощать энергию за счет пластической деформации.При столь же резком ударе по листу мягкого алюминия больших напряжений не возникает, так как алюминий способен к пластической деформации, поглощающей энергию удара.

    Существует множество различных методов испытания металлов на ударную вязкость. При использовании метода Шарпи металлический призматический образец с надрезом заменяется ударом втянутого маятника. Работа, затрачиваемая на разрушение образца, определяется расстоянием, на которое отклоняется маятник после удара. Такие испытания показывают, что стали и многие металлы ведут себя как хрупкие при низких температурах, но как пластичные при повышенных температурах.Переход от хрупкого к вязкому поведению часто происходит в довольно узком интервале температур, середина которого называется температурой хрупкопластического перехода. Другие ударные испытания также указывают на наличие такого перехода, но измеренная температура перехода варьируется от испытания к испытанию в зависимости от глубины надреза, размера и формы образца, а также метода и скорости ударного нагружения. Поскольку ни один тип испытаний не воспроизводит весь спектр рабочих условий, испытания на удар имеют ценность только потому, что позволяют сравнивать различные материалы.Однако они предоставили много важной информации о влиянии легирования, технологии изготовления и термической обработки на склонность к хрупкому разрушению. Температура перехода для сталей, измеренная методом Шарпи с V-образным надрезом, может достигать +90°С, но при соответствующих легирующих добавках и термообработке может быть снижена до -130°С.

    Хрупкое разрушение стали стало причиной многочисленных аварий, таких как неожиданные прорывы трубопроводов, взрывы сосудов под давлением и резервуаров для хранения, обрушение мостов.Среди самых известных примеров — большое количество кораблей типа «Либерти», обшивка которых неожиданно расходилась во время плавания. Как показало расследование, выход из строя кораблей «Либерти» был обусловлен, в частности, неправильной технологией сварки, оставлением внутренних напряжений, плохим контролем состава шва и конструктивными дефектами. Информация, полученная в результате лабораторных испытаний, позволила значительно снизить вероятность таких аварий. Температура хрупко-вязкого перехода некоторых материалов, таких как вольфрам, кремний и хром, при нормальных условиях намного выше комнатной температуры.Такие материалы обычно считаются хрупкими, и им можно придать пластическую деформацию только при нагреве. В то же время медь, алюминий, свинец, никель, некоторые марки нержавеющих сталей и другие металлы и сплавы вообще не становятся хрупкими при понижении температуры. Хотя о хрупком разрушении известно уже много, это явление еще нельзя считать полностью изученным.

    Усталость.

    Усталость – это разрушение конструкции под действием циклических нагрузок.При изгибе детали в ту или иную сторону ее поверхности попеременно подвергаются сжатию и растяжению. При достаточно большом числе циклов нагружения разрушение может вызвать напряжения, значительно меньшие, чем те, при которых происходит разрушение в случае однократного нагружения. Переменные напряжения вызывают локальную пластическую деформацию и деформационное упрочнение материала, в результате чего со временем появляются небольшие трещины. Концентрация напряжений вблизи концов таких трещин вызывает их рост.Сначала трещины растут медленно, но по мере уменьшения сечения нагрузки напряжения на концах трещин возрастают. В этом случае трещины растут все быстрее и, наконец, мгновенно распространяются на все сечение детали. См. также МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ.

    Усталость на сегодняшний день является наиболее распространенной причиной разрушения конструкции в условиях эксплуатации. Особенно этому подвержены детали машин, работающие в условиях циклического нагружения. В авиационной промышленности усталость оказывается очень важной проблемой из-за вибрации.Во избежание усталостного разрушения необходимо часто проверять и заменять детали самолетов и вертолетов.

    Ползучесть.

    Ползучесть (или ползучесть) — медленное увеличение пластической деформации металла при постоянной нагрузке. С появлением реактивных двигателей, газовых турбин и ракет все большее значение приобретают свойства материалов при повышенных температурах. Во многих областях техники дальнейшее развитие сдерживается ограничениями, связанными с высокотемпературными механическими свойствами материалов.

    При нормальных температурах пластическая деформация начинается почти мгновенно, как только прилагается соответствующее напряжение, и после этого незначительно увеличивается. При повышенных температурах металлы не только становятся мягче, но и деформируются таким образом, что деформация со временем продолжает расти. Эта зависящая от времени деформация или ползучесть может ограничивать срок службы конструкций, которые должны работать при повышенных температурах в течение длительных периодов времени.

    Чем выше напряжение и температура, тем выше скорость ползучести.Типичные кривые ползучести показаны на рис. 3. После начальной стадии быстрой (нестационарной) ползучести эта скорость уменьшается и становится практически постоянной. Перед разрушением скорость крипа снова увеличивается. Температура, при которой ползучесть становится критической, различна для разных металлов. Телефонные компании обеспокоены ползучестью воздушных кабелей со свинцовой оболочкой, работающих при нормальной температуре окружающей среды; в то время как некоторые специальные сплавы могут работать при 800°C без чрезмерной ползучести.

    Срок службы деталей в условиях ползучести может определяться либо максимально допустимой деформацией, либо разрушением, и проектировщик должен всегда помнить об этих двух параметрах.возможные варианты. Пригодность материалов для изготовления изделий, рассчитанных на длительную работу при повышенных температурах, например лопаток турбин, заранее оценить сложно. Испытание в течение времени, равного ожидаемому сроку службы, часто практически невозможно, а результаты кратковременных (ускоренных) испытаний не так просто экстраполировать на более длительные периоды, так как характер разрушения может измениться. Хотя механические свойства суперсплавов постоянно улучшаются, задачей физиков-металловедов и материаловедов всегда будет создание материалов, способных выдерживать еще более высокие температуры.См. также ФИЗИЧЕСКАЯ НАУКА МЕТАЛЛОВ.

    КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА

    Выше было сказано об общих закономерностях поведения металлов при механических нагрузках. Чтобы лучше понять соответствующие явления, необходимо рассмотреть атомное строение металлов. Все твердые металлы являются кристаллическими веществами. Они состоят из кристаллов, или зерен, расположение атомов в которых соответствует правильной трехмерной решетке. Кристаллическую структуру металла можно представить как состоящую из атомных плоскостей или слоев.При приложении напряжения сдвига (силы, заставляющей две соседние плоскости металлического образца скользить друг относительно друга в противоположных направлениях) один слой атомов может перемещаться на все межатомное расстояние. Такой сдвиг повлияет на форму поверхности, но не на кристаллическую структуру. Если один слой перемещается на много межатомных расстояний, то на поверхности образуется «ступенька». Хотя отдельные атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть под микроскопом, ступени, образованные скольжением, хорошо видны под микроскопом и называются линиями скольжения.

    Обычные металлические предметы, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, являются поликристаллическими, т.е. состоят из большого количества кристаллов, каждый из которых имеет свою ориентацию атомных плоскостей. Деформация обычного поликристаллического металла имеет общее с деформацией монокристалла то, что она происходит за счет скольжения по атомным плоскостям в каждом кристалле. Заметное скольжение целых кристаллов по их границам наблюдается только в условиях ползучести при повышенных температурах. Средний размер одного кристалла, или зерна, может быть от нескольких тысячных до нескольких десятых долей сантиметра.Желательна более мелкая зернистость, так как механические характеристики мелкозернистого металла лучше, чем у крупнозернистого. Кроме того, мелкозернистые металлы менее хрупкие.

    Скольжение и вывих.

    Более детально процессы скольжения исследованы на монокристаллах металлов, выращенных в лаборатории. Выяснилось не только, что скольжение происходит в определенных направлениях и обычно по вполне определенным плоскостям, но и то, что монокристаллы деформируются при очень малых напряжениях.Переход монокристаллов в состояние текучести начинается для алюминия при 1, а для железа при 15–25 МПа. Теоретически этот переход в обоих случаях должен происходить при напряжениях ок. 10 000 МПа. Это несоответствие между экспериментальными данными и теоретическими расчетами остается важной проблемой на протяжении многих лет. В 1934 году Тейлор, Поланьи и Орован предложили объяснение, основанное на концепции дефектов в кристаллической структуре. Они предположили, что при скольжении сначала в какой-то точке атомной плоскости возникает смещение, которое затем распространяется по кристаллу.Граница между смещенной и несмещенной областями (рис. 4) представляет собой линейный дефект в структуре кристалла, называемый дислокацией (на рисунке эта линия уходит в кристалл перпендикулярно плоскости рисунка). При приложении к кристаллу сдвигового напряжения дислокация движется, заставляя ее скользить вдоль плоскости, в которой она находится. После образования дислокации очень легко перемещаются по кристаллу, что объясняет «мягкость» монокристаллов.

    В кристаллах металлов обычно много дислокаций (суммарная длина дислокаций в одном кубическом сантиметре отожженного кристалла металла может быть более 10 км).Но в 1952 году ученые из лабораторий Bell Telephone Corporation, испытывая на изгиб очень тонкие усы из олова, к своему удивлению, обнаружили, что прочность на изгиб таких кристаллов близка к теоретическому значению для совершенных кристаллов. Позже были обнаружены чрезвычайно прочные усы и многие другие металлы. Предполагается, что такая высокая прочность связана с тем, что в таких кристаллах дислокации либо вообще нет, либо есть одна, проходящая по всей длине кристалла.

    температурные эффекты.

    Влияние повышенных температур можно объяснить дислокациями и структурой зерен. Многочисленные дислокации в кристаллах наклепанного металла искажают кристаллическую решетку и увеличивают энергию кристалла. При нагревании металла атомы становятся подвижными и перестраиваются в новые, более совершенные кристаллы, содержащие меньше дислокаций. Эта рекристаллизация связана с разупрочнением, которое наблюдается при отжиге металлов.

    www.krugosvet.ru

    Таблица Модуль Юнга. Модуль упругости. Определение модуля Юнга.

    ПРОБЛЕМА [email protected] БИБЛИОТЕКА 1 БИБЛИОТЕКА 2

    Примечание. Величина модуля упругости зависит от структуры, химического состава и способа обработки материала. Поэтому значения Е могут отличаться от средних значений, приведенных в таблице.

    Таблица модуля Юнга. Модуль упругости. Определение модуля Юнга.фактор безопасности.

    Таблица модуля Юнга

    Материал

    Материал

    Алюминий 70 7000 Легированные стали 210-220 21000-22000
    Бетон 3000 Углеродистые стали 200-210 20000-2100
    Древесина (вдоль волокон) 10-12 1000-1200 Стекло 56 5600
    Древесина (поперек волокон) 0,5-1,0 50-100 Стекло органическое 2,9 290
    Железо 200 2000 Титан 112 11200
    Золото 79 7900 Хром 240-250 24000-25000
    Магний 44 4400 Цинк 80 8000
    Медь 110 11000 Серый чугун 115-150 11500-15000
    Свинец 17 1700
    Прочность материала на растяжение
    Допустимое механическое напряжение в некоторых материалах (при растяжении)
    Коэффициент запаса прочности

    Продолжение следует…

    www.kilomol.ru

    Модули упругости и коэффициенты Пуассона для некоторых материалов 013

    Мобильный бетонный завод на шасси

    Насколько глубоко заливать фундамент под дом

    Материал Модуль упругости, МПа Коэффициент Пуассона
    Модуль Юнга Модуль сдвига G
    Белый чугун, серый ковкий чугун (1,15…1,60) 105 1,55 105 4,5 104 – 0,23…0,27 –
    Углеродистая сталь Легированная сталь (2.0…2,1) 105 (2,1…2,2) 105 (8,0…8,1) 104 (8,0…8,1) 104 0,24…0,28 0,25…0,30
    Медный прокат Холоднотянутая медь Литая медь 1,1 105 1,3 105 0,84 105 4,0 104 4,9 104 – 0,31…0,34 – –
    Прокат из фосфористой бронзы Прокат из марганцовистой бронзы Литая алюминиевая бронза 1,15 105 1,1 105 1,05 105 4,2 104 4,0 104 4,2 104 0,32…0,35 0,35 –
    Латунь холоднотянутая Латунь корабельная (0,91…0,99) 105 1,0 105 (3,5…3,7) 104 – 0,32…0,42 0,36
    Алюминиевый прокат Проволочно-тянутый алюминий Дюралюминиевый прокат 0,69 105 0,7 105 0,71 105 (2,6…2,7) 104 – 2,7 104 0,32…0,36 – –
    Цинк прокат 0,84 105 3,2 104 0,27
    Свинец 0.17 105 0,7 104 0,42
    Лед 0,1 105 (0,28…0,3) 104
    Стекло 0,56 105 0,22 104 0,25
    Гранит 0,49 105
    Известняк 0,42 105
    Мрамор 0.56 105
    Песчаник 0,18 105
    Гранитная кладка Известняковая кладка Кирпичная кладка (0,09…0,1) 105 0,06 105 (0,027…0,030) 105 – – – – – –
    Бетон на растяжение, МПа: 10 15 20 (0,146…0,196) 105 (0,164…0,214) 105 (0,182…0,232) 105 – – – 0,16…0,18 0,16…0,18 0,16…0,18
    Древесина поперек волокон Древесина поперек волокон

    Поиск в инженерном справочнике ДПВА. Введите ваш запрос:

    Дополнительная информация из Технического справочника ДПВА, а именно другие подразделы этого раздела:

  • Внешняя ссылка: Теоретическая механика. Сопротивление материалов. Теория механизмов и машин.Детали машин и основы проектирования. Лекции, теория и примеры решения задач. Решение задач – теоретическая механика, сопротивление материалов, техническая и прикладная механика, ТММ и ДетМаш
  • Табл. Значения модулей продольной упругости E, модулей сдвига G и коэффициентов Пуассона µ (при температуре 20 o C). Таблица прочности металлов и сплавов.
  • Стол. сгибать. Осевые моменты инерции сечений (статические моменты сечений), осевые моменты сопротивления и радиусы инерции плоских фигур.
  • Стол. кручение. Геометрические характеристики жесткости и прочности погонных участков при кручении прямой балки. Осевые моменты инерции сечений (статические моменты сечений), осевые моменты сопротивления при кручении. Точка наибольшего напряжения.
  • Вы сейчас здесь: Перевести единицы: модуль упругости, модуль Юнга (E), предел прочности при растяжении, модуль сдвига (G), предел текучести.
  • Стол. Расчетные данные для стандартных балок постоянного сечения.Реакции левой и правой опор, выражение изгибающего момента (и наибольшего), уравнение упругой линии; значения наибольшего и углы поворота крайних левого и правого участков.
  • Радиусы инерции основных сочетаний сечений швеллеров, уголков, двутавров, труб, окружностей… Ориентировочные значения.
  • Геометрические характеристики и вес трубы и воды в трубе. Наружный диаметр 50-1420 мм, толщина стенки 1-30 мм, Площадь сечения, осевой момент инерции, полярный момент инерции, осевой момент сопротивления, полярный момент сопротивления, радиус инерции
  • Марка проката.Двутавры ГОСТ8239-72, Швеллеры ГОСТ8240-72, Уголки равнополочные ГОСТ 8509-72. Уголки неравнополочные ГОСТ 8510-72. Моменты инерции, моменты сопротивления, радиусы инерции, статические моменты полусечений…
  • Таблицы для определения несущей способности кирпичных стен и колонн
  • Таблицы – Руководство по выбору сечений элементов строительных металлоконструкций 6.8 МБ. ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ, Москва, 1991, ч. 1, ч. 2, ч. 3, ч. 4
  • Таблицы подбора перемычек, прогонов и фундаментных плит.ВМК-41-87. АЛТАЙГРАНПРОЕКТ. Барнаул. 1987/2006. 0,27 МБ
  • Таблицы для подбора сечений железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой. Харьков ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ. 1964. Выпуск 1. 5,07 МБ
  • Одной из основных задач инженерного проектирования является выбор конструкционного материала и оптимального сечения профиля. Необходимо найти размер, который при минимально возможной массе обеспечит сохранение формы системы под действием нагрузки.

    Например, какое количество стальных двутавровых балок следует использовать в качестве пролетной балки конструкции? Если мы возьмем профиль с размерами ниже требуемого, то гарантированно получим разрушение конструкции. Если больше, то это приводит к нерациональному использованию металла, а, следовательно, к утяжелению конструкции, усложнению монтажа, увеличению финансовых затрат. Знание такого понятия, как модуль упругости стали, даст ответ на поставленный вопрос, и позволит избежать появления этих проблем на самой ранней стадии производства.

    Общее понятие

    Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) — один из показателей механических свойств материала, характеризующий его сопротивление деформации растяжением. Другими словами, его значение указывает на пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем меньше будет растягиваться любой стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь сечения и т. д.).

    В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е.Он является составной частью закона Гука (закон о деформации упругих тел). Он связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

    Согласно международной стандартной системе единиц измеряется в МПа. Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

    Определение модуля упругости проводится опытным путем в научных лабораториях. Суть этого метода заключается в разбивании на специальном оборудовании гантелеобразных образцов материала.Узнав напряжение и удлинение, при которых образец разрушился, эти переменные делят друг на друга, получая тем самым модуль Юнга.

    Сразу отметим, что этим методом определяются модули упругости пластических материалов: стали, меди и т.д. Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимаются до появления трещин.

    Дополнительные характеристики механических свойств

    Модуль упругости позволяет прогнозировать поведение материала только при работе на сжатие или растяжение.При наличии таких видов нагрузок, как сдавливание, срез, изгиб и др., потребуется ввести дополнительные параметры:

    • Жесткость – произведение модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля. По величине жесткости можно судить о пластичности не материала, а сборки конструкции в целом. Измеряется в килограммах силы.
    • Относительное продольное удлинение показывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца.Например, к стержню длиной 100 мм приложена определенная сила. В результате он уменьшился в размерах на 5 мм. Разделив его удлинение (5 мм) на исходную длину (100 мм), получим относительное удлинение 0,05. Переменная является безразмерной величиной. В некоторых случаях для удобства восприятия его переводят в проценты.
    • Относительное поперечное удлинение рассчитывается аналогично предыдущему пункту, но вместо длины здесь учитывается диаметр стержня.Опыты показывают, что у большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше продольного.
    • Коэффициент продавливания представляет собой отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации. Этот параметр позволяет полностью описать изменение формы под действием нагрузки.
    • Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т. е. в случае, когда вектор силы направлен под углом 90 градусов к поверхности тела.Примерами таких нагрузок являются работа заклепок при сдвиге, гвоздей при смятии и т. д. По большому счету модуль сдвига связан с таким понятием, как вязкость материала.
    • Модуль объемной упругости характеризуется изменением объема материала для равномерного, разностороннего приложения нагрузки. Это отношение объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы является опущенный в воду образец, на который действует давление жидкости по всей его площади.

    В дополнение к вышесказанному следует отметить, что некоторые виды материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные. Яркими примерами являются дерево, слоистые пластики, некоторые виды камня, ткани и так далее.

    Изотропные материалы имеют одинаковые механические свойства и упругую деформацию в любом направлении. К ним относятся металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и др.), неслоистые пластики, природные камни, бетон, резина.

    Значение модуля упругости

    Следует отметить, что модуль Юнга не является постоянной величиной. Даже для одного и того же материала она может колебаться в зависимости от точек приложения силы.

    Некоторые упругопластические материалы имеют более или менее постоянный модуль упругости при работе как на сжатие, так и на растяжение: медь, алюминий, сталь. В других случаях эластичность может варьироваться в зависимости от формы профиля.

    Вот примеры значений модуля Юнга (в миллионах кгссм2) некоторых материалов:

    • Чугун белый – 1.15.
    • Чугун серый -1,16.
    • Латунь – 1.01.
    • Бронза – 1,00.
    • Кладка кирпичная – 0,03.
    • Кладка гранитная – 0,09.
    • Бетон – 0,02.
    • Древесина вдоль волокон – 0,1.
    • Древесина поперек волокон – 0,005.
    • Алюминий – 0,7.

    Учитывать разницу в показаниях модулей упругости для сталей в зависимости от марки:

    • Конструкционные стали Высококачественные (20, 45) – 2,01.
    • Сталь обыкновенного качества (ст. 3, ст. 6) – 2,00.
    • Стали низколегированные (30ХГСА, 40Х) – 2,05.
    • Сталь нержавеющая (12Х18х20Т) – 2.1.
    • Стали штамповые (9ХМФ) – 2.03.
    • Сталь рессорная (60С2) – 2.03.
    • Стали подшипниковые (ШХ15) – 2.1.

    Также значение модуля упругости для сталей различается в зависимости от вида проката:

    • Проволока высокопрочная – 2.1.
    • Канат плетеный – 1,9.
    • Трос с металлическим сердечником – 1.95.

    Как видим, отклонения между сталями по значениям модулей упругой деформации небольшие. Поэтому в большинстве инженерных расчетов ошибками можно пренебречь и принять значение Е = 2,0.

    Материал Модуль упругости
    E, МПа
    Чугун белый, серый (1.15. 1.60) 10 5
    Ковкий чугун 1,55 10 5
    Углеродистая сталь (2.0. 2.1) 10 5
    Легированная сталь (2.1. 2.2) 10 5
    Прокат медный 1,1 10 5
    Холоднотянутая медь 1,3 10 3
    Литая медь 0,84 10 5
    Бронза фосфористая катаная 1,15 10 5
    Бронза марганцевая прокатная 1,1 10 5
    Литой бронзовый алюминий 1,05 10 5
    Латунь, холоднотянутая (0.91. 0,99) 10 5
    Прокат латунный судовой 1,0 10 5
    Алюминиевый прокат 0,69 10 5
    Тянутая алюминиевая проволока 0,7 10 5
    Дюралюминиевый прокат 0,71 10 5
    Цинк прокат 0,84 10 5
    Свинец 0,17 10 5
    Лед 0,1 10 5
    Стекло 0.56 10 5
    Гранит 0,49 10 5
    Известь 0,42 10 5
    Мрамор 0,56 10 5
    Песчаник 0,18 10 5
    Кладка гранитная (0,09. 0,1) 10 5
    Кладка кирпичная (0,027. 0,030) 10 5
    Бетон (см. таблицу 2)
    Древесина вдоль волокон (0.1. 0,12) 10 5
    Древесина поперек волокон (0,005. 0,01) 10 5
    Резина 0,00008 10 5
    Текстолит (0,06. 0,1) 10 5
    Гетинакс (0,1. 0,17) 10 5
    Бакелит (2. 3) 10 3
    Целлулоид (14.3. 27.5) 10 2
    Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций

    Таблица 2.Модули упругости бетона (по СП 52-101-2003)

    ​указаны над чертой в МПа, под чертой – в кгс/см2.
    2. Для легких, ячеистых и пористых бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают методом линейной интерполяции.
    3. Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения значения Е б принимают как для бетонов автоклавного твердения, умноженные на коэффициент 0.8.
    4. Для напрягающего бетона значения Е б принимают как для тяжелого бетона, умноженные на коэффициент
    а = 0,56 + 0,006В.

    Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (по СП 52-101-2003)

    Таблица 4. Расчетные значения прочности бетона на сжатие (по СП 52-101-2003)

    Таблица 4.1 Расчетные значения прочности бетона на сжатие по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    Таблица 5.Расчетные значения прочности бетона на растяжение (по СП 52-101-2003)

    Таблица 6

    Таблица 6.1 Нормативные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.19-964*

    Таблица 6.2 Нормативные сопротивления арматуры классов В и К по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    2003)

    Таблица 7.1 Расчетные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    Таблица 7.2 Расчетные сопротивления арматуры классов В и К по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    Нормативные данные для расчетов металлоконструкций

    Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления на растяжение, сжатие и изгиб (по СНиП II-23-81 (1990)) листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772 -88 для металлоконструкций зданий и сооружений

    Примечания:
    1.Толщину полки следует принимать за толщину фасонного проката (минимальная ее толщина 4 мм).
    2. За нормативное сопротивление принимают нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
    3. Значения расчетных сопротивлений получают делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности материала, округленные до 5 МПа (50 кгс/см2).

    Таблица 9

    Примечания:
    1.Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 соответственно по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73* .
    2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
    3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 на стали, поставляемые по другим ГОСТам и ТУ, не предусмотрена.

    Перевод единиц модулей упругости, модулей Юнга (E), прочности на растяжение, модулей сдвига (G), предела текучести

    Таблица перевода единиц Па; МПа; бар; кг/см 2 ; псф; psi
    Чтобы преобразовать значение в единицы: В штуках:
    Па (Н/м 2) МПа бар кгс/см 2 псф фунт/кв. дюйм
    Следует умножить на:
    Па (Н/м 2) – единица измерения давления в системе СИ 1 1*10 -6 10 -5 1.02*10 -5 0,021 1.450326*10 -4
    МПа 1*10 6 1 10 10.2 2,1*10 4 1.450326*10 2
    бар 10 5 10 -1 1 1.0197 2090 14,50
    кгс/см 2 9,8*10 4 9,8*10 -2 0.98 1 2049 14.21
    фунтов на кв. фунт квадратный фут (psf) 47,8 4,78*10 -5 4,78*10 -4 4,88*10 -4 1 0,0069
    фунтов на квадратный дюйм / фунт на квадратный дюйм (psi) 6894,76 6,89476*10 -3 0,069 0,07 144 1

    Подробный перечень единиц давления (да, эти единицы совпадают с единицами давления по размерности, но по смыслу не совпадают 🙂

    • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 Атмосфера «метрическая» / Атмосфера (метрическая)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0000099 Стандартная атмосфера Атмосфера (стандартная) = Стандартная атмосфера
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,00001 Бар/Бар
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 Барад / Барад
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0007501 Сантиметр ртутного столба. Искусство. (0°С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0101974 Сантиметров д. ст. (4°С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 дин/квадратный сантиметр
    • 1 Па (Н/м 2) = 0.0003346 Фут водяного столба / Фут водяного столба (4 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 -9 Гигапаскалей
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,01 Гектопаскаль
    • 1 Па (Н/м м 2) = 0,0002953 Думов рт.ст./Дюйм ртутного столба (0 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0002961 Дюйм ртутного столба. Искусство. / дюйм ртутного столба (15,56 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0040186 Думов в.ст. / дюйм водяного столба (15,56 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0040147 Думов в.ст. / дюйм водяного столба (4 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 кгс/см 2 / Килограмм сила/сантиметр 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0010197 кгс/дм 2 / Килограмм сила/дециметр 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,101972 кгс/м 2 / Килограмм сила/метр 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 кгс/мм 2 / Килограмм сила / миллиметр 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 -3 кПа
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Килофунт-сила/кв. дюйм / Килофунт-сила/кв. дюйм
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 -6 МПа
    • 1 Па (Н/м 2) = 0.000102 Метров з.ст. / метр воды (4 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 10 Микробар / Микробар (барье, барри)
    • 1 Па (Н/м 2) = 7,50062 Микрон ртутного столба / Микрон ртутного столба (миллиторр)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,01 миллибар / миллибар
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0075006 Миллиметр ртутного столба (0°С)
    • 1 Па (Н/м 2)\ u003d 0,10207 Миллиметры в.ст. / миллиметр вод. ст. (15,56 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,10197 Миллиметров вод.ст. / миллиметр воды (4 °С)
    • 1 Па (Н/м 2) = 7.5006 Миллиторр / Миллиторр
    • 1 Па (Н/м2) = 1Н/м2 / Ньютон/квадратный метр
    • 1 Па (Н/м 2) = 32,1507 Суточная унция/кв.
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0208854 Фунт силы на кв. фут / Фунт силы/кв. фут
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,000145 Фунт силы на кв. дюйм / Фунт силы/ квадратный дюйм
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,671969 Фунталей на кв. фут / Poundal/квадратный фут
    • 1 Па (Н/м 2) = 0.0046665 Фунты на кв. дюйм / Poundal/squad inch
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0000093 Длинные тонны на кв. фут / Тонна (длинная)/фут 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0000093 10 -7 Длинные тонны на кв. дюйм / Тонна (длинная)/дюйм 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0000104 Короткие тонны на кв. фут / Тонна (короткая)/фут 2
    • 1 Па (Н / м 2) = 10 -7 Тонн на кв. дюйм / Тонн/дюйм 2
    • 1 Па (Н/м 2) = 0,0075006 Торр / Торр

    Развитие металлургии и других смежных областей по изготовлению металлических предметов обусловлено созданием оружия.Сначала научились плавить цветные металлы, но прочность изделий была сравнительно невысокой. Только с появлением железа и его сплавов началось изучение их свойств.

    Первые мечи для придания им твердости и прочности были довольно тяжелыми. Воинам приходилось брать их обеими руками, чтобы управлять ими. Со временем появлялись новые сплавы, развивались технологии производства. На смену тяжелому оружию пришли легкие сабли и шпаги. Параллельно создавались инструменты.С повышением прочностных характеристик совершенствовались инструменты и способы производства.

    Виды нагрузок

    При использовании металлов применяются различные статические и динамические нагрузки. В теории прочности принято определять нагружение следующих видов.

    • Сжатие – действующая сила сжимает объект, вызывая уменьшение длины вдоль направления приложения нагрузки. Такую деформацию ощущают станины, несущие поверхности, стойки и ряд других конструкций, выдерживающих определенный вес.Мосты и переезды, рамы автомобилей и тракторов, фундаменты и арматура – ​​все эти конструктивные элементы находятся в постоянном сжатии.
    • Растяжение – нагрузка стремится удлинить тело в определенном направлении. Подъемно-транспортные машины и механизмы испытывают одинаковые нагрузки при подъеме и переноске грузов.

    • Сдвиг и сдвиг – такое нагружение наблюдается в случае действия сил, направленных по одной оси навстречу друг другу.Соединительные элементы (болты, винты, заклепки и другие метизы) испытывают этот вид нагрузки. В конструкции корпусов, металлических каркасов, коробок передач и других узлов механизмов и машин обязательно присутствуют соединительные детали. Производительность устройств зависит от их прочности.

    • Кручение – если на объект действует пара сил, действующих на определенном расстоянии друг от друга, то возникает крутящий момент. Эти силы имеют тенденцию вызывать деформацию кручения.Аналогичные нагрузки наблюдаются и в редукторах, именно такую ​​нагрузку испытывают валы. Чаще всего несовместимы по стоимости. С течением времени величина действующих сил меняется.

    • Изгиб – нагрузка, изменяющая кривизну предметов, считается изгибом. Аналогичным нагрузкам подвергаются мосты, ригели, консоли, подъемно-транспортные механизмы и другие детали.

    Понятие о модуле упругости

    В середине XVII века исследования материалов начались одновременно в нескольких странах.Для определения прочностных характеристик были предложены различные методы. Английский исследователь Роберт Гук (1660) сформулировал основные положения закона об удлинении упругих тел в результате приложения нагрузки (закон Гука). Введены понятия:

    1. Напряжение σ, которое в механике измеряется как нагрузка, приложенная к определенной площади (кгс/см², Н/м², Па).
    2. Модуль упругости Е, определяющий способность твердого тела деформироваться под действием нагрузки (приложения силы в заданном направлении).Единицы измерения также определены в кгс/см² (Н/м², Па).

    Формула закона Гука записывается как ε = σz/E, где:

    • ε – относительное удлинение;
    • σz — нормальное напряжение.

    Демонстрация закона Гука для упругих тел:

    Из приведенной выше зависимости значение E для определенного материала эмпирически, E = σz/ε.

    Модуль упругости – постоянная величина, характеризующая сопротивление тела и его конструкционного материала при нормальном растягивающем или сжимающем нагружении.

    В теории прочности принято понятие модуля упругости Юнга. Этот английский исследователь дал более конкретное описание того, как изменяются прочностные характеристики при нормальной нагрузке.

    Значения модуля упругости для некоторых материалов приведены в таблице 1.

    Таблица 1: Модуль упругости для металлов и сплавов

    Модуль упругости для различных марок стали

    Металлурги разработали несколько сотен марок стали.Они имеют разные значения прочности. В таблице 2 приведены характеристики наиболее распространенных сталей.

    Таблица 2: Эластичность сталей

    Наименование стали Значение модуля упругости, 10¹² Па
    Низкоуглеродистая сталь 165…180
    Сталь 3 179…189
    Сталь 30 194…205
    Сталь 45 211…223
    Сталь 40X 240…260
    65G 235…275
    х22МФ 310…320
    9HS, HVG 275…302
    4X5MFS 305…315
    3X3M3F 285…310
    Р6М5 305…320
    R9 320…330
    R18 325…340
    R12MF5 297…310
    У7, У8 302…315
    У9, У10 320…330
    У11 325…340
    У12, У13 310…315

    Видео: Закон Гука, модуль упругости.

    Модули прочности

    Помимо обычного нагружения, существуют и другие силовые воздействия на материалы.

    Модуль сдвига G определяет жесткость. Эта характеристика показывает предельное значение нагрузки для изменения формы объекта.

    Объемный модуль K определяет упругие свойства материала при изменении объема. При любой деформации происходит изменение формы предмета.

    Коэффициент Пуассона μ определяет изменение отношения относительного сжатия к растяжению.Это значение зависит только от свойств материала.

    Для разных сталей значения этих модулей приведены в таблице 3.

    Таблица 3: Модули прочности для сталей

    Наименование стали Модуль упругости Юнга, 10¹² Па Модуль сдвига G, 10¹² Па Объемный модуль, 10¹² Па Коэффициент Пуассона, 10¹² Па
    Низкоуглеродистая сталь 165…180 87…91 45…49 154…168
    Сталь 3 179…189 93…102 49…52 164…172
    Сталь 30 194…205 105…108 72…77 182…184
    Сталь 45 211…223 115…130 76…81 192…197
    Сталь 40X 240…260 118…125 84…87 210…218
    65G 235…275 112…124 81…85 208…214
    х22МФ 310…320 143…150 94…98 285…290
    9HS, HVG 275…302 135…145 87…92 264…270
    4X5MFS 305…315 147…160 96…100 291…295
    3X3M3F 285…310 135…150 92…97 268…273
    Р6М5 305…320 147…151 98…102 294…300
    R9 320…330 155…162 104…110 301…312
    R18 325…340 140…149 105…108 308…318
    R12MF5 297…310 147…152 98…102 276…280
    У7, У8 302…315 154…160 100…106 286…294
    У9, У10 320…330 160…165 104…112 305…311
    У11 325…340 162…170 98…104 306…314
    У12, У13 310…315 155…160 99…106 298…304

    Для остальных материалов значения прочностных характеристик указаны в специальной литературе.Однако в ряде случаев проводятся индивидуальные исследования. Такие исследования особенно актуальны для строительных материалов. На предприятиях, где производятся железобетонные изделия, регулярно проводятся испытания по определению предельных значений.

    При расчете строительных конструкций необходимо знать расчетное сопротивление и модуль упругости для конкретного материала. Вот данные по основным строительным материалам.

    Таблица 1. Модуль упругости основных строительных материалов

    Материал
    Модуль упругости
    E, МПа
    Чугун белый, серый (1.15…1,60) 10 5
    Ковкий чугун 1,55 10 5
    Углеродистая сталь (2,0…2,1) 10 5
    Легированная сталь (2.1…2.2) 10 5
    Прокат медный 1,1 10 5
    Холоднотянутая медь 1,3 10 3
    Литая медь 0,84 10 5
    Бронза фосфористая катаная 1,15 10 5
    Бронза марганцевая катаная 1.1 10 5
    Алюминиевое литье из бронзы 1,05 10 5
    Латунь, холоднотянутая (0,91…0,99) 10 5
    Прокат латунный судовой 1,0 10 5
    Алюминиевый прокат 0,69 10 5
    Тянутая алюминиевая проволока 0,7 10 5
    Дюралюминиевый прокат 0,71 10 5
    Цинк прокат 0,84 10 5
    Свинец 0.17 10 5
    Лед 0,1 10 5
    Стекло 0,56 10 5
    Гранит 0,49 10 5
    Лайм 0,42 10 5
    Мрамор 0,56 10 5
    Песчаник 0,18 10 5
    Гранитная кладка (0,09…0,1) 10 5
    Кирпичная кладка (0,027…0,030) 10 5
    Бетон (см. таблицу 2)
    Древесина вдоль волокон (0,1…0,12) 10 5
    Древесина поперек волокон (0,005…0,01) 10 5
    Резина 0,00008 10 5
    Текстолит (0,06…0,1) 10 5
    Гетинакс (0,1…0,17) 10 5
    Бакелит (2…3) 10 3
    Целлулоид (14.3…27,5) 10 2
    Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций

    Таблица 2. Модуль упругости бетона (по СП 52-101-2003)

    Таблица 2.1 Модуль упругости бетона по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    Примечания:
    1. Значения указаны над чертой в МПа, под чертой – в кгс/см2.
    2. Для легких, ячеистых и пористых бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают методом линейной интерполяции.
    3. Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения значения Е б принимают как для бетонов автоклавного твердения, умноженные на коэффициент 0,8.
    4. Для напрягающего бетона значения Е б принимают как для тяжелого бетона, умноженные на коэффициент
    а = 0,56 + 0,006В.

    Таблица 3 Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

    Таблица 4 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (по СП 52-101-2003)

    Таблица 4.1 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию по СНиП 2.03.01-84*(1996)

    Таблица 5 Расчетные значения прочности бетона на растяжение (по СП 52-101-2003)

    Таблица 6 Нормативные сопротивления арматуры (согласно СП 52-101-2003)

    Таблица 6.1 Нормативные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.01-84* (1996)

    Таблица 6.2 Нормативные сопротивления арматуры классов Б и К по СНиП 2.03.01-84* (1996)

    Таблица 7 Расчетное сопротивление арматуры (по СП 52-101-2003)

    Таблица 7.1 Расчетные сопротивления арматуры класса А по СНиП 2.03.01-84* (1996)

    Таблица 7.2 Расчетные сопротивления арматуры классов В и К по СНиП 2.03.01-84* (1996)

    Нормативные данные для расчетов металлоконструкций

    Таблица 8 Нормативные и расчетные сопротивления на растяжение, сжатие и изгиб (по СНиП II-23-81 (1990)) листовой, широкополосной универсальной и фасонной стали по ГОСТ 27772-88 для металлоконструкций зданий и сооружений

    Примечания:
    1.Толщину полки следует принимать за толщину фасонного проката (минимальная ее толщина 4 мм).
    2. За нормативное сопротивление принимают нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
    3. Значения расчетных сопротивлений получают делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности материала, округленные до 5 МПа (50 кгс/см2).

    Таблица 9 Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (по СНиП II-23-81 (1990))

    Примечания:
    1.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.