4,Работа сталей при однократном статическом растяжении: диаграмма и стадии работы материала.

В первой стадии до предела пропорциональности происх. упругие деформации, пропорциональные действующим напряжениям- эта стадия упругой работы. 2. При дальнейшем увел. нагрузки дислокации начин. скапливаться около границ зерен фиррита, что способствует появлению отдельных сдвигов в зернах феррита; пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается- деф. растут быстрее напр. Послед. увелич. напряж. способств. увелич. кол-ва и развитию линий сдвига в зернах феррита, кот. приводят к развитию больших деформаций образца- образ. площадки текучести.

Развитие деформаций происходит в результате упругого деформирования и больших необратимых сдвигов по плоскостям скольжения зерен феррита. Поэтому после снятия нагрузки упругая часть возвращается, а необратимая остается, приводя к остаточным деформациям.

площадка текучести

Работа стали при растяжении (диаграмма растяжения):

_в – предел прочности; _Т – предел текучести

стадия упругой работы

Основные показатели: прочность, упругость, пластичность.

Рассматр. диаграмму, след. отетить, что основными характерными показателями работы стали на растяжение явл. предел текучести( хар-ющий начало развития больших деформаций), вр. сопрот. (отвечает пред. нагрузке, восприн. эл-том), относит. удлинение ( хар-ет пластичные свойства мет-ла). Эти показ-ли устанавлив. в стандартах на сталь.

5. Работа сталей при однократном статическом сжатии: диаграмма и стадии работы материала

При сжатии коротких образцов, которые не могут потерять устойчивость, сталь ведет себя также как и при растяжении, т.е. предел пропорциональности, предел текучести и модуль упругости совпадают.

Однако разрушить при сжатии короткие образцы, изготовленные из пластической стали, и определить временное сопротивление не представляется возможным, поскольку образец сжимается и в конечном результате расплющивается. Высокопрочные стали, с пониженной пластичностью, могут разрушаться по наклонному сечению от среза.

Так как в упругой и упругопластической стадиях работы сталь ведет себя при растяжении и сжатии одинаково, то соответствующие характеристики принимаются также одинаковыми.

Повышенная несущая способность при сжатии некоторых образцов в области само упрочнения используется при работе стали на смятие.

При работе материала в упругой стадии повторное загружение не отражается на работе, поскольку упругие деформации обратимы.

При повторном нагружении металла в упругопластической области возникает наклеп. Увеличивается область упругой работы, а пластичность падает. Сталь становится более хрупкой.

Р ис.1.7. Зависимость предела усталости

от коэффициента

1 – сталь С255 с необработанной поверх- ностью, преобладает растяжение; 2 – то же, преобладает сжатие; 3 – сталь С255, полка с отверстием (преобладает растяжение); 4 – сталь С235 с необработанной поверхностью, преобладает растяжение;

5 – сталь С255, основной металл около сварного необработанного соединения

встык; 6 – то же, для стали С345; 7 – сталь С 255, основной металл у начала флангового шва; 8 – то же, сталь С345

6 Особенности деформирования высокопрочных сталей. Сталь состоит из феррита и перлита (см. лекцию 2):

- прочность феррита 25 кН/см2, относительное удлинение 50 %; - цементитные прослойки феррита имеют прочность ϭв = 80 ÷100 кН/см2, относительное удлинение 1 %.

Ферритные прослойки имеют промежуточные значения между ферритными и цементитными прослойками. Эти две составляющие (феррит и перлит) определяют работу стали под нагрузкой. Работа монокристалла железа. В монокристалле легче сдвинуть одну часть кристалла по отношению к другой, чем оторвать. Этот факт установлен как теоретически, так и экспериментально, поэтому пластические деформации в зёрнах железа протекают путём сдвига.

Физиками в результате экспериментальных исследований установлено, что сдвиг происходит по плоскостям, наиболее густо усеянными атомами (рис. 2.5), то есть по направлению большей диагонали.

Теоретическая прочность на сдвиг превосходит реальную в сотни и тысячи раз. Это противоречие объясняется локальным нарушением правильной структуры металла (кристалла), то есть существование идеальной решётки невозможно, так как происходит перемещение группы атомов внутри кристалла. Это противоречие также объясняется наличием дефектов с точки зрения теории дислокации. Граница между участком, в котором скольжение уже произошло и остальной частью кристалла называется линией дислокации.

В теории дислокаций различают два основных вида дефектов кристаллической решётки, влияющих на прочность: точечные и линейные. Ниже (рис. 2.6) показаны точечные дефекты: отсутствие атома в узелке решетки, межузельный дефект, наличие внедрённого инородного атома в узле кристаллической решётки.

К линейным дефектам относятся: краевые и винтовые.В окрестностях линии дислокации создаются поля внутренних, упругих напряжений. При определённом напряжении начинается массовое движение дислокаций, что соответствует пределу текучести.

С увеличением числа дислокаций прочность монокристалла уменьшается до определенного минимума а при дальнейшем увеличении числа дислокаций прочность вновь возрастает, то есть происходит упрочнение. При этом избыточные дислокации препятствуют сдвигу. Связь между напряжением сдвига и числом дислокаций показана на рис. 2.7.