Сурет 4. Болат жұмысының унификацияланған диаграммасы.

Азкөміртекті болаттың пропорционал шегіне дейін мүлде серпімді дерліктей екені созу диаграммасынан жақсы байқалады; бұл кезде оның серпімділік модулі тұрақты және өте үлкен (Е = 2,06∙10⁵ МПа). Серпімді жүмысынан соң шамалы өтпелі бөлігінен кейін пластикалық ағысы басталады. Аққыштық алаңшасы бойында болат мүлдем пластикалы дерліктей, яғни пластикалық модулі Е_пл нөл шамасьшда. Мұндай болаттарды, акқыштық шегіне дейін мүлдем серпімді, одан кейін мүлдем пластикалы жұмыс жасайтын, идеалды серпімді-пластикалы материалға үқсатсақ көп қателеспейміз (Прантль диаграммасы).

Сурет 5. Болат жұмысының идеалданған диаграммасы

Мұндай ұқсату конструкциялар есептеуін едәуір жеңілдетеді және болат жұмысының талдау шегін кеңейтеді.

Акқыштық алаңшасы жоқ болаттардың пластикалық деформацияларыныңорташа модулі серпімділік модулінің 1%-на тең. Сондықтан онымен санаспай пластикалық модулін нөлге теңеп, мүндайболаттарға да Прантль диаграммасынқолдануға болады.

4 Қасиеттері бойынша алюминийдің болаттан едәуір айырмашылығы бар. Егер болаттың тығыздығы ρ_бол=7,85т/м³ болса, алюминийдікі ρ_ал=2,7т/м³, яғни үш есе дерліктей болаттан жеңіл. Егер болаттың серпімділік модулі Е_бол=2,06∙10⁵МПа болса, алюминийде Е_ал=0,71∙10⁵МПа, мұнда да үш есе кем болаттан. Алюминийдің созу диаграммасында аққыштық алаңшасы жоқ. Шартты аққыштық шегінің кернеуі σ_О2=20-30МПа, уақытша кедергісінің кернеуі σ_u =60-70МПа. Ал, болат үшін ең кіші аққыштық шегінің кернеуі σ_у^min=190МПа болса, ең кіші уақытша кедергісінің кернеуі σ_u^min=350МПа. Алюминий өте пластикалы келеді, оның үзілер кезіндегі ұзаруы 40-50%-ға жетеді.

Таза алюминий оңай коррозияланады, бірақ тез арада бетінде жұқа тотығу үлпегі пайда болып, коррозияның одан әрі дамуынан қорғайды.

Беріктігі төмен болғандықтан алюминий таза түрінде конструкцияларда қолданылмайды. Сондықтан оны беріктендіреді: а) легирлендірумен; ә) нагар-товкалаумен, яғни алдын ала созумен; б) термиялық өңдеумен.

Легирлендіруші коспалардың құрамына байланысты легирлендірілген алюминийдің уақытша кедергісі таза алюминийге карағанда 2...5 есе еседі. Мұндай қоспалар ретінде магний, марганец, мыс, кремний, мырыш және кейбір басқа элементтер пайдаланылады.

Осы қорытпаларды алдын ала созумен-нагартовкалаумен шартты аққыштық шегінің кернеуін σ_0,2 1,5...2 есе көтеруге болады.

Көп компонентті алюминий қорытпалары термиялық өңдегеннен кейін тозу үрдісінде беріктігі көтеріледі. Мүндай корытпалар термиялық беріктендірілетіндері деп аталады. Олардың уақытша кедергісі σ_u=400МПа-дан асуы мүмкін, бірақ пластикалылығы кеміп салыстырмалы ұзаруы 5...10%-дан аспайды.

Қос композициялы қорытпаларды (А1-Мg, АІ-Мn) термиялық өңдеу беріктенуіне келтірмейді. Бұл қорытпалар термиялық беріктендірілмейтіндері деп аталынады. Осы себептерден алюминий қорытпаларының маркалары көп болады.

Алюминий қорытпалары әр түрлі термиялық өңделген және нагартовкаланған күйінде жеткізіледі. Бұл жағдайлар былай белгіленеді:

М-күйдірілген (отожженный, мягкий);

Н-нагартовкаланған;

1/2Н -жартылай нагартовкаланған;

Т-шыңдалған (закаленный) және 3...6 тәулік арасында үйтемпературасы кезінде табиғи тоздырылған;

Т1 –шьңдалған және бірнеше сағат арасында жоғарланған температура кезінде жасанды түрде тоздырылған;

Т5-толық шындалмаған және жасандытүрдетоздырылған.

Жеткізу күйінің таңбасы корытпа маркасының шарттыбелгісінесызықшадан кейін қосылады. Мысалы, АМг-М, АД-35-Т1 және т.т. Құрылыста келесі қорытпалар қолданылады:

1. магналиялар депаталатын алюминиймен магнийдің қорытпасы. Ол маркасында АМг әріптерімен және магнийдің пайыздағы шамасын көрсететін санмен белгіленеді. МысалыАМг6;

2. дюралюминдер деп аталатын мыс, магний жәнеаздау мөлшердегі

марганецтармен алюминийдің қорытпасы.Дюралюмин"Д" әріпімен жәнекезекті санын көрсететін цифрменбелгіленеді (Д1, Д16);

3) авиаль деп аталатын кремний(1%), магнкй (0,7%), мыс (0,4%),марганец немесе хромдармен алюминийдіңқорытпасы. Маркасында "АВ" әріптерімен белгіленеді.

Алюминий қорытпалары қымбат болғандығынан, бағалы қасиеттеріне қарамастан, құрылыс конструкцияларында сирек пайдаланылады. Олар көбінесе көтергіш және қоршаушыміндеттерінқатарынан атқаратын конструкцияларды және суық солтүстік, жер сілкінетін немесе жетуге қиын аудандар құрылыстарында қолданылады.

5 Температураның тигізетін әсері. Аққыштық шегі мен уақытша кедергі кернеулерінің мәндері температура +20°С кезінде алынған. Температураөзгерсе болаттың механикалық кясиеттері де өзгереді.Терістемпературалар кезінде аққьштық шегі мен уақытша кедергісі едәуір көтеріліп өзара жақындасады, ал пластикалық касиеттері төмендейді.

Температура 100⁰С ...200⁰С-ға дейін көтерілген сәтте аққыщтық шегі мен уақытша кедергісі өзгермейді дерліктей. Температура +300°С-ға жеткенде уақытша кедергісі шамалы көтеріліп, 400С 500°С-ден асқанда аққыштық шегі мен уақытша кедергісі күрт төмендейді, 600⁰С кезінде олар нөлге жақындайды, яғни болаттың көтергіштік қабілеті толық жойылады.

Дәріс 11. Материалдар жұмысы

1. Болаттың бұзылу түрлері және механизмдері.

2. Қайталанатын жүктемелер кезіндегі болаттың жұмысы.

3. Кернеу шоғырлануы.

4. Металл коррозиясы және онымен күресу жолдары.

1 Феррит пайда болатыи 910°С температурадан төмен кезде көміртектің ерігіштігі шамалы болады, бірақта аздау мөлшерде ферриттің ішінде қалады. Кейбір жағдайларда осы көміртек бөлініп феррит түйірлерінің арасында орналасады және кристалдық тордың түрлі ақауларында топтасады. Бұл жағдайлар аққыштық шегі мен уақытша кедергісін жоғарылатады және пластикалылығын, морт сынуға кедергісін азайтады. Мұндай құбылыс ұзақ уақыт арасында өтеді, сондықтан ол тозу деп аталады.

Болаттың тозуына мыналар мүмкіндік туғызады:

1. механикалық әсерлер, әсіресе пластикалық деформациялардың дамуы. Мұндай тозуды механикалық тозу деп атайды;

2. компоненттерінің ерігіштігі мен диффузия жылдамдығын өзгеруіне келтіретін температураның тұрақсыздығы(физикалық-химиялық тозу).

Пластикалық деформацияланып соңынан шамалы (150-200°С) қыздырылса тозу қарқыны шұғыл өседі (жасанды тоздыру). Тозу динамикалық әсерлерге және морт сынуға кедергісін төмендеткендігінен теріс құбылыс ретінде қарастырылады. Тозуға қайнағыш болат аса бейімді келеді, себебі ол ласталған және газдармен шылыккан.

Қирау тұтқырлы (пластикалы) және мортты болып екі түрге ажыратылады. Біріншісі ысырудан (от сдвига) пайда болады, екіншісі үзілумен сипатталады. Болаттың жүктелуіне және құрылымына (структурасына)байланысты аралас қирау да болуы мүмкін. Тұтқыр қирау алдында улгінің осал жері жіңішкеріп "мойынша" (шейка) құралады да сол орында микрожарықшақтар пайда болады. Келешекте микрожарықшақтар даму үрдісінде бір-бірімен қосылып үлгінің өсіне 45⁰ бұрышпен бағытталған макрожарықшақтарға ұласады, яғни олар ең үлкен жанама кернеулер жолымен бағытталады. Макрожарықшақ шекті өлшеміне жеткен сәтте конусты шұнқыр "тостағанша" (чашечка) құрастырумен материал тез арада қирайды. Шүңқырдың түбі үзілу түрінде қираса, жан-жағы ысырудан қирайды. Сонымен тұтқыр қираудың бастапқы себебі жанама кернеулер мен пластикалық деформациялар болып табылады. Бірақ материал тұтастығының жойылуы үзілумен аяқталады, яғни тік кернеулер даму нәтижесінде болады.

Сурет 11. Қирау түрлері: а-үзілуден; б- кесуден.

Суретте қирау түрлерінің үш ауданы келтірілген. Тұтқыр қирау киманың бөлігінде немесе барлық қима бойынша пластикалық дсформациялардың дамуымен анықталады, ал металл конструкциялар элементтерінің көтергіштік қабілеті болса, үлкен майысымдардың пайда болуымен айырылады. Квазимортты (морттылы болып көрінетін) қирау тұтқыр мен мортты қираулардың арасыңда орын алады.

Сурет 12. Қирау түрлерінің мүмкін аймағы.

Болаттың морт қирауы пластикалық деформациялары шамалы дамыған, кернеулері төмендеу кезіңде өтеді. Мұндай жағдайларда көбінесе кернеулері аққыштық шегі кернеуінен аспайды.

Болаттың морттылығына негізінде оның сапасы, тозуы, кернеулер шоғырлануы, әсер ететін күштің түрі елеулі ықпалын тигізеді. Оның ластануы, күкірт пен фосфордың қосылуы, оттектің мөлшерден артық құрамына кіруі морттылығын көтереді. Конструкциялардың морт қирауы мүмкін болған жағдайларда "тынық" және "жартылай тынық" азкөміртекті болаттарды пайдалану керек.