8. Работа стали вследствие ее структуры
Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и проката; t0 плавления чистого железа 1539 0С.
При завершении процесса кристаллизации, при остывании стали t0 729 0 сталь состоит из перлита, цементита и феррита. Феррит малопрочен и пластичен, цементит- тверд и хрупок, перлит имеет промежуточные свойства.
Для упрочнения феррита и образования мелкозернистой структуры стали, добавляют легирующие добавки.
Термическая обработка также ведет к изменению свойств стали.
Виды термической обработки:
нормализация - повторный нагрев проката до t0>910 0С и охлаждение на воздухе
закаливание-нагрев и быстрое остывание на воздухе
отпуск – нагрев до определенной температуры, выдержка в течении необходимого времени и остывание.
При прокате стали также возможно изменение структуры и поэтому чем толще пролет, тем ниже прочностные характеристики.
9. Работа стали при растяжении
Различают три стадии работы малоуглеродистых сталей: стадии упругой, пластической и упругопластической работы. Характерной особенностью стадии упругой работы стали является то, что деформация (удлинение) ее после снятия нагрузки исчезает, т. е. длина образца после снятия нагрузки остается прежней. Такую деформацию называют упругой. В стадии упругой работы стали различают два предела: предел пропорциональности предел упругости ПУ. До предела пропорциональности работа стали почти полностью отвечает линейному закону и может быть выражена зависимостью Гука.
За пределом упругости сталь начинает работать как упругопластический материал. Наступает момент, когда деформация (удлинение) стали нарастает без увеличения нагрузки на образец. Напряжение, соответствующее этому моменту, называют пределом текучести. Предел текучести является наименьшим браковочным значением для стали. Для СтЗ он равен ПТ = 23 кгс/мм2, или 230 МПа. Это - стадия пластической работы стали.
Протяженность ее 8 = 1,5-3%. Участок диаграммы, отвечающий стадии пластической работы стали, называют площадкой текучести.
10. Работа стали при повторных нагрузках
Многократные повторные загружения могут привести к разрушению при напряжениях значительно меньше, чем предел текучести. Это явление наз. усталостью металла.
Способность металла сопротивляться усталостному разрушению наз. выносливостью, а напряжение наз. вибрационной прочностью (σv).
ρ=σmax/σmin - коэф-т ассиметрии Предел выносливости соот-т 2∙106
11. Концентрация напряжений
В местах наличия отверстий, выточек, вырезов и т.п. характер силовых линий искажается и напряжения в этих местах в несколько раз больше основного напряжения.
σ0=N/A
; α=σmax/σ0=2…2,5-коэф-т
концентр. напр
При расчете элементов конструкции это явление не учитывается, его учитывают только при расчете сварных соединений.
12. Ударная вязкость
Склонность стали к хрупкому разрушению опред-ся по рез-там испытания на уд.вязк на спец маятниковых копрах.
Ударная вязкость- способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.
Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению. Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров.
Уд вязк определяется работой А, затрачиваемой на разрушен образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза F0. Характеристикой вязкости является удельная работа разрушения: αН=A / F0 .