12. Механические свойства металлов. Методы определения механических свойств.

Все свойства металлов делятся на четыре группы:

физические — цвет, плотность, температура плавления, тип кристаллической решетки, полиморфизм (аллотропия), электро- и теплопроводность, магнетизм и т. п.;

химические — окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость и т. п.;

технологические (характеризуют обрабатываемость металла) — свариваемость, штампуемость, жидкотекучесть, усадка, обрабатываемость резанием и т. п.;

механические (определяют поведение металла под нагрузкой) —прочность, пластичность, твердость, упругость, жесткость, вязкость.

Методы испытания механических свойств металлов в зависимости от характера действия нагрузки делятся на три группы:

статические (нагрузка возрастает медленно (плавно);

динамические (нагрузка возрастает с большой скоростью (мгновенно), например при ударе);

циклические при повторно-переменных нагрузках (нагрузка многократно изменяется по величине и знаку (испытания на усталость).

Механическими свойствами называется совокупность свойств, определяющих сопротивление металлов или сплавов воздействию механических усилий, которые могут прилагаться к изделию различными способами. Механические свойства зависят от химического состава, структурного состояния, внешнего силового воздействия, способов технологической обработки металлов и ряда других факторов. Знание механических свойств очень важно, так как позволяет оценивать поведение металла под воздействием внешних нагрузок при работе конструкций и деталей машин в эксплуатационных условиях, а также Нрй обработке давлением или резанием. Для сравнения численных характеристик механических свойств, полученных в различных лабораториях, необходимо, чтобы механические испытания проводились по единой методике. Эта методика устанавливается для каждого вида испытания Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ). Для установления характеристик механических свойств изготовляют из данного Материала специальные образцы, которые подвергаются затем испытанию на различных испытательных машинах. В результате воздействия приложенного усилия в образце возникает деформация, проявляющаяся з изменении размеров и формы. Деформация может быть упругой и пластической. Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки, и к испытуемому образцу возвращаются начальные размеры. Пластическая, Или остаточная, деформация характеризуется тем, что изменения в металле, Полученные при испытании, остаются после снятия нагрузки. Всякий процесс деформации металла состоит из трех "" этапов: упругая деформация, пластическая деформаций и разрушение. При проведений механических испытаний определяются характеристики как в области упругой, так и в области пластической деформации.

13. Строительные стали.

Строительная сталь предназначается для изготовления стро­ительных конструкций — мостов, газо- и нефтепроводов, ферм, котлов и т. д. Все строительные конструкции, как правило, яв­ляются сварными, и свариваемость — одно из основных свойств строительной стали.

Конструкционные низколегированные стали в горячекатаном или нормализованном состоянии применяют для строительных конструкций, армирования железобетона, магистральных нефте- и газопроводов. Для изготовления деталей машин их применяют сравнительно редко. Эта группа сталей содержит относительно малые количества угле­рода 0,1—0,25 %. Повышение прочности достига­ется легированием обычно дешевыми элементами — марганцем и кремнием.

Простые углеродистые строительные стали — Ст1, Ст2 и СтЗ, постав­ляются по ГОСТ 380—71. Наиболее широко применяется сталь марки СтЗ, которую для сварных конструкций следует поставлять по требованиям группы В, а для несварных конструкций — по группе А. Из полученных тремя способами раскисления сталей (спокой­ полуспокойная и кипящая) более надежна сталь спокойная, имеющая более низкий порог хладноломкости. Таким образом, следует применять для несвариваемых конструкций (или свариваемых неответственных конструкций) — кипящую сталь, для свар­ных расчетных конструкций — полуспокойную или спокойную сталь. Для ответственных конструкций, а также для сооружений, работающих в усло­виях низких температур, следует применять нормализованную или терми­чески улучшенную сталь.

Низколегированные или строительные стали повышенной прочности - в отличие от конструкционных легирован­ных сталей, строительные стали повышенной прочности у потребителей не подвергаются термической обработке, т. е. структура и служебные харак­теристики формируются при производстве сталей. По сравнению с углеродистыми сталями более высокая прочность строительных низколегированных сталей дости­гается упрочнением феррита за счет легирования сравнительно малыми количествами кремния и марганца, а также хрома, ни­келя, меди и некоторых других элементов. К низколегированным строительным сталям относятся стали марок 14Г2, 17ГС, 14ХГС, 15ХСНД, 34Г2АФ, 17Г2АФБ и другие. Сталь 15ХСНД, содержащая никель и медь, работает в конструкциях до —60°С без перехода в хрупкое состояние. Кроме того, введение этих элементов уве­личивает коррозионную стойкость стали в атмосферных усло­виях. Все такие стали имеют низкое содержание углерода (<0,22% С) .

Строительные стали применяют главным образом в виде листов разной толщины, а также в виде сортового проката. Применение в строительных конструкциях более прочных низколегированных сталей вместо углеродистых дает возможность снизить расход металла на 15—25 %. Несмотря на несколько более высокую стоимость их использование экономически целе­сообразно.