21. Механические свойства стали. Сортамент прокатной стали

Свойства стали зависят от химического состава способа обработки и способа производства. Для строительных конструкций применяют, стали обладающие достаточной прочностью, пластичностью и хорошо свариваемые.

Прочность материала определяется его сопротивляемостью внешним силовым воздействиям. По прочности стали подразделяются на 3 группы: 1 – обычная прочность – с содержанием C<0,22%, [f_yk]=260МПа, временное сопротивление разрыву [f_t]=390МПа. 2 – повышенной прочности – низколегированные стали с [f_yk]=260 – 400МПа, [f_t]=440 – 540МПа. 3 – высокая прочность – низколегированные и термически упрочнённые стали с [f_yk]>400 МПа, [f_t]>520МПа. Для определения механических свойств сталей образцы испытывают на растяжение. В результате испытания используют следующие прочностные характеристики (предел текучести, временное сопротивление разрыву). Для малоуглеродистой стали по пределу текучести устанавливают нормативное сопротивление стали при растяжении и сжатии и изгибе в МПа.

1 – Низколегированные 2 – Легированная сталь (выше первого, меньшая площадка текучести, более плавный бугор) 3 – Высокопрочная сталь. f_t – временное сопротивление при разрыве; f_yk – нормативное сопротивление арматуры - наименьшее значение предела текучести. Условный предел текучести – напряжение при котором пластические деформации достигают 0,2 %.; f_e – предел упругости-наименьшее напряжение, при котором начинают появляться пластические деформации.

Для сталей имеющих предел текучести рассматриваются следующие относительные деформации: 1- упругая деформация соотв-ая пределу пропорциональности (ε_n); 2-упруго-пластическая деформация, соотв-ая пределу упругости (ε_ep); 3-пластическая деформация, соотв-ая пределу текучести (ε_sy); деформация соотв-ая временному сопротивлению (ε_uk).

В расчётах пользуются: E - модуль упругости - коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и относительным удлинением; G - модуль сдвига (модуль касательной упругости) - коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и относительным сдвигом; коэффициент Пуассона - абсолютное значение отношения поперечной деформации к продольной в упругой области;

Упругость есть свойство материала восстанавливать свое первоначальное состояние после снятия внешних силовых воздействий. Пластичность характеризует свойства материала получать остаточные деформации (не возвращаться в первоначальное состояние) после снятия внешних нагрузок. К характеристикам пластичности относят остаточное удлинение образца при разрыве и остаточное сужение образца: ε_r=(Δl-l₀)/l₀·100% - остаточное удлинение, ψ_r=(A₀-ΔA)/A₀·100% - остаточное сужение.

Наклеп— это увеличение области упругой работы стали путем предшествующего растяжения выше предела текучести. При повторном нагружении стали она начинает работать упруго до допускаемого напряжения, однако при этом значительно повышается ее хрупкость. В результате деформационного и термического старения сталь изменяет свои свойства во времени, улучшая, подобно наклепу, упругие свойства и снижая пластичность.

Твёрдость - определяют на твердомерах Бринелля (НВ) или Роквелла (HR) по величине вдавливания индентера (закаленного шарика или алмазной пирамидки) в испытуемую сталь. Твердость поверхности можно повышать специальной обработкой (цементацией - насыщением поверхностного слоя стали углеродом или закалкой токами высокой частоты).

Ударная вязкость характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. Это есть механическая характеристика вязкости металла. Она равна работе, расходуемой для ударного излома (на копре) образца данного типа, отнесенной к рабочей площади поперечного сечения образца (в месте надреза). ак = Ак/F, где Ак — работа удара, затраченная на излом образца, в кгс/м; F — площадь поперечного сечения.

Зависит от состава стали, наличия легирующих элементов и заметно меняется при изменении температуры.

Прокат — продукция получаемая на прокатных станах путём горячей, теплой или холодной прокатки. СОРТАМЕНТ — это совокупность прокатных профилей отличающихся по форме и размерам. Профиль — это форма поперечного сечения прокатного изделия.

Группы: 1)листовой (лист, полоса (рулон), штрипс): горячекатанные тонкие (толщина до 4 мм); горячекатанные толстые (толщина свыше 4 мм); холоднокатанные (листы всех размеров); рефлёная; широкополосная; профнастил (стеновой или кровельный материал для наружных ограждений, стен и крыш).2) сортовой: простой (круг, квадрат, шестигранник, полоса плоского сечения); арматура;3) фасонный: общего (массового) потребления (угловой профиль до 18м, швеллеры, двутавровые балки (нормальные, для подв-х путей, с параллельными граниями полок) и другие); специального назначения (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили с/х машиностроения, судостроения, нефтяной и электропромышленности).4) трубы: круглые: бесшовные; сварные; другие: профильные; с переменным размером сечения;5)специальные виды проката (бандажи, колёса, шары, периодические и гнутые профиля(волнистый, складчатый – узкие волны, профильный настил: _/¯\_/¯\_, гнутый профиль L, C, П -)).