6. 3. Свойства сталей

Основными физическими свойствами стали являются плот­ность, температура плавления, коэффициент температурного расши­рения. Плотность стали 7,8 г/см³.

Температурой плавления называют температуру, при которой сталь из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плав­ления железа 1535 °С, у железоуглеродистых сплавов она ниже.

Коэффициент температурного расширения характеризует рас­ширение металлов при нагревании. Это свойство учитывают при про­ектировании металлических строительных конструкций.

Из механических свойств стали важное значение имеют предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, твердость и ударная вязкость Механические свойства стали определяются при испытании стандартных образцов круглого или прямоугольного сечения на раз­рывных машинах, имеющих записывающее устройство, которое в про­цессе испытания вычерчивает диаграмму растяжения (график зависи­мости удлинения образца А/ от величины приложенной нагрузки F).

Предел текучести — это напряжение, при котором наблюдается рост деформации образца без увеличения нагрузки («материал течет»).

Предел прочности — это условное напряжение, соответствую­щее наибольшей растягивающей силе, которую выдерживает образец до разрушения.

Относительное удлинение образца характеризует пластичность стали. Чем больше относительное удлинение, тем пластичнее сталь.

Твердость стали определяют на приборе Бринелля по отпечат­ку, который оставляет стальной закаленный шарик на поверхности. Измеряя диаметры отпечатков и по их соотношению, пользуясь таб­лицей, находят число твердости НВ.

Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамиче­ским нагрузкам (ударным). Механические свойства углеродистых сталей приведены в табл. 6.1.

Технологические свойства характеризуют способность стали подвергаться обработке.

6.4. Термическая обработка стали

Термическая обработка стали — это процесс нагрева и охлаж­дения для улучшения физико-механических свойств стали и измене­ния ее структуры. Основными видами термической обработки стали являются закалка, отпуск, отжиг и нормализация.

Отжиг — процесс нагрева сталей с последующим медленным охлаждением.

Отжиг осуществляют для улучшения обрабатываемости, повы­шения пластичности и устранения некоторых дефектов от предыду­щей горячей обработки.

Закалка — процесс нагрева, а затем быстрого охлаждения после которого материал находится в неравновесном структурном состоя­нии, не свойственном стали при нормальной температуре (20 °С).

Закалка увеличивает твердость, прочность и износостойкость. После закалки сталь становится хрупкой.

Отпуск — финишная термическая обработка, которая заклю­чается в нагреве закаленной стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе или в воде. После отпуска снижается хрупкость и повышается пластичность закаленной стали.

Нормализация стали является разновидностью отжига. Норма­лизация заключается в нагреве стали до температуры ниже темпера­туры закалки, незначительной выдержке при этой температуре и ох­лаждении на воздухе. При такой термической обработке стали повышается прочность, твердость и ударная вязкость, облегчается ме­ханическая обработка резанием.