Нормативные сопротивления стали при растяжении и сжатии определяются по результатам испытаний стандартных образцов на растяжение по пределам текучести и по пределу прочности для элементов, которые работают только на растяжение.За нормативное сопротивление по пределу текучести
2.6. Нормативные и расчетные сопротивления стали. Строительные стали
Недостатком термоупрочненных сталей является разупрочнение их при сварке. Устраняется этот недостаток легированием стали молибденом.
сталь отпускают нагревают до температуры 650¸680 оС и дают медленно остыть до нормальной температуры. При этом достигнутая прочность стали несколько снижается, но пластичность становится приемлемой. Этот способ упрочнения позволяет снизить затраты стали на 15¸20 %.
высока, но пластичность очень мала, поэтому сталь хрупкая. Затем
Прочность закаленной стали очень
Для повышения предела текучести применяют загружение стали до стадии самоупрочнения (за физический предел текучести). Разгрузка стали будет проходить по линейному закону с прежним модулем упругости (рис. 2.3). При повторном загружении сталь повторит не только график разгрузки, но затем и оставшуюся часть диаграммы напряжения деформации исходной стали. Новая диаграмма напряжения деформации будет иметь условный предел текучести, равный напряжению, до которого была загружена исходная сталь. Предел прочности сохранится, а остаточное удлинение сократится на величину пластической деформации исходной стали. Через некоторое время предел прочности и условный предел текучести повысятся в силу ускоренно протекающего старения. Такое повышение прочностных характеристик называется механическим упрочнением или наклепом.Вследствие снижения пластичности механическое упрочнение стали для строительства используется редко. Оно находит применение при выпуске волочением высокопрочной проволоки, используемой в предварительно напряженных и висячих стальных конструкциях, а также арматуры для железобетонных конструкций.Значительное повышение прочности при достаточной пластичности может быть достигнуто термоупрочнением стали за счет измельчения зерна [6]. На первом этапе сталь закаляют нагревают до температуры 910¸950 оС и быстро охлаждают погружением в воду, раствор солей или щелочей. Наиболее благоприятной закалочной структурой является бейнит (скорость охлаждения около 120 оС/с).
2.5. Состояния поставки сталей. Старение и механическое упрочнение Обычно сталь поставляется на предприятия, изготовляющие металлические конструкции, непосредственно после горячей прокатки. В этом состоянии она редко обладают оптимальными свойствами. Для улучшения качества на заводах-изготовителях её могут подвергать термической обработке. Различают два вида термической обработки нормализацию и термическое улучшение.Нормализация это нагрев до 890¸950 оC c последующим охлаждением на воздухе. Она измельчает структуру, делает сталь более однородной, повышает вязкость и пластичность.Термическое улучшение включает закалку резкое охлаждение проката с температуры 890¸950 оC в воде или водяным паром (это вызывает измельчение структуры стали) и последующий отпуск нагрев и выдержку при 550¸ QUOTE P700 оС медленным остыванием. Отпуск снимает внутренние напряжения, появившиеся после быстрого и неравномерного остывания частейP сечения проката. Закалку можно осуществлятьP с использованием тепла последнего проката и после нагрева в специальных печах. Термическое улучшение существенно измельчает микроструктуру стали, повышает прочность и хладостойкость.Ещё более благоприятный комплекс свойств прочности и хладостойкости удаётся получить с помощью технологии, в которой контролируемая прокатка сочетается с ускоренным охлаждением, близким к охлаждению при закалке термическим улучшением. Этот процесс называют высокотемпературной термомеханической обработкой [18].Механические характеристики стали не остаются неизменными во времени. Растворенный в феррите углерод и азот, в силу понижения их растворимости после охлаждения до нормальной температуры, выделяются и располагаются между зернами феррита. Так же ведут себя карбиды, нитриты, другие посторонние включения. Перестройка структуры при обычных условиях может происходить годами и приводит к некоторому повышению прочности и снижению пластичности. Этот процесс называется старением. СтарениеP сталей для строительства может иногда стать причиной разрушения конструкций, особенно при низких температурах или динамических нагрузках.Ускорению старения стали способствуют: механические воздействия (напряжения) и особенно пластические деформации, температурные колебания. При этих воздействиях скорость старения резко возрастает. Наиболее подвержены старению кипящие стали.
В формировании жесткого каркаса участвуют также легирующие сталь элементы. Наличие площадки текучести характерно для малоуглеродистых сталей с содержанием углерода 0,1¸0,3 % и низколегированных сталей повышенной прочности, имеющих достаточно развитый жесткий каркас из перлита [6]. В диаграммах напряжения деформации сталей с содержанием углерода более 0,3 % и значительнымP легированием площадки текучести нет, неупругие деформации нарастают постепенно.При дальнейшем повышении нагрузки она воспринимается совместно работающими ферритом и перлитом, пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается. Но сопротивление стали нагрузке растет, поэтому эту стадию работы называют самоупрочнением. С приближением нагрузки к максимальной деформации, происходящие в основном за счет сдвигов в кристаллах феррита, сосредоточиваются в одном месте шейке, где образуется местное сужение. После образования шейки именно здесь наиболее интенсивно протекают деформации, и образец вскоре разрушается, даже если нагрузка на него несколько снизилась. На поверхности образца в зоне шейки остаются следы от разрушения по плоскостям сдвига линии Людерса Чернова.Напряжение, соответствующее площадке текучести (при постоянных напряжениях деформации растут, рис. 2.2, сталь 18 и 10ХСНД), называется физическим пределом текучести P( текучесть). Для высокопрочных сталей, не имеющих в диаграмме напряжения деформации площадки текучести, условным пределом текучести Pдоговорились считать напряжение,P при котором неупругие деформации составляют 0,2 % (рис. 2.2, сталь 12Г2СМФ).Наибольшие напряжения, выдержанные образцами и определенные по начальной площади сечения, называютсяP пределами прочности P( окончательное).Мерой сопротивления стали упругим деформациям (модулем упругости) называют ,это для начальногоP участка диаграммы напряжения деформации, где зависимость между ними линейная. Для сталей он составляет около 200000 МПа с небольшими отклонениями.Мерой пластичности стали способности пластически деформироваться без разрушения является остаточное удлинение 5-кратно]го образца после разрушения,выраженное в процентах (рис. 2.1).Остаточные удлинения для вышеперечисленных сталей отмечены на оси абсцисс (рис. 2.2). Следует отметить известную условность этой характеристики, поскольку она связана со стандартной длиной рабочей части образца. При увеличении длины цифровая характеристика будет уменьшаться, так как местные деформации в зоне шейки будут относиться к большей длине. Поэтому более объективной следует считать равномерное относительное удлинение после разрушения, определяемое вне зоны шейки.Другими характеристиками пластичности стали могут быть:PPPPPPPP относительное сужение при разрыве ,где А и А0 начальная площадь и после разрушения по шейке площадь поперечного сечения образца;PPPPPPPP проба на холодный загиб вокруг оправки определенной толщины.
PВ стали работа зерен феррита стеснена наличием жестких прожилок и зерен перлита между мягкими кристаллами феррита. При медленном загружении стали сначала почти всю нагрузку воспринимает жесткий каркас из перлита, и деформации растут пропорционально напряжениям. Это видно из диаграмм напряжения дефор]мации для всех сталей (рис. 2.2). На какой-то нагрузке каркас из перлита не выдерживает и передает часть нагрузки на феррит, который начинает деформироваться из-за малой прочности. Образец из стали удлиняется при практически постоянной нагрузке, сталь «течет» за счёт сдвигов в кристаллах феррита. На диаграмме это отражается наличием почти горизонтальной площадки текучести, длина которой составляет 1¸2,5 %.
2.4. Механические характеристики сталей при вязком разрушении [12]Вязким разрушением считается разрушение стали, соответствующее классической диаграмме PPQUOTE P(c площадкой текучести).Механические характеристики сталей определяются путем испытания стандартных пятикратных образцовP (рис. 2.1) на растяжение на разрывных машинах c медленным ростом нагрузки. Такие образцы в настоящее время являются стандартными. При испытании стали разрешается применять также образцы с прямоугольным сечением рабочей части длиной , где А площадь поперечного сечения. Испытание проводится при температуре 18¸20 о С, нагрузка растет медленно.
Комментариев нет:
Отправить комментарий