Determinarea rezistenței la deformare a oțelului

Definiție de bază

În uz pe orice structură există sarcini diferite sub formă de stoarce, tulpini sau umflături. Aceștia pot acționa separat și împreună.

Designerii contemporani încearcă să reducă masa pieselor din oțel pentru a economisi materiale, dar în același timp să nu permită o reducere critică a capacității portante a întregii structuri. Acest lucru se datorează reducerii secțiunii transversale a armăturii din oțel.

În funcție de scopul obiectelor, unele cerințe de oțel pot varia, dar există o listă de indicatori standard și important. Amplitudinile lor sunt calculate la etapa de proiectare a pieselor și ansamblurilor viitoarei structuri. Piesa de prelucrat trebuie să aibă o rezistență ridicată, cu o plasticitate adecvată.

Mai întâi, atunci când se calculează puterea unui produs din oțel acordați atenție rezistenței la randament. Această valoare caracterizează comportamentul părților sub influența asupra lor.

Punctul de randament al materialului este mărimea tensiunilor critice la care materialul continuă să se auto-deformeze fără a mări încărcătura. Această caracteristică este măsurată în Pascals și permite calcularea tensiunii maxime posibile pentru oțelul din plastic.

După trecerea acestei limite, apar procese ireversibile în material distorsiunea laturii cristalului. Cu o creștere ulterioară a forței de acțiune asupra piesei de prelucrat și depășirea zonei de randament, deformarea crește.

Punctul de randament este uneori confundat cu limita elastică. Acestea sunt concepte similare, însă limita de elasticitate este magnitudinea rezistenței maxime a metalului și este chiar sub punctul de randament.

Rezistența la curgere este cu aproximativ 5% mai mare decât limita elastică.

Compoziția aliajelor de oțel

Proprietățile metalului depind de zăbrelele cristaline formate, care, la rândul său, este determinată de conținutul de carbon. Dependența tipurilor de zăbrele de cantitatea de carbon este bine urmărită pe diagrama structurală. Dacă, de exemplu, în rețeaua de oțel există până la 0,06% carbon, atunci acesta este un ferrit clasic care are o structură granulară. Un astfel de material este instabil, dar fluid și are o limită de rezistență la impact mare.

Prin structură, oțelul este împărțit în:

• ferita;
• perlită-feritei;
• cementita-feritei;
• cementita, perlit;
• perlită.

Aditivi de carbon și rezistență

Legea aditivității este confirmată de modificările procentuale ale cementitei și ferită din oțel. Dacă cantitatea de aditiv de carbon este de aproximativ 1,2%, tensiunea de randament a materialului din oțel crește și duritatea, rezistența și rezistența la temperatură cresc. Cu o creștere ulterioară a conținutului de carbon, parametrii tehnici se deteriorează. Oțelul este slab sudat și ezită să-l pătrundă. Aliajele cu un conținut redus de carbon se comportă cel mai bine la sudare.

Mangan și siliciu

Sub forma unui aditiv, pentru a crește gradul de dezoxidare, se adaugă suplimentar și mangan. În plus, acest element reduce efectele nocive ale sulfului. Conținutul de mangan nu este de obicei mai mare de 0,8% și nu afectează proprietățile tehnologice ale aliajului. Prezent ca o componentă solidă.

De asemenea, siliciul nu afectează în mod particular caracteristicile metalului. Este necesară creșterea calității pieselor de sudură. Conținutul acestui element nu depășește 0,38% și se adaugă în timpul procesului de dezoxidare.

Sulf și fosfor

Sulful este conținut sub formă de sulfuri fragile. Cantitatea crescută a acestui element afectează performanța mecanică a aliajului. Cu cât mai mult sulf, cu atât mai ductilitatea, fluiditatea și vâscozitatea aliajului. Dacă se depășește limita de 0,06%, produsul este mai predispus la coroziune și devine capabil de abraziune severă.

Prezența fosforului mărește indicele randamentului, dar ductilitatea și vâscozitatea scad. În general, conținutul ridicat de fosfor afectează în mod semnificativ calitatea metalului. Deosebit de dăunătoare afectează caracteristicile unui conținut ridicat ridicat de fosfor și carbon. Limitele admise ale conținutului de fosfor sunt valori cuprinse între 0,025 și 0,044%.

Azot și oxigen

Acestea sunt impurități nemetalice care reduc proprietățile mecanice ale aliajului. Dacă conținutul de oxigen este mai mare de 0,03%, atunci metalul se maturizează mai repede, valorile de plasticitate și viscozitate scad. Aditivii de azot măresc rezistența, dar în acest caz puterea de curgere scade. Conținutul crescut de azot face oțelul fragil și promovează îmbătrânirea rapidă a structurii metalice.

Comportamentul aditivilor de aliere

Pentru a îmbunătăți toate caracteristicile fizice ale oțelului, la aliaj se adaugă elemente de aliere speciale. Astfel de aditivi pot fi tungsten, molibden, nichel, crom, titan și vanadiu. Adunarea comună în proporțiile cerute oferă rezultatele cele mai acceptabile.

Dopajul crește considerabil indicele de fluiditate, duritate și previne deformarea și fisurarea.

Verificarea aliajului

Înainte de lansarea în producție pentru a studia proprietățile unui aliaj metalic, se efectuează teste. Eșantioanele de metal sunt supuse unor sarcini diferite până când toate proprietățile sunt complet pierdute.

Încărcăturile sunt:

• Încărcătura statistică.
• Verificați rezistența și oboseala din oțel.
• Întinderea elementului.
• Încercarea la încovoiere și torsiune.
• Stamina articulației pentru îndoire și întindere.

În acest scop, se utilizează mașini speciale și se creează condiții care să fie cât mai apropiate posibil de modul de funcționare al viitorului proiect.

Realizarea testelor

Pentru a testa o probă cilindrică cu o secțiune transversală de douăzeci de milimetri și o lungime calculată de zece milimetri, se aplică o sarcină de tracțiune. Proba însăși are o lungime mai mare de zece milimetri, astfel încât să poată fi înțeles în siguranță, iar o lungime de zece milimetri este marcată pe ea și se numește cea calculată. Forța de tracțiune este mărită, iar alungirea în creștere a probei este măsurată. Pentru claritate, datele sunt reprezentate grafic. Se numește diagrama de întindere condiționată.

Cu o sarcină mică, eșantionul se prelungește proporțional. Atunci când forța de tensionare este suficient de mărită, limita proporțională va fi atinsă. După atingerea acestei limite, o alungire disproporționată a materialului începe cu o schimbare uniformă a forței de tracțiune. Apoi, se atinge o limită, după care eșantionul nu poate reveni la lungimea inițială. Când această valoare este trecută, piesa de testare se modifică fără a crește forța de tensionare. De exemplu, pentru tija de oțel st. 3 această valoare este egală cu 2450 kg pe un centimetru pătrat.

Punct de randament neexprimat

Dacă materialul se poate deforma pentru o lungă perioadă de timp sub o forță constantă de influență, el se numește perfect plastic.

În teste, se întâmplă adesea că blocul de curgere este neclar, atunci se introduce definiția punctului de randament condiționat. Aceasta înseamnă că forța care acționează asupra metalului a cauzat o deformare sau o modificare reziduală de aproximativ 0,2%. Valoarea schimbării reziduale depinde de ductilitatea metalului.

Metalul este mai plastic, cu atât este mai mare valoarea deformării permanente. Aliajele tipice în care o astfel de deformare este exprimată indistinct sunt cuprul, alamă, aluminiu, oțelurile cu conținut redus de carbon. Eșantioanele acestor aliaje se numesc sigilare.

Atunci când un metal începe să "curgă", așa cum demonstrează experimentele și studiile, acesta produce schimbări puternice în rețeaua de cristal. Pe suprafața sa apar linii de lustruire, iar straturile de cristal se schimbă considerabil.

După ce metalul se extinde spontan, trece în starea următoare și dobândește din nou capacitatea de rezistență. Apoi, aliajul atinge puterea sa finală, iar detaliul demonstrează în mod clar partea cea mai slabă, pe care se produce o îngustare strânsă a eșantionului.

Aria secțiunii transversale devine mai mică și la acel moment apar rupturi și fracturi. Mărimea forței de tracțiune în acest moment cade împreună cu valoarea efortului și partea se rupe.

Rezistă la o încărcătură de până la 17500 kilograme pe centimetru pătrat. Rezistența oțelului ST.3 este cuprinsă între 4-5 mii kilograme pe centimetru pătrat.

Caracteristica plasticității

Plasticitatea materialului este un parametru important care trebuie luat în considerare la proiectarea structurilor. Plasticitatea este determinată de doi factori:

• alungire reziduală;
• îngustând la pauză.

Elongația reziduală se calculează prin măsurarea lungimii totale a părții după ruptură. Se compune din suma lungimilor fiecărei jumătăți a eșantionului. Apoi, în procente, se determină raportul la lungimea condițională inițială. Cu cât aliajul metalic este mai puternic, cu atât este mai mică valoarea elongației relative.

Restricția reziduală este raportul în procente al celui mai îngust punct al fracturii până la aria secțiunii transversale originale a tijei investigate.

Indicele de fragilitate

Cel mai fragil aliaj de metal este oțelul de scule și fonta. Friabilitatea este o proprietate a plasticității inverse și este oarecum arbitrară, deoarece depinde puternic de condițiile externe.

Astfel de condiții pot include:

• Temperatura ambientală. Cu cât temperatura este mai mică, cu atât produsul devine mai fragil.
• Rata de schimbare a forței aplicate.
• Umiditatea mediului și alți parametri.

Când condițiile externe se schimbă, același material se comportă diferit. Dacă discul din fontă este fixat din toate părțile, atunci nu se rupe nici chiar sub sarcini considerabile. Și, de exemplu, când există șanțuri pe tija de oțel, partea devine foarte fragilă.

Prin urmare, în practică, nu este vorba de noțiunea de limită de fragilitate care este utilizată, dar starea eșantionului este definită ca fiind fragilă sau mai degrabă plastică.

Rezistența materialului

Această proprietate mecanică a piesei de prelucrat și se caracterizează prin capacitatea de a rezista încărcăturii fără a se descompune complet. Pentru eșantionul de testare se creează condiții care să reflecte condițiile viitoare de funcționare și să aplice o varietate de efecte, crescând treptat încărcătura. Creșterea forțelor de acțiune determină deformări plastice în eșantion. În materialele plastice, deformarea are loc pe o zonă pronunțată numită colul uterin. Materialele fragile se pot prăbuși simultan în mai multe zone.

Otelul trece testul pentru a determina cu exactitate diferitele proprietati pentru a obtine un raspuns cu privire la posibilitatea folosirii sale in anumite conditii in constructia si constructia de structuri complexe.

Valorile de fluiditate ale diferitelor tipuri de oțel sunt incluse în standardele și condițiile tehnice speciale. Există patru clase principale. Valoarea randamentului produselor din prima clasă poate fi de până la 500 kg / cm pătrați, clasa a doua intalneste sarcina la 3 mii kg / sq cm, treimea -... Până la 4 mii kg / cm pătrați. M. iar clasa a patra poate suporta pana la 6.000 kg / cm2.