Диаграмма растяжения для стали 09г2с
Влияние нейтронного облучения на диаграмму растяжения стали (фиг. 279, а) показывает резкое повышение предела текучести и удлинения, особенно при повышении его энергии. Нейтронное облучение также резко повышает температуру перехода стали в хрупкое состояние (фиг. 279, б).
[c.469]
Исследованиями [4—6] было установлено, что на диаграммах растяжения сталей и сплавов, склонных к деформационному старению, появляются зуб и площ адка текучести.
[c.5]
Отметим, что ярко выраженную площадку текучести имеют только диаграммы растяжения малоуглеродистой стали и некоторых сплавов цветных металлов. На рис. 19.7 показан для сравнения вид диаграмм растяжения сталей с различным содержанием углерода из рисунка видно, что с повышением процента содержания углерода увеличивается прочность стали и уменьшается ее пластичность.
[c.210]
Для определения механических свойств стали подвергают испытанию на растяжение стандартные образцы. Типичная диаграмма растяжения стали Ст. 3 приведена на рис. 1-3, где —предел текучести, —предел прочности (временное сопротивление).
[c.10]
Для сравнения расчетных и экспериментальных нагрузок на оболочки диаграмма растяжения стали (рис. 8.12) аппроксимируется диаграммой идеального жесткопластического тела, причем предел текучести приравнивается значению напряжения, соответствующего относительному удлинению, равному 0,2% (а =
[c.267]
Следует отметить, что тела, лишенные свойств упругости (вязкопластическое, пластическое с упрочнением и идеально пластическое), не являются далеко идущими идеализациями реальных тел, так как значения упругих деформаций обычно во много раз меньше пластических. На рис. 116 представлена для сравнения диаграмма растяжения стали вплоть до разрыва. За пределом текучести ее упругая деформация составляет лишь незначительную часть общей деформации.
[c.373]
Диаграммы растяжения при 20° С углеродистых сталей, подвергнутых прокатке с обжатием 26—28% при 20—700° С, получаются монотонными, без зуба текучести и без зубчатости на всем протяжении. Площадка текучести на диаграммах растяжения сталей Ю и 40 появляется после. прокатки при 550
[c.275]
Диаграмма растяжения стали Ст. 3
[c.24]
| Рис. 6.40. Кривые коэффициентов концентрации напряжения при упруго-пластическом осевом растяжении круговой цилиндрической оболочки, ослабленной круговым отверстием, в зависимости от параметра нагружения Л = 0/о о, 2 (ст — напряжение на бесконечности. Сто, 2 — условный предел текучести материала оболочки). Кривые 1 (V = = 0,142), 2 (у =2), 3 (у = 4) соответствуют дюралюминиевым оболочкам кривые 4 у = 4) и 5 (у =10) соответствуют стальным оболочкам (диаграмма растяжения стали не имеет площадки текучести). Масштаб X для кривых 1, 2, 3, 4, 5 представлен по оси абсцисс (соответственно Я], Яг, Яз, Л4-5). |
При растяжении образца на машинах регистрируют нагрузку на образец и его удлинение А1. По полученным данным строят диаграмму растяжения образца, представляющую кривую Р = = / (А1). Такая диаграмма для образца из малоуглеродистой стали показана на рис, 92, в, Большинство современных испыта-
[c.132]
Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали (рис. 92, а) характеризуется следующими четырьмя отличительными участками.
[c.133]
Заметим еще, что площадка текучести есть у сравнительно немногих металлов — малоуглеродистой стали, латуни и некоторых отожженных марганцовистых и алюминиевых бронз. Большинству же металлов свойственен постепенный переход в пластическую область. Для сравнения на рис. 106 изображены диаграммы растяжения нескольких металлов кривая 1 — бронзы (а = 2470 кгс/см , б = 36%) 2 — углеродистой стали = 3580 кгс/см , б = 38%)
[c.100]
На рис. 11.8 приведена в координатах в, а, диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали. Как видно, вначале на участке ОА до некоторого напряжения называемого
[c.32]
Как было отмечено выше, диаграммы растяжения для многих марок стали, а также сплавов цветных металлов не имеют площадки текучести. Характерный вид диаграммы растяжения для подобных материалов показан на рис. 11.10.
[c.34]
Типичная диаграмма сжатия пластичного материала (малоуглеродистая сталь) показана на рис. 11.18, а. Вначале диаграмма имеет вид, аналогичный диаграмме растяжения. Дальше кривая идет круто вверх из-за увеличения площади сечения образца и упрочнения материала. Разрушения при этом не получается. Образец просто сплющивается (рис. 11.18, б), и опыт приходится прекращать. В результате испытания определяют предел текучести при сжатии. Для пластичных материалов пределы текучести при растяжении и сжатии практически одинаковы, но площадка текучести при сжатии выявлена значительно меньше, чем при растяжении.
[c.42]
При испытании некоторых пластических материалов (среднеуглеродистая сталь, медь, алюминий) на диаграмме растяжения не образуется ясно выраженной стадии текучести (рис. 2.23). Для таких материалов вводится условный предел текучести, равный напряжению, при котором продольная деформация образца в — =0,002, т. е. 0,2%. Условный предел текучести обозначается Оо.г-
[c.169]
Диаграмма растяжения стали. Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой стали марки ВСтЗ, обладающей хорошо выраженными пластическими свойствами и широко применяемой в строительстве. Если испытывать образцы разных размеров, то получим различные диаграммы Р=/(А/)-Для определения обобщенных механических характеристик материала диаграммы строят в координатах напряжение — деформация с =/ (е), которые определяются по формулам
[c.56]
Для стали Ср = 1,36, а значение а берется из действительной диаграммы растяжения стали (см. рис. 32) при деформации е = = 122% (с учетом предела упрочнения стали). Для серых чугунов Ср = 1,25 и ст = Стсж (где Стсж — предел прочности при сжатии образцов с высотой, равной диаметру).
[c.58]
Об охрупчивании стали можно также судить по виду диаграммы растяжения. Известно, что у охрупченных сталей площадка текучести не обнаруживается. На рис. 38 показан вид диаграмм растяжения стали после травления в 10%-ной Н2504, разное время. Видно, что на кривой 2 площадка текучести отсутствует, когда сталь испытывает наиболее сильное охрупчивание после травления в течение 10 мин.
[c.89]
Диаграммы растяжения. Для испытаний на растяжение применяют разрывные машины, позволяющие в процессе испытания определять усилия и соответствующие им деформации образца. По зтим данным строят первичную диаграмму растяжения, в которой по оси ординат откладывают усилия, а по оси абсцисс — соответствующие им удлинения. Диаграмма растяжения может быть получена и автоматически при помощи специальных диаграммных аппаратов. Характер диаграммы растяжения зависит от свойств испытуемого материала. Типичный вид такой диаграммы для малоуглеродистой стали изображен на рис. 100.
[c.92]
Склонность к циклическому упрочнению свойственна тем сталям, которые хорошо отожжены (горячекаганные малоуглеродистые стали) или высоко отпущены после закалки и имеют диаграмму растяжения (рис. 5.2), характеризуемую большой равномерной деформацией (1 /в > 0,5 )/к) и большой протяженностью стадии деформационного упрочнения.
[c.388]
Сопротивление материалов Издание 6
(1979) — [
c.29
,
c.31
]
Источник
| Марка стали | Т, º С | Rp0.2, МПа | Rm, МПа | Е, ГПа | α, мкК-1 |
| 09Г2С Прокат толщиной от 4 до 160 мм | 20 | 245.0 | 432.0 | 210 | 11.5 |
| Марка стали | Т, º С | [σ], МПа | 1,3[σ], МПа | [σ]RV, МПа |
| 09Г2С Прокат толщиной от 4 до 160 мм | 20 | 163.3 | 212.3 | 432.0 |
Rp0.2 — минимальное значение предела текучести при расчетной температуре, МПа (Н/мм2).
Определение: под пределом текучести понимается то напряжение,
при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях
, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести
, за предел текучести условно принимается величина напряжения
, при котором остаточная деформация составляет 0,2%.
Rm — минимальное значение предела прочности (временного сопротивления) при расчетной температуре, МПа (Н/мм2)
.
Определение: отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец
, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности или временного сопротивления
. Предел прочности также является условной величиной.
Е — модуль упругости при расчетной температуре, МПа (Н/мм2)
.
Определение: модуль упругости представляет собой коэффициент пропорциональности
, устанавливающий связь между напряжением и деформацией σ = Eε
. Модуль упругости является физической константой материала и определяется экспериментально
. Единица измерения модуля упругости в вышеприведенных таблицах — ГПа (1ГПа = 1000 МПа).
α — коэффициент линейного расширения при расчетной температуре (коэффициент температурного расширения материала)
.
Определение: коэффициент температурного расширения
— характеризует относительную величину изменения линейных размеров тела с изменением температуры
α = ΔL/LΔT.
[σ] — номинальное допускаемое напряжение.
Определение: допускаемое напряжение
— это отношение некоторого предельного напряжения для данного материала к коэффициенту запаса.
Номинальное допускаемое напряжение определяют по характеристикам материала
при расчетной температуре.
В качестве некоторого предельного напряжения (т.е. характеристики материала) принимают — предел текучести
, предел прочности, предел длительной прочности.
1.3[σ] — расчетная группа категорий напряжений (σ)2 (ПНАЭ Г-7-002-86)
. В общем случае, это допускаемое напряжение для оценки приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих общих
или местных мембранных и общих изгибных напряжений (σ)2 = [σm или σmL] + σb
.
[σ]RV — расчетная группа категорий напряжений (σ)RV (ПНАЭ Г-7-002-86)
. Это допускаемое напряжение для оценки размаха напряжений, определяемого по суммам составляющих общих
или местных мембранных, общих или местных изгибных, общих температурных и компенсационных напряжений
(σ)RV = [σm или σmL] + σb
+ σbL + σT + [σkm или σkmL] + σkb + τks
.
ВАЖНО!
1 При повышенных температурах значение допускаемого напряжения определяется без учета длительных характеристик прочности (т.е. предела длительной прочности).
2 Физико-механические характеристики материалов приняты согласно ПНАЭ Г-7-002-86. Промежуточные значения характеристик материала определяются линейной интерполяцией.
3 Справочные данные, приведенные на сайте, имеют статус «ознакомительный» и не могут заменить использование официальных источников (ПНАЭ, ГОСТы и т.п.).
Источник
Механические характеристики материалов, то есть величины, характеризующие их прочность, пластичность, упругость, твердость, а также упругие постоянные Е и v, необходимые конструктору для выбора материалов и расчетов проектируемых деталей, определяют путем механических испытаний стандартных образцов, изготовленных из исследуемого материала.
Большая заслуга в установлении единообразных во всем мире методов испытаний материалов принадлежит русскому профессору Н.А. Белелюбскому (1845—1922) — президенту Международного общества испытания материалов.
Вопросы проведения лабораторных испытаний материалов в настоящей книге не излагаются, с ними читатель может ознакомиться в специальной литературе.
В данном параграфе мы подробно рассмотрим диаграмму, полученную в процессе наиболее распространенного и важного механического испытания, а именно испытания на растяжение низкоуглеродистой стали (например, стали СтЗ) при статическом нагружении.
В процессе этого испытания специальное устройство испытательной машины автоматически вычерчивает диаграмму, выражающую зависимость между растягивающей силой и абсолютным удлинением, то есть в координатах (F, Д/). Для изучения механических свойств материала независимо от размеров образца применяется диаграмма в координатах «напряжение — относительное удлинение» (а, в). Эти диаграммы отличаются друг от друга лишь масштабами.
На рис. 2.6 представлена диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали. Эта диаграмма имеет следующие характерные точки.
Точка А соответствует пределу пропорциональности. Пределом пропорциональности апц называется то наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, то есть справедлив закон Гука (для стали СтЗ а пц * 200 МПа).
Точка А практически соответствует также и пределу упругости. Пределом упругости сУуп называется то наибольшее напряжение, до которого деформации практически остаются упругими.
Точка С соответствует пределу текучести. Пределом текучести стх называется такое напряжение, при котором в образце появляется заметное удлинение без увеличения нагрузки (для стали СтЗ оТ * 240 МПа).
Рис. 2.6
При достижении предела текучести поверхность образца становится матовой, так как на ней появляется сетка линий Людерса — Чернова, наклоненных к оси под углом 45°. Эти линии впервые были описаны в 1859 г. немецким металлургом Людерсом и независимо от него в 1884 г. русским металлургом Д.К. Черновым (1839—1921), предложившим использовать их при экспериментальном изучении напряжений в сложных деталях. Предел текучести является основной механической характеристикой при оценке прочности пластичных материалов.
Точка В соответствует временному сопротивлению или пределу прочности.
Временным сопротивлением ав называется условное напряжение, равное отношению максимальной силы, которую выдерживает образец, к первоначальной площади его поперечного сечения (для стали СтЗ ств « 400 МПа). При достижении временного сопротивления на растягиваемом образце образуется местное сужение — шейка, то есть начинается разрушение образца. В определении временного сопротивления говорится об условном напряжении, так как в сечениях шейки напряжения будут больше.
Пределом прочности стпч называется временное сопротивление образца, разрушающегося без образования шейки. Предел прочности является основной механической характеристикой при оценке прочности хрупких материалов.
Точка D соответствует напряжению, возникающему в образце в момент разрыва во всех поперечных сечениях, кроме сечений шейки.
Точка М соответствует напряжению, возникающему в наименьшем поперечном сечении шейки в момент разрыва. Это напряжение можно назвать напряжением разрыва.
С помощью диаграммы растяжения в координатах (а, е) определяем модуль упругости первого рода:
где р„ — масштаб напряжений; — масштаб относительных удлинений; а — угол, который составляет с осью абсцисс прямая линия диаграммы до предела пропорциональности.
Для большинства углеродистых сталей предел пропорциональности можно приблизительно считать равным половине временного сопротивления.
Деформация образца за пределом упругости состоит из упругой и остаточной, причем упругая часть деформации подчиняется закону Гука и за пределом пропорциональности. Это проявляется в том, что если нагрузку снять, то образец укоротится в соответствии с прямой TF диаграммы. При повторном нагружении того же образца его деформация будет соответствовать диаграмме FTBD. Таким образом, при повторном растяжении образца, ранее нагруженного выше предела упругости, механические свойства материала меняются, а именно — повышается прочность (предел упругости и пропорциональности) и уменьшается пластичность. Это явление называется наклёпом.
В некоторых случаях наклеп нежелателен (например, при пробивке отверстий под заклепки увеличивается возможность появления трещин возле отверстий), в других случаях наклеп создается специально (например, цепи подъемных машин, арматура железобетонных конструкций, провода, тросы подвергаются предварительной вытяжке за предел текучести). Проволока, полученная волочением, в результате наклепа имеет значительно большую прочность, чем точеный образец из того же материала.
Степень пластичности материала может быть охарактеризована (в процентах) остаточным относительным удлинением Д и остаточным относительным сужением У шейки образца после разрыва;
где /0 — первоначальная длина образца; 1Р — длина образца после разрыва; А0 — первоначальная площадь поперечного сечения образца; Аш — площадь наименьшего поперечного сечения шейки образца после разрыва.
Чем больше А и Т, тем пластичнее материал.
Материалы, обладающие очень малой пластичностью, называют хрупкими. Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеет площадки текучести, у них при разрушении не образуется шейка.
Диаграмма сжатия стали до предела текучести совпадает с диаграммой растяжения, причем результаты испытаний сталей на растяжение и сжатие равноценны.
Результаты испытаний на растяжение и сжатие чугуна значительно отличаются друг от друга; предел прочности при растяжении в 3…5 раз ниже, чем при сжатии. Иными словами, чугун значительно хуже работает на растяжение, чем на сжатие.
Отметим, что ярко выраженную площадку текучести имеют только диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали и некоторых сплавов цветных металлов. На рис. 2.7 показан для сравнения вид диаграмм растяжения сталей с различным содержанием углерода; из рисунка видно, что с повышением процента содержания углерода увеличивается прочность стали и уменьшается ее пластичность.
Рис. 2.7
Для пластичных материалов, диаграммы растяжения которых не имеют ярко выраженной площадки текучести (средне- и высокоуглеродистые, легированные стали) или совсем ее не имеют (медь, дюралюминий), вводится понятие условного предела текучести — напряжения, при котором относительное остаточное удлинение образца равно 0,2%. Условный предел текучести также обозначим через ах (иногда его обозначают Стод).
Следует отметить, что деление материалов на пластичные и хрупкие условно, так как в зависимости от характера действующей нагрузки хрупкий материал может получить пластические свойства, и, наоборот — пластичный материал приобретает свойства хрупкого. Так, например, деталь из пластичного материала при низкой температуре или при ударной нагрузке разрушается без образования шейки, как хрупкая.
Ползучесть. Последействие. Релаксация напряжений
Все конструкционные (то есть обладающие прочностью) материалы при длительной эксплуатации, даже при постоянных условиях нагружения, в большей или меньшей степени могут медленно, самопроизвольно и необратимо изменять свои деформации и напряжения. Это свойство материалов называется ползучестью.
Если ползучесть возникает при постоянных напряжениях, то это необратимое явление называется последействием.
Если происходит изменение напряжений при постоянной деформации, то процесс носит название релаксации напряжений, то есть их уменьшения.
Примером последействия может служить увеличение размеров лопаток газовых турбин, длительное время работающих при больших центробежных силах в условиях высоких температур. Примером релаксации напряжений может служить происходящий с течением времени процесс ослабления затяжки болтовых соединений, в особенности работающих в условиях высоких температур.
Для сталей и чугунов при температуре до 300 °С явление ползучести несущественно. Для металлов с низкой температурой плавления (свинец, алюминий), для бетона, дерева и для высокополимерных материалов (резина, каучук, пластмасса) ползучесть весьма заметна и при комнатных температурах.
Основными механическими характеристиками ползучести материалов являются установленные экспериментальным путем предел ползучести и предел длительной прочности.
Пределом ползучести апп называется наибольшее напряжение, при котором деформация происходит за промежуток времени, не превышающий предельного значения, заданного техническими условиями.
Пределом длительной прочности одп называется условное напряжение, равное отношению нагрузки, при которой происходит разрушение испытываемого образца через определенный промежуток времени, к первоначальной площади поперечного сечения образца.
Время испытаний образцов зависит от условий работы конструкций и происходит в течение десятков, сотен и тысяч часов.
Источник