Предел прочности на растяжение сжатие чугун
Маркировка чугуна Чугун маркируется буквами СЧ и циферками, главная из которых характеризует предел прочности чугуна данной марки при растяжении, другая — при изгибе ( кг/мм 2 ).
Максимальное распространение получили чугуны марок : СЧ12 — 28 ;
СЧ15 — 32 ;
СЧ18 — 36 ;
СЧ 21 — 40 ;
СЧ 24 — 44 ;
СЧ 28 — 48 ;
СЧ 32 — 52 ;
СЧ 38 — 60, причем первые пять марок имеют перлитно — ферритную металлическую основу, новые три — перлитную.
Прочность серых чугунов всех марок при сжатии значительно превышает прочность при растяжении.
Например, для чугуна марки СЧ 24 — 44, имеющего предел прочности при растяжении 24 кгс/мм 2, предел прочности при сжатии составляет 85 кгс/мм 2.
Для увеличения прочности чугуна графитовым включением придают шарообразную фигуру путем введения магния в ковшик перед разливкой.
При этом чугун приобретает и некоторую пластичность.
Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ и циферками, главная из которых характеризует временное сопротивление чугуна при растяжении ( кгс/мм2 ), другая — относительное удлинение ( % ).
Например, ВЧ 60 — 2 или ВЧ 40 — 10.
Физика разрушения как глубокая наука о прочности металлов появилась в конце 40-х годов XX века [ 5 ] ;
это было продиктовано острой необходимостью разработки научно продуманных мер для предотвращения участившихся катастрофических разрушений машин и строительств.
Сначала в области прочности и разрушения изделий учитывалась только классическая механика, организованная на постулатах однородного упруго — пластического твёрдого тела, без учёта внутренней структуры металла.
Физика разрушения учитывает также ядерный — кристаллическое строение решётки металлов, присутствие дефектов металлической решётки и законы взаимодействия этих дефектов с элементами духовной структуры металла : границами зёрен, другой фазой, неметаллическими включениями и др.
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в итоге которого образуется графит хлопьевидной формы.
Металлическая основа такого чугуна : феррит и реже перлит.
Ковкий чугун получил свое название из — за повышенной пластичности и вязкости ( при всем при том, что обработке давлением не подвергается ).
Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и рослым сопротивлением удару.
Из ковкого чугуна изготовляют детали непростой фигуры : картеры заднего моста машин, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.
Ковкий чугун.
Имеются два главных класса ковкого чугуна : среднего качества и перлитный.
Делают отливки также из ковких некоторых легированных чугунов.
Предел прочности при растяжении ковкого чугуна составляет 250–550 МПа.
Благодаря своей усталостной прочности, высокой жесткости и хорошей обрабатываемости он идеален для станкостроения и массовых многих других производств.
Масса отливок составляет от 100 г до нескольких сот килограммов, толщина в сечении обычно не более 5 см.
В стандарте Германии DIN 1693 — 506 — 50 в прозвании марки буквы обозначают : G — «gegosen» ( отлито ), G — «gubeisen» ( чугун ), G — «globular» ( шаровой ), 50 — наименьшее значение предела прочности в МПа 10 — 1 ( например, GGG — 50 ).
В В большинстве национальных образцов на высокопрочные нелегированные чугуны, регламентирующих механические свойства, химический состав чугунов не оговаривается.
Неизбежными для контроля являются предел прочности при растяжении, предел текучести, и относительное удлинение.
В образцах всех сторон, за исключением стандартов Германии и США, приводятся контролируемые пределы величин твердости.
Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются механические его высокие свойства, обусловленные наличием в структуре шаровидного графита, который в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет рабочее сечение металлической основы и, что еще важнее, не оказывает на нее сильного надрезающего действия, благодаря чему вокруг включений графита в меньшей степени создаются концентраторы напряжений.
Чугун с шаровидным графитом обладает не только высокой прочностью, но и пластичностью.
Химический состав высокопрочного чугуна ВЧ 50 ГОСТ 7293 — 85.
: C углерод при толщине стены до 50 мм 3, 3 — 3, 8% ;
C углерод при толщине стены от 50 до 100 мм 3, 0 — 3, 5% ;
C углерод при толщине стены более 100 мм 2, 7 — 3, 2% ;
Si кремний при толщине стены до 50 мм 1, 9 — 2, 9% ;
Si кремний при толщине стены от 50 до 100 мм 1, 2 — 1, 7% ;
Si кремний при толщине стены более 100 мм 0, 5 — 1, 5% ;
Mn марганец 0, 2 — 0, 6% ;
ĺ°?
r хром 0, 1% ;
S менее 0, 02% ;
P фосфор менее 0, 1%.
Механические свойства высокопрочного чугуна ВЧ 50 ГОСТ 7293 — 85 : предел прочности ( временное сопротивление ) σ в ВЧ 40 = 400 Мпа ;
Медь, латунь и бронза.
Имеется немало разнообразных сплавов на основе меди, годных для литья.
Медь применяется в тех событиях, когда нужна тонкая тепло — и электропроводность.
Латунь ( сплав меди с цинком ) используется, когда желателен недорогостоящий, умеренно коррозионностойкий материал для изготовления различных продуктов общего предназначения.
Предел прочности при растяжении литой латуни составляет 180–300 МПа.
Бронза ( сплав меди с оловом, к которому могут добавляться цинк и никель ) применяется в тех событиях, когда требуется повышенная прочность.
Предел прочности при растяжении литых бронз составляет 250–850 МПа.
Источник
Пределом прочности на растяжение называют отношение величины нагрузки Р при разрыве образца к площади его первоначального поперечного сечения F (мм ) ав =PIF. У серого чугуна Ств = 100…200 МПа, у рядовой стали [c.64]
Серый чугун. Выпускается 10 марок серого чугуна (ГОСТ 1412—54) СЧ 00, СЧ 12—28, СЧ 15—32, СЧ 18—36, СЧ 21-40, СЧ 24—44, СЧ 28—48, СЧ 32—52., СЧ, 35—56 и СЧ 38—60. Первая цифра в обозначении марки соответствует пределу прочности металла при растяжении, вторая цифра -пределу прочности при изгибе (в кг мм ). [c.82]
Предел усталости серого чугуна при изгибе (испытание гладких образцов) обычно колеблется в пределах 0,3—0,5 от предела прочности. [c.129]
Для обозначения чугунов и сталей принята определенная система обозначений. Серые чугуны маркируются буквами СЧ с указанием пределов прочности при растяжении и при изгибе, например, СЧ12-28. Ковкий чугун обозначается буквами КЧ с указанием предела прочности при растяжении и относительного удлинения, например КЧ50-4. [c.47]
Расчет стальных цилиндров следует производить по пределу текучести, причем для большинства сортов стали в формуле (УП.21) V = = = 1. Расчет чугунных цилиндров ведут по пределу прочности, причем для серых и легированных чугунов V = = 0,3. [c.322]
Сокращенное обозначение серых чугунов состоит из букв СЧ (что означает серый чугун) и двух двузначных чисел, первое из которых характеризует предел прочности на растяжение в кг/мм , а второе — предел прочности на изгиб в кг/мм . Так, маркировка СЧ24—44 обозначает серый чугун с прочностью на растяжение 24 кг/мм и на изгиб 44 кг/мм . [c.22]
Например, СЧ15 означает серый чугун с временным сопротивлением (пределом прочности) при растяжении = 15 кгс/мм (150 МПа). Ранее серый чугун обозначался следующим образом СЧ 12-28 СЧ 15-32 СЧ 40-60, где цифры 12,15,40 — это предел прочности (временное сопротивление), кгс/мм , при изгибе. [c.346]
Марки чугуна в изделиях обозначаются буквами и цифрами. Серый чугун в отливках маркируется буквами СЧ с добавлением двух чисел, из которых первое указывает предел прочности при растяжении, а второе — предел прочности при изгибе. Так, например, марка СЧ 18-36 обозначает серый чугун, имеющий предел прочности при растяжении 18 кПмм и при изгибе 36 кГмм . Отливки из ковкого чугуна маркируются буквами КЧ и числами, из которых первое показывает предел прочности при растяжении, а второе — относительное удлинение. Марка КЧЗО-6 обозначает ковкий чугун, имеющий предел прочности при растяжении 30 кПмм и относительное удлинение 6%. [c.18]
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом в отличие от серого чугуна вызывает меньшие концентрации напряжений и позволяет повысить прочность металлической основы чугуна на 70—90 /о при наличии некоторой пластичности. Химический состав нелегированного высокопрочного учгуна с шаровидным 1 рафитом колеблется до ввода магния и ферросилиция в следующих пределах 2,5—4,0% С 0,8—6,0% 81 0,5—1,2% Мп до 0,2% Р, до 0,14% 8, [c.132]
Данные табл, 110 показывают влияние пониженных температур на предел прочности серого чугуна трех видов. [c.288]
В сером чугуне углерод содержится главным образом в виде пластинок графита. Эти малопрочные пластинчатые включения углерода пронизывают металлическую основу материала и служат центрами разрушения серого чугуна при растяжении. Это влияние графита гораздо меньше сказывается при сжатии чугуна. Поэтому прочность чугуна при сжатии примерно в четыре раза больше прочности при растяжении. Поэтому серый чугун применяют при изготовлении деталей, работающих на сжатие, или для ненагруженных деталей (станины станков, корпуса редукторов и насосов, поршневые кольца двигателей и др.). Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка. Он служит основным материалом для литья. Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы. Важнейшие из них — это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4—3,8%, кремния 1—4% и марганца до 1,4% (масс.). [c.630]
Чугунные трубопроводы из антихлора и ферросилида вследствие большой твердости и хрупкости требуют особенно осторожного обращения при транспортировании и монтаже. Хрупкость их так велика, что изготовленные из них изделия (трубы и детали) разрушаются от незначительных ударов, а также от местных перегревов и резких перепадов температур. Предел прочности высококремнистого чугуна составляет 7—8 кгс/см , т. е. вдвое ниже, чем у серого чугуна. Из всех видов механической обработки для них применяют только шлифовку и резку абразивными кругами. Сверлить отверстия и нарезать резьбу на изделиях из этих материалов практически невозможно. [c.260]
Ковкий чугун наиболее рационально применять там, где серый чугун, а иногда и сталь не позволяют получить изделия нужной конфигурации при высоких механических свойствах. Ковкий чугун дает возможность отливать детали с довольно тонкой стенкой (3—6 мм) при хорошей чистоте поверхности отливок. Он характеризуется высоким отношением предела текучести к пределу прочности (около 67%), высоким пределом усталости, хорошей циклической вязкостью, высокой износоустойчивостью и др. (табл. 18). [c.31]
По ГОСТ 1412-54 серый чугун маркируется по прочности Металла в отливке. Обозначения марок серых чугунов начинаются с букв СЧ — серый чугун, далее следуют два двузначных числа, разделенные дефисом (черточкой), показывающие минимальные пределы прочности чугуна в кГ мм соответственно при испытаниях на растяжение и изгиб. [c.50]
Характер окружающей атмосферы также влияет на скО рость р-оста чугуна. Так, серый чугун, содержащий 3,48% углерода и 2% кремния, в результате пребывания при 400°С в атмосфере водяного пара в течение 54 недель увеличивается в объеме приблизительно на 3% предел прочности при растяжении снижается с 12,9 до 7,4 кГ/мм . [c.53]
Дальнейшие исследования показали наличие связи между затуханием и скоростью распространения ультразвуковых колебаний, с одной стороны, и механическими характеристиками серых чугунов — с другой. На рис. 51, б приведены данные выполненных в НИИхиммаше исследований зависимости предела прочности серого чугуна при растяжении от скорости распространения ультразвука в нем. Зависимость скорости распространения ультразвука, коэффициента затухания и твердости от площади, занимаемой графитом в образцах из серого чугуна, представлена на рис. 52. Наличие зависимости между прочностью серого чугуна и скоростью распространения ультразвуковых колебаний было показано в работе [153]. Автор отмечает возможность выявления отбела чугуна, так как скорость ультразвука в этем случае резко возрастает. [c.84]
В обозначение марки чугуна входит предел прочности на растяжение и предел прочности на изгиб. Например, серый чугун, имеющий предел прочности на растяжение 372 Мн1м и предел прочности на изгиб 590 Мн м , обозначается С438-60, менее прочный чугун СЧ21-40. [c.138]
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) отличается от серого чугуна с пластинчатой формой графита тем, что обладает высокими прочностными свойствами, близкими к свойствам углеродистой стали (предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение), и повышенной коррозионной стойкостью. Основные требования к трубам, серийно производимым ОАО Липецкий металлургический завод Свободный сокол , к их качеству, механической прочности и т. д. определены техническими условиями ТУ 14-154-23—90, соответствующими требованиям международного стандарта ISO 2531. Напорные трубы отливаются центробежным способом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и имеют следующий химический состав (табл. 3.1.6.11). [c.867]
Низкие механические свойства серого чугуна (предел прочности при растяжении и изгибе, ударная вязкость), а также склонность его к росту (необратимому увеличению объема) при повышенных температурах, сопровождающемуся резким снижением прочности, ограничивает применение его в нефтезаводском оборудовании для высоконагруженных элементов, при ударных и знакопеременных нагрузках, а также при повыпюнпых температурах. [c.34]
Высокие литейные свойства серого чугуна (легко заполняет форму, имеет незначительную усадку, хорошую плотность отливки) позволяют обрабатывать его резанием и применять для изготовления малонапряженных деталей неответственного назначения, не подвергающихся ударным нагрузкам и работающим в основном на сжатие. Предел прочности чугуна при сжатии в несколько раз выше его прочности прп растяжеппи и изгибе. Применение чугунного литья допускается при температуре стенки аппарата от —15 до +250° С. [c.57]
Серый чугун значительно лучше работает на сжатие, чем на растяжение предел прочности чугуна на сжатие колеблется от 50 до 100 кГ1мм . Модуль упругости серых чугунов увеличивается с повышением напряжения. Величина ударной вязкости серого чугуна весьма невелика 0,1—0,4 кГ м1см — [c.47]
Серый чугуа. Серым чугуном называется железный сплав, со-, держащий 2,8—3,8% углерода, 1,0—2,5% кремния и незначительные примеси марганца, фосфора и серы. Такой -чугун хорошо-отливается и обрабатывается. Применяют его для изготовлениа водопроводных и канализационных труб и различной арматуры. Чугун марки СЧ 15-32, используемый в качестве конструкционного материала для арматуры, имеет предел прочности при растяжении / 150 МПа (15кге/мм ). [c.6]
Ковкий чугун широко применяется в автотракторостроении, транспортном машиностроении, для изготовления различной арматуры и т. п. Наиболее рационально его применять там,где серый чугун, а в ряде случаев и сталь не позволяют получить нужной сложной конфигурации изделий при высоких механических и других свойствах. Ковкий чугун дает возможность отливать детали с довольно тонкой стенкой (3—6 мм) при очень хорошей чистоте поверхности отливок. Он характеризуется высоким отношением предела текучести к пределу прочности (первый составляет около 67% от второго), высоким пределом усталости, хорошей циклической вязкостью, высокой износоустойчивостью и т. п. Однако в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности он не получил широкого применения. В настоящее время ковкий чугун используют для изготовления деталей водогазопаропроводной арматуры, корпусов, вентилей, кранов, задвижек и т. п. [c.174]
Все виды отливок из серого чугуна независимо от их назначения стандартизованы. На отливки из серого чугуна (в этом числе и модифицированного) с пластинчатым графитом распространяется ГОСТ 1412-54, которым в зависимости от предела прочности при растяжении или при изгибе предусд1атриваются различные марки серого чугуна (табл. 100). [c.153]
Модуль нормальной упругости серого чугуна находится в пределах 6000—17 ООО кПмм и зависит от количества и формы графита, а также от величины абсолютных значений напряжений (т. е. определенный модуль упругости может быть отнесен только в определенной величине напряжений). Чем выше прочность чугуна, тем выше относительный модуль упругости. Ударная вязкость серого чугуна (образцы без надреза) находится примерно в пределах 0,4— [c.154]
Обычно в расплавленном литейном чугуне содержится около 0,13% серы содержание серы перед литьем можно уменьшить до 0,005%, но обычно чрезмерная десульфурнзация нежелательна. Основное достоинство десульфуризации в том, что она позволяет использовать для загрузки в печи разнообразное сырье (например, дешевый скрап вместо дорогого передельного чугуна) получать мало-сернистый ( таким образом снижается потребное количество магнийсодержащих добавок, которые также уменьшают количество получаемого шлака и, следовательно, случайных дефектов поверхности в отливках) уменьшить охлаждение снижает брак, обусловленный раковинами, и повышает механические свойства (предел прочности при растяжении для высокопрочного чугуна увеличивается на 12 и на 38% у железа с пределом нрочностп при растяжении 2200 кгс/см ). Как десульфурирующий агент карбид кальция обладает тем преимуществом, что образуется сухой гра-нулпрованны шлак со слабым сцеплением с огнеупорной футеровкой п очень ограниченно обратной отдачей серы из шлака в металл даже в сл5 чае использования кислой огнеупорной футеров си. [c.251]
Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов (1972) — [
c.35
]
Источник
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2019;
проверки требуют 8 правок.
Преде́л про́чности — механическое напряжение , выше которого происходит разрушение материала. Иначе говоря, это пороговая величина, превышая которую механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Следует различать статический и динамический пределы прочности. Также различают пределы прочности на сжатие и растяжение.
Величины предела прочности[править | править код]
Статический предел прочности[править | править код]
Статический предел прочности, также часто называемый просто пределом прочности есть пороговая величина постоянного механического напряжения, превышая который постоянное механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Согласно ГОСТ 1497-84 «Методы испытаний на растяжение», более корректным термином является временное сопротивление разрушению — напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях. Термин происходит от представления, по которому материал может бесконечно долго выдержать любую статическую нагрузку, если она создаёт напряжения, меньшие статического предела прочности, то есть не превышающие временное сопротивление. При нагрузке, соответствующей временному сопротивлению (или даже превышающей её — в реальных и квазистатических испытаниях), материал разрушится (произойдет дробление испытываемого образца на несколько частей) спустя какой-то конечный промежуток времени (возможно, что и практически сразу, — то есть не дольше чем за 10 с).
Динамический предел прочности[править | править код]
Динамический предел прочности есть пороговая величина переменного механического напряжения (например при ударном воздействии), превышая которую переменное механическое напряжение разрушит тело из конкретного материала. В случае динамического воздействия на это тело время его нагружения часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения. В такой ситуации соответствующая характеристика называется также условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности.
Предел прочности на сжатие[править | править код]
Предел прочности на сжатие есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности) механического напряжения, превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) сожмет тело из конкретного материала — тело разрушится или неприемлемо деформируется.
Предел прочности на растяжение[править | править код]
Предел прочности на растяжение есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности) механического напряжения, превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) разорвет тело из конкретного материала. (На практике, для детали какой либо конструкции достаточно и неприемлемого истончения детали.)
Другие прочностные параметры[править | править код]
Мерами прочности также могут быть предел текучести, предел пропорциональности, предел упругости, предел выносливости, предел прочности на сдвиг и др. так как для выхода конкретной детали из строя (приведения детали в негодное к использованию состояние) часто достаточно и чрезмерно большого изменения размеров детали. При этом деталь может и не разрушиться, а лишь только деформироваться. Эти показатели практически никогда не подразумеваются под термином «предел прочности».
Прочностные особенности некоторых материалов[править | править код]
Значения предельных напряжений (пределов прочности) на растяжение и на сжатие у многих материалов обычно различаются.
У композитов предел прочности на растяжение обычно больше предела прочности на сжатие. Для керамики (и других хрупких материалов) — наоборот, характерно многократное превышение пределом прочности на сжатие предела прочности на растяжение. Для металлов, металлических сплавов, многих пластиков, как правило, характерно равенство предела прочности на сжатие и предела прочности на растяжение. В большей степени это связано не с физикой материалов, а с особенностями нагружения, схемами напряженного состояния при испытаниях и с возможностью пластической деформации перед разрушением.
Прочность твёрдых тел обусловлена в конечном счёте силами взаимодействия между атомами, составляющими тело. При увеличении расстояния между атомами они начинают притягиваться, причем на критическом расстоянии сила притяжения по абсолютной величине максимальна. Напряжение, отвечающее этой силе, называется теоретической прочностью на растяжение и составляет σтеор ≈ 0,1E, где E — модуль Юнга . Однако на практике наблюдается разрушение материалов значительно раньше, это объясняется неоднородностями структуры тела, из-за которых нагрузка распределяется неравномерно.
Некоторые значения прочности на растяжение в МПа (1 кгс/мм² = 100 кгс/см² ≈ 10 МН/м² = 10 МПа) (1 МПа = 1 Н/мм² ≈ 10 кгс/см²)[1]:
| Материалы | , МПа | |
|---|---|---|
| Бор | 5700 | 0,083 |
| Графит (нитевидный кристалл) | 2401 | 0,024 |
| Сталь 60С2А рессорно-пружинная | 1570 (после термообработки) | 0,0074 |
| Сапфир (нитевидный кристалл) | 1500 | 0,028 |
| Железо (нитевидный кристалл) | 1300 | 0,044 |
| Тянутая проволока из высокоуглеродистой стали | 420 | 0,02 |
| Тянутая проволока из вольфрама | 380 | 0,009 |
| Стекловолокно | 360 | 0,035 |
| Сталь Ст0 обыкновенного качества | 300 | 0,0017 |
| Нейлон | 50 | 0,0025 |
См. также[править | править код]
- Теоретический предел прочности
Примечания[править | править код]
- ↑ Диапазон пределов прочности для стали составляет 500—3000 МПа (Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем, Н. А. Буше и др. Конструкционные материалы. Справочник. — М.: Машиностроение, 1990. — 688 с.).
Источник