Прочность, упругость и пластичность стали определяются испытанием на растяжение специальных стальных образцов (рис. 7). При растяжении образца строят диаграмму его растяжения (рис. 8), выраженную в напряжениях и относительных удлинениях:

a = F/A-, е = ДМ00 %//„, (1)

где а — нормальное напряжение, МПа; F— нагрузка, кН; А — первоначальная площадь сечення образца в пределах длины I, см2; е — относительное удлинение, %; 1о — первоначальная контрольная длина образца, см; ДI — удлинение элемента на контрольном участке, см.

Рис. 7. Вид опытного образца для испытания стали на растяжение

Рис. 8. Сравнительные диаграммы растяжения сталей разных марок

I — обыкновенного качества; II — жи вышёниой прочности; 111— V — высокой прочности; VI—IX — высокопрочные для канатов

При растяжении образца из малоуглеродистой стали (кривая I) сталь имеет небольшой участок упругой работы, характеризуемый отрезком прямой линии 0—1.

Проекция точки 1 на ось о представляет собой предел пропорциональности, т. е. наибольшее напряжение, при превышении которого нарушается пропорциональная зависимость между напряжениями и деформациями (закон Гука).

Проекция точки 2 на ось о, находящаяся несколько . выше точки 1, характеризует предел упругости Re стали т. е. наибольшее напряжение, при превышении которого после снятия внешней нагрузки в образце остаются остаточные деформации. При достижении точки 3 начинается текучесть материала, т. е. увеличение деформаций при практически постоянном нормальном напряжении. Значение напряжения, характеризующее это состояние материала, называется пределом текучести Ryn, а условно горизонтальный участок между точками 3 и 4 называют площадкой текучести. Для малоуглеродистых сталей за предел текучести принимают напряжение, которому соответствует относительное удлинение 0,2 %.

При дальнейшем увеличении нагрузки напряжения в образце увеличиваются. Однако деформации растут значительно быстрее напряжений. Эта область работы материала называется пластической стадией, использование которой при расчете конструкций представляет значительный интерес с точки зрения экономии стали.

Прочность материала характеризуется наибольшим напряжением, при достижении которого начинается процесс разрушения образца (точка 5). Это напряжение называют временным сопротивлением Run, или пределом прочности. Из диаграммы растяжения видно, что мягким строительным сталям соответствует предельное относительное удлинение е=20—25 %.

При увеличении прочности стали (кривые II и III) наблюдается заметное уменьшение площадки текучести, а для некоторых сталей полное ее отсутствие. Это свойство снижает надежность стали, увеличивая ее склонность к хрупкому разрушению.

Основными показателями, характеризующими пластические свойства стали, являются относительное удлинение 65, %, и условная ударная вязкость ан=Дж/см2. Ударная вязкость характеризует склонность стали к хрупкому разрушению и представляет собой удельную работу, затрачиваемую для разрушения стандартного образца с надрезом ударом. Для малоуглеродистых сталей при нормальной температуре ан=70—100 Дж/см2. При повышении температуры ударная вязкость увеличивается, при уменьшении — падает.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒