 |
Влияние различных факторов на свойства стали
|
|
|
|
Старение
Старению способствуют – механические воздействия, особенно пластические деформации (механическое старение), температурные колебания, приводящие к изменению растворимости и скорости диффузии компонентов (температурное старение). При температуре 150-200ºС старение резко возрастает.
Наклеп
Повторные загружения в пределах упругих деформаций (до предела упругости) не изменяют вида диаграммы работы стали, нагружение и разгрузка будут происходить по одной линии (рис)
Если образец загрузить до пластического состояния и затем снять нагрузку, то появятся остаточные деформации εост. При повторном нагружении образца после некоторого «отдыха» материал работает упруго до уровня предыдущего загружения. Повышение упругой работы материала в результате предшествующей пластической деформации называется наклепом. При наклепе искажается атомная решетка. Пластичность стали снижается, повышается опасность хрупкого разрушения, что неблагоприятно сказывается на работе строительных конструкций. Наклеп возникает в процессе изготовления конструкций при холодной гибке элементов, пробивке отверстий, резке ножницами.
Влияние температуры.
Механические свойства стали при нагревании ее до температуры t = 200-250˚С практически не меняются.
При температуре 250-300˚С прочность стали повыша- ется, но снижается пластичность. Сталь становится более хрупкой.
Нагрев свыше 400˚С приводит к резкому падению прочности, при t = 600-650ºС наступает температурная пластичность и сталь теряет свою несущую способность. При отрицательных температурах прочность стали возрастает, временное сопротивление и предел текучести сближаются, ударная вязкость падает и сталь становится хрупкой.
|
|
|
Мелкозернистые стали лучше сопротивляются хрупкому разрушению и имеют более низкий порог хладноломкости. Наиболее склонны к хрупкому разрушению кипящие стали.
Работа металла под нагрузкой
Работу стали при одноосном напряжении можно проследить по испытанию образца на растяжение:
1 - стадия упругой работы (деформации происходят за счет упруго возвратных искажений кристаллической решетки и исчезают после снятия нагрузки);
2 - участок упруго пластической работы (появляются отдельные сдвиги в зернах феррита);
3 - площадка текучести (развитие линий сдвига в зернах феррита; деформации растут при постоянной нагрузке). Протяженность площадки текучести низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей составляет 1,5 – 2,5%.;
4 – самоупрочнение (линии сдвига искривляются, рост деформаций возможен только при увеличении нагрузки, материал работает как упругопластический);
5 – разрушение (нарушаются силы межатомного сцепления).
При сжатии коротких образцов, которые не могут потерять устойчивость, сталь ведет себя также как и при растяжении, т.е. предел пропорциональности, предел текучести и модуль упругости совпадают.
Многократное повторное нагружение может привести к разрушению при меньших напряжениях, чем временное сопротивление и даже предел текучести. Это явление называется усталостью металла, а разрушение – усталостным.
Способность металла сопротивляться усталостному разрушению называется выносливостью, а напряжения, при которых происходит разрушение – вибрационной прочностью. Вибрационная прочность зависит от числа циклов загружения и вида загружения
Виды разрушений.
Разрушение металла в зависимости от степени развития пластических деформаций может быть хрупким или пластичным (вязким).
Хрупкое разрушение происходит путем отрыва, без заметных деформаций, внезапно. Пластическое разрушение является результатом сдвига, сопровождается значительными деформациями, которые могут быть своевременно обнаружены, и поэтому менее опасно.
|
|
|
Один и тот же материал может разрушаться хрупко и пластично (вязко) в зависимости от условий работы (вид напряженного состояния, наличия концентраторов напряжений, температура эксплуатации).
При отрыве разрушается межатомная решетка. Зная силы сцепления между атомами, можно определить прочность кристалла при отрыве, которая равна приблизительно 3300 кН/см².
Сдвинуть одну часть кристалла относительно другой значительно легче, так как касательные напряжения, которые необходимо приложить для смещения составляют около 1300 кН/см², что намного больше предела текучести реальных материалов.
|
|
|
