Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







И ударную вязкость KCU феррита (б)





Марганец Μn растворяясь в феррите и цементите, повышает прочность стали (рис. 25). При содержании его свыше 1 % наблюдается снижение пластичности и вязкости стали наряду с повышением прочности, так как образуются карбиды марганца. Поэтому в углеродистых сталях допускается содержание марганца не более 0,8%. В низколегированных строительных сталях, в которых марганец является легирующим элементом, его максимальное содержание составляет менее 2%. Увеличение содержания марганца приводит к повышению анизотропии свойств стали, склонности к росту зерна наряду с положительным его влиянием на ее прочность.

Кремний Si не обнаруживается в структуре стали, так как полностью растворяется в феррите, не образуя карбидов. Но часть кремния, который при выплавке стали присутствует в виде оксида кремния и не успевает всплыть в шлак, может остаться в стали в виде неметаллических включений SiO2, что нежелательно. Растворяясь в феррите, кремний увеличивает прочность, но, в отличие от марганца, уменьшает пластичность и вязкость стали. При содержании кремния свыше 1 % резко снижается вязкость стали, повышается антикоррозионность и вместе с тем увеличивается склонность к графитизации и ликвации, а также ухудшается свариваемость. Поэтому в низколегированных строительных сталях, в которых кремний является легирующим элементом, максимальное содержание его составляет не более 1,1%.

В настоящее время марганец и кремний - основные легирующие элементы строительной стали. Другим легирующим элементом, наиболее часто вводимым в строительную сталь для повышения ее прочности, служит хром Сr (до 1 %), а также никель Ni (до 1 %); увеличивая прочность стали, хром и никель повышают также ее пластичность и вязкость (см. рис. 25). Кроме того, хром, никель и медь повышают антикоррозионность стали. Вольфрам W повышает прочность стали менее интенсивно, чем марганец и кремний, но резко снижает ее вязкость и пластичность при любом содержании, поэтому для строительных сталей его не применяют.

В связи с наблюдающейся тенденцией увеличения объемов резервуаров до 100 000 м3 и выше, увеличением диаметров трубопроводов до 1420 мм и более возникла необходимость применения высокопрочной строительной стали. В таких высокопрочных сталях наряду с обычными для строительной стали легирующими элементами – марганцем, кремнием, хромом и другими – присутствуют дополнительные легирующие элементы: карбидообразующие – ванадий, титан, ниобий; карбидообразующие и бор и нитридообразующие – азот и ванадий, азот и титан, азот и алюминий (дисперсионно-твердеющие стали).

Ванадий, титан, ниобий, алюминий вводят в строительную сталь в количествах, не превышающих 0,1-0,2%; молибден Мо – до 0,5 %, азот – до 0,03 % и бор – до 0,006% (в виде так называемых микродобавок). При наличии этих элементов в низколегированной строительной стали наблюдается измельчение микроструктуры; значительное увеличение прочности за счет выделения внутри зерен мелкодисперсных частиц карбидов или нитридов соответственно в сталях карбидного или нитридного упрочнения; уменьшение склонности к старению и хрупкому разрушению благодаря измельчению зерна, а также связыванию этими элементами кислорода и азота. Такие стали называют дисперсионно-твердеющими. В горячекатаной малоуглеродистой низколегированной стали, например, с дополнительным легирование, ι ванадием предел текучести увеличивается в среднем на 10–15 %. Наибольшего эффекта упрочнения достигают сочетанием легирования и термической обработки. Например, для низколегированной стали с ванадием предел текучести после термического упрочнения может возрасти более чем на 30 %.

В любой стали вредные примеси (сера, фосфор и газовые примеси) строго ограничиваются.

Фосфор попадает в сталь из железной руды, хотя при выплавке стали стремятся максимально удалять его. Фосфор, растворяясь в феррите, повышает хрупкость стали. Особенно повышается прочность, уменьшается пластичность и падает ударная вязкость стали при низких температурах, т.е. наличие фосфора увеличивает склонность стали к хладноломкости.

Сера, как и фосфор, попадает в сталь из железной руды и из печных газов, т.е. продуктов горения топлива (SO2). Сера в железе не растворяется, и любое ее количество образует сульфид железа FeS, который в конечном итоге располагается по границам зерен стали в виде легкоплавкой при температуре 985°С сернистой эвтектики и делает сталь хрупкой, особенно в районе температур красного каления (1000– 1200°С). Это явление носит название красноломкости. При горячей обработке эти включения сернистой эвтектики расплавляются и образуют в стали надрывы и трещины.

Марганец ослабляет вредное влияние серы, так как при его наличии в жидкой стали образуются преимущественно сульфиды марганца, которые благодаря более высокой температуре плавления (1620°С) при горячей обработке давлением не плавятся, а становятся пластичными, под давлением вытягиваются в направлении прокатки (рис. 26, а). Сернистые неметаллические включения в виде отдельных обособленных включений менее вредны. Но тем не менее присутствие сульфидов марганца в стали для ответственных конструкций и деталей машин строго ограничивают по шкале неметаллических включений в балльной системе: 1, 2, 3, 4 и 5. Сернистые включения мало влияют на статическую прочность и в то же время значительно снижают сопротивляемость стали воздействию усталостных и динамических нагрузок, так как служат местами концентрации напряжений и способствуют возникновению трещин.

Кислород, попадающий в жидкую сталь, может растворяться в железе, создавая твердый раствор, и химически взаимодействовать с ним, образуя химические соединения (неметаллические включения). Кислород, находясь в стали в твердом виде (в феррите), снижает ее предел прочности и твердость, уменьшает стойкость против коррозии, ковкость, обрабатываемость резанием, усталостную прочность, износоустойчивость, а также придает ей хладноломкость, краснолоМкость и склонность к старению.

Кислород образует растворимые в жидкой стали химические соединения с железом (оксид железа FeO) и нерастворимые в стали оксид железа Fe3O4 и оксид железа Fe2O3.


Рис. 26. Шкала оценки неметаллических включений:
а – сульфиды; б – оксиды; 1,2, 3, 4, 5 – баллы оценки включений

 

Химические соединения кислорода с различными элементами, входящими в состав стали, - оксиды SiO2, Al2O3 и другие - являются хрупкими и при горячей обработке давлением под действием механических сил крошатся, располагаясь в виде цепочек (рис. 26, б). Эти включения могут снизить усталостную и динамическую прочность стали и служат местами концентрации напряжений и возникновения усталостных трещин. Их присутствие также ограничивают по шкале неметаллических включений в балльной системе (1, 2, 3, 4 и 5).

Азот может растворяться в жидкой стали, образовывать твердый раствор азота в железе и давать химические соединения с ним (неметаллические включения) – нитриды (Fe4N, Fe2N). При комнатной температуре содержание азота в железе Fеα составляет тысячные доли процента. Азот повышает хрупкость, увеличивая прочность стали и понижая ее пластичность. Кроме того, он увеличивает склонность стали к хладноломкости, синеломкости и старению.

Водород при высоких температурах растворяется в жидкой стали и диффундирует в ней в атомарном состоянии. В твердой стали водород также диффундирует в атомарном состоянии и скапливается по границам пор и неметаллических включений. Увеличиваясь в объеме при воссоединении в молекулы, водород повышает давление и создает напряженное состояние на этих участках,что может вызвать образование в них микротрещин (флокенов). При сосредоточении в малых объемах под большим давлением водород образует в затвердевшей стали пористость, газовые раковины и флокены.

Случайные примеси, попадающие в сталь из железной руды или металлического лома (скрапа) при ее выплавке, допускаются в определенных пределах: хрома 0,1-0,3 %, никеля 0,15–0,3 %, мышьяка 0,08-0,15%, меди 0,2-0,3%. Хром и никель попадают в сталь из халиловской руды, медь - из уральской, мышьяк - из керченской: Наличие таких примесей в стали в небольших количествах заметного влияния на ее свойства не оказывает.

Зная химический состав стали можно также ориентировочно оценить ее свариваемость по так называемому эквиваленту углерода Сэ. При этом исходят из того, что углероде значительно большей мере ухудшает свариваемость по сравнению с другими элементами. Эквивалент углерода Сэ низколегированных сталей, независимо от состояния металла при их поставке (горячекатаные, нормализованные или термически упрочненные), определяют по формуле

Cэ = C +

Mn
 

+

Cr + Mo + ∑(V + Ti + Nb)
 

+

Cu + Ni
 

+ 15B, (2)

где С, Μn, Сr, Mo, V, Ti, Nb, Cu, Ni, В - содержание в данной стали соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, титана, ниобия, меди, никеля и бора.

Для углеродистых сталей, а также, для низколегированных кремнемарганцовых сталей марок 17ГС, 17Г1С, 09Г2С углеродный эквивалент

Сэ = С+Мn/6. (3)

Присутствие в этих сталях случайных примесей (Cr, Cu, Ni) во внимание не принимают. Если свариваемость строительной стали удовлетворительная, то ее Сэ должен быть не более 0,46.

Механические свойства стали

Механическими свойствами стали называют совокупность характеристик свойств, определяющих ее способность сопротивляться воздействию на нее различных статических, динамических, знакопеременных и других нагрузок. Получают характеристики механических свойств специальными видами испытаний на стандартных образцах. Применяют обычно статические испытания на растяжение, сжатие, изгиб, твердость и динамические испытания на ударную вязкость. В ряде случаев проводят испытание на усталость при знакопеременных нагрузках.

Статическими испытаниями называют такие, при которых нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.

Динамическими (ударными) испытаниями называют такие, при которых скорость приложения нагрузки к образцу высокая и достигается ударом, взрывом и т.д. Ударные испытания можно проводить при комнатной температуре или специально созданной отрицательной температуре для определения склонности стали к хрупкому разрушению.

Испытания на выносливость (усталость) осуществляют для определения способности стали сопротивляться многократному действию циклических знакопеременных нагрузок в течение длительного времени.

Испытание на растяжение. Стандартный цилиндрический или плоский образец (рис. 27) подвергают действию осевой растягивающей силы вплоть до разрыва. При этом происходит деформация образца – изменение его формы и размеров, т.е. изменение расстояния между точками тела образца.

 


Рис. 27. Образцы для испытания типа I цилиндрический (а) и плоский пропорциональный (б): D, D1, В, h, h1, h2, h3 – размеры головки образца; l – расстояние между головками; L – общая длина образца; d0, b0, a0, l0 – рабочие размеры круглого и плоского образцов

 

В процессе. испытания автоматически записывается диаграмма растяжения образца, показывающая зависимость растягивающей силы Ρ от вызванного ею абсолютного удлинения образца вдоль его оси ∆ l (рис. 28,я). Диаграмму растяжения часто изображают в координатах напряжение σ - относительное удлинение δ (рис. 28,5).

Возникающие в образце условные нормальные напряжения σ определяются как отношение действующей силы Ρ к первоначальной площади поперечного сечения Fo образца: σ=Ρ/Fo. Абсолютное удлинение Δ l = lк - lo (где lк - конечная длина образца после разрыва; lo – первоначальная длина образца).

На основании диаграммы растяжения (см. рис. 28) определяют следующие характеристики свойств стали.


Рис. 28. Диаграмма растяжения стали с площадкой текучести (а) и без нее (б)

Предел пропорциональности σпц - напряжение, при котором нарушается прямолинейная зависимость между нагрузкой и удлинением так, что тангенс угла наклона, образованного касательной к кривой деформации Ρ = f(Δl) в точке Рпц с осью нагрузок, увеличивается на 50% от своего первоначального значения на линейном участке кривой (σпц = Pпц/Fo).

Предел упругости σуп – напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторого- значения, определяемого при Руп для каждого материала техническими условиями. Например, остаточное удлинение составляет 0,05 % от начальной длины образца. Тогда предел упругости σ0,05 = P0,05/Fo

Предел текучести (физический) σт - наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки Ρтт = Ρт/Fo). На диаграмме растяжения наблюдается площадка текучести металла.

При испытании малопластичного или хрупкого металла, при котором площадка текучести четко не наблюдается или совсем не обнаруживается, определяют условный предел текучести. σ0,2 – напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение, равное 0,2% первоначальной длины образца (σ0,2 = P0,2/Fo).

Временное сопротивление (предел прочности при растяжении) σв – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Рв = Pmax, шествующей разрушению образца (σв = Рв/Fo).

Истинное сопротивление разрыву Sк – напряжение, определяемое отношением нагрузки Рк в момент разрыва к площади минимального поперечного сечения образца после разрыва Fк (Sк = Рк/Fк).

Относительное удлинение (после разрыва) δ – отношение приращения длины образца после разрыва Δ l к его первоначальной длине lo [δ=Δ l / lo 100% = (lк - lo)/ lo 100%].

Относительное сужение (после разрыва) ψ – отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва ∆ F к первоначальной площади Fo его поперечного сечения (ψ = ∆ F / Fo 100 %).

Если длину образца берут в соотношении с диаметром lo/do = 10, т.е. когда образец длинный, то относительное удлинение обозначают δ10. При lo/do = 5, когда образец короткий, относительное удлинение будет δ5. Относительным удлинением и сужением характеризуется пластичность стали.

Деформация образца под действием нагрузки, не превышающей предела текучести, – упругая деформация, исчезающая после снятия нагрузки.

Деформация образца под действием нагрузки, соответствующей пределу текучести или превышающей ее, – пластическая деформация, остающаяся после снятия нагрузки.

Испытание на твердость. Твердость – способность металла сопротивляться внедрению в него более твердого наконечника – индентора, находящегося под нагрузкой. В качестве индентора обычно применяют алмазные наконечники в форме пирамиды, конуса или закаленные стальные наконечники в форме шарика определенного диаметра. При внедрении твердый наконечник преодолевает вначале сопротивление металла упругим деформациям и далее – при значительном погружении в металл – сопротивление большим пластическим деформациям. Значение сопротивления деформации служит мерой твердости металла.

Самое широкое распространение получил метод Бринелля. Твердость измеряют на приборе Бринелля вдавливанием стального закаленного шарика диаметром 10,5 или 2,5 мм. Диаметр Шарика и нагрузку выбирают в зависимости от толщины и твердости материала изделия. После измерения на поверхности металла остается лунка (отпечаток). Диаметр сферического отпечатка измеряют специальной лупой с делениями, а твердость металла находят по специальным таблицам. Методом Бринелля определяют твердость мягких материалов – до 450 единиц стальным шариком диаметром 10 мм. Единицу твердости обозначают индексом НВ и выражают значением нагрузки, приходящейся на 1 мм2 поверхности сферического отпечатка, образующегося на испытуемом металле. Так как измерение твердости по методу Бринелля основано на сопротивлении в месте контакта значительной пластической деформации, то между числом твердости НВ и· временным сопротивлением σв для пластичных металлов существует зависимость σв = k HB (где k = 0,36 для стали).

Твердость металла методом Роквелла определяют вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине 120° (для твердых материалов) или стального закаленного шарика диаметром 1,5875 мм (для мягких материалов). За число твердости HR принимают величину, определяемую непосредственно на индикаторной шкале прибора Роквелла (С, В и А). Единицу твердости обозначают в зависимости от нагрузки и индикаторной шкалы С, В и А прибора: HRC – внедрение алмазного конуса при нагрузке 1500 Η (на шкале С); HRB – внедрение стального шарика при нагрузке 1000 Η (на шкале В) и HRA -внедрение алмазного конуса при нагрузке 600 Η (на шкале А).

Твердость металла и тонких покрытий до 1000 единиц определяют на приборе Виккерса алмазной четырехгранной пирамидой под нагрузкой от 10 до 1000 Н. Единицу твердости обозначают индексом HV. Она представляет собой нагрузку, приходящуюся на 1 мм2 боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка. Твердость определяют по диагоналям отпечатка на металле с помощью специальных таблиц.

Твердость микроскопически малых объемов металла определяют испытанием на микротвердость вдавливанием четырехгранной пирамиды под нагрузкой 0,05–5 Η по диагоналям отпечатка.

Испытание на ударную вязкость. Ударная вязкость характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. Резкие переходы сечений в металлических конструкциях и деталях машин, поверхностные повреждения, микротрещины и другие дефекты способствуют переходу металла в хрупкое состояние. Чтобы создать в образце при испытании на ударную вязкость подобие такого рода дефектов, на нем делают концентраторы различной формы: U, V и Т (рис. 29). Ударную вязкость определяют при динамических испытаниях на ударный изгиб образцов на специальных машинах – маятниковых копрах при температуре, пониженной до 100° С и повышенной до 1000° С. Применяют образцы 20 типов, отличающихся размерами В × Η × L (В – ширина; H – высота; L – длина), высотой рабочего сечения Н1, глубиной надреза h1, глубиной концентратора h и радиусом закругления концентратора R (табл. 3). При испытании образец кладут на две опоры и разрушают по середине падающим маятником. Ударную вязкость, определяемую при комнатной температуре, обозначают КС или aH. При этом B × H = 10 ×10 мм, L = 55 мм и глубина концентратора равна 2 мм (см. табл. 3, тип 1).

Ударная вязкость КС представляет собой работу удара К, затраченную на разрушение образца ударом маятникового копра и отнесенную к площади поперечного сечения образца в месте надреза So: КС = K/So. (4)

где So = H1B (см. рис. 29).

Величина K определяется как разность энергии маятника в положении его до и после удара.

В момент удара напряжения концентрируются в месте концентратора образца, в связи с этим ударная вязкость в значительной степени зависит от его формы. При концентраторе формы U ударную вязкость обозначают KCU, при концентраторе формы V – KCV. Концентратор формы U глубиной 2 мм имеют широко известные во всем мире ударные образцы типа Менаже и концентратор формы V глубиной 2 мм – образцы типа Шарпи. При концентраторе формы Т ударную вязкость обозначают КСТ.

Для получения сравнимых результатов ударные испытания для разных сталей необходимо проводить на одинаковых типах образцов (по размеру и форме концентратора) и при одинаковых температурах.

Испытание на усталость (выносливость). Нагрузки в строительных конструкциях и деталях машин во время их службы могут изменяться не только по значению, но и по знаку. Знакопеременные нагрузки вызывают в металле переменные пульсирующие напряжения, также изменяющие свои значения и знак. Эти переменные напряжения могут приводить к внезапному разрушению отдельных деталей и узлов конструкций при значениях, не превышающих предела текучести и даже ниже предела упругости, после непродолжительного срока службы.

 


Рис. 29. Ударные образцы с концентраторами различной формы: 1 - U; 2 - V; 3 - Т; а – надрез формы Т для образцов типов с 15 по 19; б – надрез формы Т для образцов типа 20

 

Таблица 3.

Размеры ударных образцов различных типов

Форма концентратеpa Радиус концентратора R, мм Тип образца Ширина В, мм Длина L±0,6 мм Высота Я±0,1 мм Глубина надреза h1 ± 0,1 мм Глубина концентратора h ±0,6 мм Высота рабочего сечения HI, мм Область применения
U 1+0,07 1±0,07 1 ±0,07 1 ±0,07 1 ±0,07 1 ±0,07 1 ±0,07 1±0,07 1 ±0,07 1 ±0,07 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10±0,1 7,5 ±0,1 5 ±0,05 2 ± 0,05 10±0,1 7,5 ±0,1 5 ± 0,05 10±0,1 7,5 ±0,1 5 ± 0,05 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 10 10 10 8 10 10 10 10 10 10 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 ±0,1 8 ±0,1 8±0,1 6±0, 7±0,1 7±0,1 5±0,1 5 ±0,1 5 ±0,1 5 ±0,1 При выборе и приемочном контроле металлов и сплавов
V 0,25 ±0,025 0,25 ±0,025 0,25 ±0,025 0,25 ±0,025 11 12 13 14 10±0,1 7,5 ±0,1 5 ±0,05 2 ±0,05 55 55 55 55 10 10 10 8 - - - - - - - - 8 ±0,05 8 ±0,05 8 ±0,05 6 ±0.05 При выборе и приемочном контроле металлов и сплавов для конструкций повышенной степени надежности
Т Трещина 15 16 17 18 19 20 10 ±0,01 7,5 ±0,1 5 ±0,05 2 ±0,05 10±0,1 25 ±0,1 55 55 55 55 55 140 11 11 11 9 10 25 1,5 1,5 1,5 1,5 3,5 10 3 3 3 3 5 12,5 - - - - - - При выборе и приемочном контроле металлов и сплавов для особо ответственных конструкций, для эксплуатации которых оценка сопротивления развитию трещины имеет первостепенное значение. При исследовании причин разрушения ответственных конструкций

Явление снижения прочности металла под действием знакопеременной нагрузки называют усталостью (выносливостью). Переменная нагрузка изменяется циклически, т.е. увеличивается от определенного значения, проходит через максимум и затем уменьшается до исходного значения. В дальнейшем такой цикл повторяется.

Изменение нагрузки может происходить по симметричному циклу (рис. 30, a), в котором максимальные σmax и минимальные σmin напряжения одинаковы по значению и противоположны по знаку (так что среднее напряжение равняется нулю), и несимметричному циклу (рис. 30, б), в котором среднее напряжение σ0 отлично от нуля. Симметричные циклы наиболее распространены и наиболее опасны для металла.

При исследованиях усталостного разрушения металлов установлено, что продолжительность срока службы деталей до излома зависит от максимального значения переменного напряжения, которое связано с числом перемен циклов нагружения до разрушения. Приведенная зависимость носит название кривой усталости (рис. 31). Начиная с некоторого напряжения, кривая усталости идет параллельно оси абсцисс. Значит, существует определенное напряжение, при котором металл не разрушается, как бы велико не было число циклов нагружения. Это напряжение, соответствующее горизонтальному участку кривой усталости и не вызывающее разрушение при бесконечно большом числе перемен циклов (10 млн. и более), называется пределом выносливости (усталости) σ-1. Разработано большое число методов испытания металлов на усталость. Для определения σ-1 наиболее распространен метод испытания вращающегося образца знакопеременным изгибом.

Факторы, способствующие концентрации местных напряжений (резкое изменение сечений, неоднородность металла, наличие отверстий, рисок, царапин, поверхностных напряжений), могут вызвать разрушение металла при нагрузках, значительно меньших расчетных рабочих нагрузок, повышают склонность к усталости.

Металл для строительных конструкций должен обладать высокими показателями прочности - временным сопротивлением σв и пределом текучести σт, достаточно высокой пластичностью – относительным удлинением δ, определяемыми при испытании на растяжение стандартных образцов, а также должен иметь достаточно высокую ударную вязкость KG, определяемую при испытаниях на ударный изгиб стандартных образцов, и в ряде случаев высокий предел выносливости σ-1.

 


Рис. 30. Циклы нагружения при испытании на усталость:

а – симметричный; б – асимметричный; T – период изменения нагрузки (цикл)

При этом металл для ответственных конструкций должен обладать высокой степенью однородности структуры и свойств как по поперечному сечению, так и по всей длине. Однородными должны быть расчетные параметры материала – предел текучести σт и временное сопротивление σВ, относительное удлинение δ и др. Если в каком-либо месте фактические показатели механических свойств будут ниже расчетных, то здесь возникает опасность нарушения плотности и прочности конструкции. В применяемых на строительстве материалах наблюдается колебание значений фактической прочности и других показателей свойств. Это учитывают при расчете конструкций параметром называемым коэффициентом надежности по материалу k, который всегда бывает больше единицы (1,1–1,55).

Расчетное сопротивление растяжению (сжатию) R1 и R2 определяют соответственно но формулам

R1 = σв/k1; (5)
R 2 = σт/k2,

где k 1 и k 2 - коэффициенты надежности по материалу, назначаемые в зависимости от вида труб и упрочнения стали (k1 = 1,34 ÷ 1,55; k 2 = 1,1 ÷ 1,2) (СНиΠ 2.05.06-85).

Технологические свойства

Технологическими свойствами называют способность материала подвергаться различным видам обработки в процессе изготовления из него элементов или узлов конструкций – пластической деформации (гибке, вальцовке), сварке, термической обработке и др. По этим свойствам судят о технологических возможностях изготовления из данного материала элементов (деталей или узлов) конструкций, а также о стоимости изготовления.

 


Рис. 31. Кривая усталости:
I - зона возникновения трещины; II – зона распространения трещины; III – зона разрушения

 

Одним из важных технологических свойств строительной стали является ее способность выдерживать заданную пластическую деформацию в процессе изготовления элементов конструкции: при рулонировании полотнищ корпуса резервуаров, сваренных из листов; при формировании труб большого диаметра из листовых заготовок и т. д.

Технологические свойства определяются технологическими испытаниями (пробами), при которых металл подвергают определенным деформациям под действием плавно нарастающих усилий. Подобные воздействия прилагают к металлу при его обработке или монтаже на заводе или на строительной площадке. Технологические свойства оценивают по качеству поверхности.образца металла после испытания, а именно по наличию выявленных при испытании поверхностных дефектов. Известны технологические испытания листовой стали и сортового проката на изгиб, осадку, расплющивание и др.

Сталь резервуаров, газгольдеров и других ответственных строительных конструкций обязательно подвергают технологическому испытанию на изгиб для определения способности металла выдерживать заданную пластическую деформацию, характеризуемую углом его изгиба, или для оценки предельной пластичности (рис. 32,а). Предельную пластичность оценивают с помощью угла изгиба до образования первой трещины. Длину L и толщину а образца, диаметр оправки d, диаметр опор D и расстояние между опорами l определяют по ГОСТу.

Испытание на изгиб проводят в холодном и нагретом состояниях. Для этого изготовляют специальные образцы стандартных размеров и форм. Для вырезки образцов назначают места, где возможно худшее качество металла - края листов и концы полос или прутков. Образцы на изгиб испытывают: до заданного угла изгиба а (рис. 32, б); до параллельности сторон вокруг оправки (рис. 32, в); до соприкосновения сторон образца, т.е. вплотную с образованием естественной в этом случае петли в месте изгиба (рис. 32, г); до появления первой трещины в растянутой зоне образца и с фиксацией изгиба (рис. 32, д) – предельная пластичность.

Выбор того или иного вида испытания определяется техническими условиями и стандартами на материал. Толщина оправки d также задается техническими условиями или стандартами в зависимости от толщины испытываемого металла a (d = a, d = 2a, d = 3а и т.д.). Радиус закругления оправки равен половине ее толщины, а ширина оправки и опор должна быть не больше ширины образца. Для испытаний применяют прессы, специальные машины, тиски с закругленными губками, обеспечивающие плавность нарастания усилия на образец. Считают, что образец выдержал испытание, если на нем после испытания не обнаруживается трещин,надрывов или расслоений, видимых невооруженным глазом.

 


Рис. 32. Схема испытания образца на изгиб

 

При испытании образца до заданного угла изгиба последний измеряют между одной стороной образца и продолжением другой без снятия нагрузки. При испытании на изгиб до появления первой трещины угол изгиба определяют после снятия нагрузки. Испытание на изгиб до параллельности сторон обычно проводят после предварительного изгиба на угол не менее 150° Догибают образец между параллельными плоскостями с применением прокладки толщиной, равной толщине (диаметру) оправки (см. рис. 32, в). Испытание на изгиб до соприкосновения сторон осуществляют после изгиба на угол не менее 150°. Далее образец догибают плавно нарастающим усилием до соприкосновения его сторон с образованием естественной петли между параллельными плоскостями (см. рис.32, г). 68

Технологические испытания деталей машин проводят на осадку, расплющивание с целью определения способности к пластической деформации, необходимой, например, при ковке и штамповке. Испытание на осадку и расплющивание осуществляют в горячем и холодном состояниях. Условия испытания устанавливают в зависимости от профиля и размеров поперечного сечения изделий. В холодном состоянии образцы испытывают при начальной температуре образца 10-30 °.С. Температуру испытания образцов в горячем состоянии устанавливают в стандартах на соответствующую продукцию. По цвету нагретого металла определяют температуру. При испытании на расплющивание образцы осаживают "(расплющивают) при статической или динамической нагрузке до образования головки диаметром D = (1,5 ÷ 1,6)d и высотой h = (0,4 ÷ 0,5) d (где d - диаметр прутка или стержня). Высота выступающей из оправки части образца, подвергаемого расплющиванию, равна 1,2 d.







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.